Roket NASA Akan Menyelam Jauh ke Dalam Fenomena Gerhana

NASAMisi APEP selama gerhana matahari total tahun 2024 bertujuan untuk memperdalam pengetahuan tentang bagaimana gerhana matahari mempengaruhi ionosfer bumi dan sistem komunikasi, yang melibatkan peluncuran roket langsung dan penelitian ilmiah kolaboratif.

NASA akan meluncurkan tiga roket bersuara selama gerhana matahari total pada 8 April 2024, untuk mempelajari bagaimana atmosfer bagian atas bumi terpengaruh ketika sinar matahari meredup sejenak di sebagian planet.

Roket yang berbunyi Perturbasi Atmosfer di Sekitar Jalur Gerhana (APEP) akan diluncurkan dari Fasilitas Penerbangan Wallops NASA di Virginia untuk mempelajari gangguan di ionosfer yang terjadi ketika Bulan gerhana Matahari. Roket yang berbunyi sebelumnya telah diluncurkan dan berhasil diambil dari Fasilitas Uji White Sands di New Mexico, selama gerhana matahari cincin pada Oktober 2023. Mereka telah diperbaharui dengan instrumentasi baru dan akan diluncurkan kembali pada bulan April 2024. Misi ini dipimpin oleh Aroh Barjatya, seorang profesor fisika teknik di Embry-Riddle Aeronautical University di Florida, di mana dia memimpin Lab Instrumentasi Luar Angkasa dan Atmosfer.

Efek Gerhana pada Ionosfer dan Komunikasi

Roket yang berbunyi akan diluncurkan pada tiga waktu berbeda: 45 menit sebelum, selama, dan 45 menit setelah puncak gerhana lokal. Interval ini penting untuk mengumpulkan data tentang bagaimana hilangnya Matahari secara tiba-tiba mempengaruhi ionosfer, sehingga menimbulkan gangguan yang berpotensi mengganggu komunikasi kita.

Ionosfer adalah wilayah atmosfer bumi yang berada antara 55 hingga 310 mil (90 hingga 500 kilometer) di atas permukaan tanah. “Ini adalah wilayah beraliran listrik yang memantulkan dan membiaskan sinyal radio, dan juga berdampak pada komunikasi satelit saat sinyal melewatinya,” kata Barjatya. “Memahami ionosfer dan mengembangkan model untuk membantu kita memprediksi gangguan sangat penting untuk memastikan dunia kita yang semakin bergantung pada komunikasi dapat berjalan dengan lancar.”

Animasi konseptual ini adalah contoh apa yang mungkin akan dilihat oleh pengamat saat gerhana matahari total, seperti yang terjadi di Amerika Serikat pada tanggal 8 April 2024. Studio Visualisasi Ilmiah NASA

Tantangan dan Peluang dalam Penelitian Ionosfer

Ionosfer membentuk batas antara atmosfer bagian bawah bumi – tempat kita hidup dan bernapas – dan ruang hampa. Ia terdiri dari lautan partikel yang terionisasi, atau bermuatan listrik, dari energi Matahari, atau radiasi matahari. Saat malam tiba, ionosfer menipis karena partikel yang sebelumnya terionisasi mengendur dan bergabung kembali menjadi partikel netral. Namun, cuaca bumi dan cuaca luar angkasa dapat mempengaruhi partikel-partikel ini, menjadikannya wilayah yang dinamis dan sulit untuk mengetahui seperti apa ionosfer pada waktu tertentu.

Seringkali sulit untuk mempelajari perubahan jangka pendek di ionosfer selama gerhana dengan satelit karena satelit mungkin tidak berada di tempat atau waktu yang tepat untuk melintasi jalur gerhana. Karena tanggal dan waktu pasti terjadinya gerhana matahari total telah diketahui, NASA dapat meluncurkan roket yang memiliki suara yang ditargetkan untuk mempelajari efek gerhana pada waktu yang tepat dan pada semua ketinggian ionosfer.

Saat bayangan gerhana melintasi atmosfer, hal ini menciptakan matahari terbenam yang cepat dan terlokalisasi yang memicu gelombang atmosfer skala besar dan gangguan atau gangguan skala kecil. Gangguan ini mempengaruhi frekuensi komunikasi radio yang berbeda. Mengumpulkan data mengenai gangguan ini akan membantu para ilmuwan memvalidasi dan meningkatkan model saat ini yang membantu memprediksi potensi gangguan pada komunikasi kita, terutama komunikasi frekuensi tinggi.

Roket APEP diperkirakan mencapai ketinggian maksimum 260 mil (420 kilometer). Setiap roket akan mengukur kepadatan partikel bermuatan dan netral serta medan listrik dan magnet di sekitarnya. “Setiap roket akan mengeluarkan empat instrumen sekunder seukuran botol soda dua liter yang juga mengukur titik data yang sama, sehingga mirip dengan hasil lima belas roket, sedangkan hanya meluncurkan tiga,” jelas Barjatya. Tiga instrumen sekunder pada setiap roket dibuat oleh Embry-Riddle, dan yang keempat dibuat di Dartmouth College di New Hampshire.

Upaya Ilmiah Kolaboratif

Selain roket, beberapa tim di seluruh AS juga akan melakukan pengukuran ionosfer dengan berbagai cara. Sebuah tim siswa dari Embry-Riddle akan menyebarkan serangkaian balon ketinggian. Rekan penyelidik dari Haystack Observatory di Massachusetts Institute of Technology di Massachusetts, dan Laboratorium Penelitian Angkatan Udara di New Mexico, akan mengoperasikan berbagai radar berbasis darat untuk melakukan pengukuran. Dengan menggunakan data ini, tim ilmuwan dari Embry-Riddle dan Laboratorium Fisika Terapan Universitas Johns Hopkins menyempurnakan model yang ada. Bersama-sama, berbagai investigasi ini akan membantu memberikan potongan teka-teki yang diperlukan untuk melihat gambaran dinamika ionosfer yang lebih besar.

Roket bersuara mampu membawa instrumen sains antara 30 dan 300 mil di atas permukaan bumi. Ketinggian ini biasanya terlalu tinggi untuk balon sains dan terlalu rendah untuk diakses dengan aman oleh satelit, menjadikan roket yang terdengar sebagai satu-satunya platform yang dapat melakukan pengukuran langsung di wilayah ini. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA

Antisipasi Gerhana Total Mendatang

Ketika roket bersuara APEP diluncurkan saat gerhana matahari cincin tahun 2023, para ilmuwan melihat penurunan tajam kepadatan partikel bermuatan saat bayangan gerhana cincin melewati atmosfer. “Kami melihat gangguan yang mampu mempengaruhi komunikasi radio pada roket kedua dan ketiga, namun tidak pada roket pertama sebelum puncak gerhana lokal,” kata Barjatya. “Kami sangat bersemangat untuk meluncurkannya kembali selama gerhana total, untuk melihat apakah gangguan dimulai pada ketinggian yang sama dan apakah besaran dan skalanya tetap sama.”

Gerhana matahari total berikutnya di wilayah AS yang berdekatan akan terjadi pada tahun 2044, jadi eksperimen ini merupakan kesempatan langka bagi para ilmuwan untuk mengumpulkan data penting.

Peluncuran APEP akan disiarkan langsung melalui halaman YouTube resmi Wallops NASA dan ditampilkan dalam siaran resmi NASA tentang gerhana matahari total. Masyarakat juga dapat menyaksikan langsung peluncurannya mulai pukul 1-4 sore di NASA Wallops Flight Facility Visitor Center.