Temuan ini penting karena satelit geostasioner memainkan peran strategis bagi Indonesia sebagai negara kepulauan. Satelit pada orbit ini dapat menyediakan komunikasi, pemantauan wilayah, dan dukungan pertahanan secara terus-menerus. Namun, mempertahankan posisi satelit di orbit geostasioner memerlukan manuver berkala yang mengonsumsi bahan bakar dalam jumlah besar apabila sistem propulsinya tidak efisien.
RIDU-Sat 1 sendiri merupakan nanosatelit berukuran 1U CubeSat dengan massa sekitar 1,3 kilogram yang dikembangkan Universitas Pertahanan RI bersama BRIN dan Berliner Nanosatelliten Allianz. Satelit ini telah diluncurkan pada 24 Juni 2025 untuk kebutuhan pendidikan, penelitian, dan komunikasi darurat. Meski berhasil beroperasi di orbit rendah Bumi, RIDU-Sat generasi pertama belum dilengkapi sistem propulsi sehingga kemampuan manuver dan pengendalian orbit masih terbatas.
Mahdin dan tim kemudian mengembangkan rancangan nozel-thruster yang ditujukan bagi pengembangan RIDU-Sat generasi berikutnya. Nozel merupakan komponen utama pada thruster yang mengubah energi tekanan gas menjadi kecepatan semburan gas untuk menghasilkan gaya dorong. Dalam satelit kecil, desain nozel menjadi sangat penting karena ruang, massa, dan bahan bakar sangat terbatas.
Penelitian dilakukan menggunakan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) melalui perangkat lunak ANSYS Fluent. Pendekatan ini memungkinkan peneliti menguji perilaku aliran gas tanpa harus langsung membuat prototipe fisik. Tim menggunakan hidrogen peroksida (H₂O₂) sebagai monopropelan karena dinilai lebih stabil, ramah lingkungan, dan lebih aman dibanding hidrazin yang selama ini umum dipakai pada sistem propulsi satelit.
Tiga variasi diameter bagian tersempit nozel atau throat diuji, yakni 0,5 milimeter, 1 milimeter, dan 2 milimeter. Semua model dirancang dengan sudut konvergen 45 derajat dan sudut divergen 30 derajat untuk melihat pengaruh ukuran throat terhadap kecepatan aliran gas, gaya dorong, dan impuls spesifik.
Hasil simulasi menunjukkan perbedaan performa yang sangat mencolok.
Model nozel dengan throat 0,5 milimeter menghasilkan performa terbaik:
- Kecepatan gas keluar mencapai 1.740 meter per detik
- Gaya dorong sekitar 609 miliNewton
- Impuls spesifik 177,4 detik
Sementara itu, desain 1 milimeter hanya menghasilkan gaya dorong sekitar 148 miliNewton dengan impuls spesifik 43 detik. Pada diameter 2 milimeter, performa turun lebih drastis dengan gaya dorong sekitar 36 miliNewton dan impuls spesifik sekitar 10 detik.
Menurut Mahdin dan tim, semakin kecil diameter throat, semakin efektif proses ekspansi supersonik yang terjadi di dalam nozel. Kondisi tersebut memungkinkan energi tekanan diubah menjadi energi kinetik secara lebih optimal sehingga semburan gas menjadi lebih cepat dan efisien.
“Desain dengan diameter throat 0,5 mm direkomendasikan sebagai konfigurasi optimal untuk pengembangan thruster RIDU-Sat menuju orbit geostasioner,” tulis para peneliti.
Meski demikian, penelitian juga mencatat sejumlah tantangan. Nozel berukuran sangat kecil lebih rentan terhadap erosi material dan membutuhkan proses manufaktur yang lebih presisi. Selain itu, penelitian masih berbasis simulasi numerik sehingga belum mencakup pengujian fisik di fasilitas vakum atau uji pembakaran nyata.
Tim peneliti merekomendasikan pengujian lanjutan berupa cold-flow test dan hot-fire test untuk memvalidasi performa desain 0,5 milimeter. Mereka juga menyarankan pengembangan model propulsi hibrida kimia-elektrik dan simulasi misi penuh guna menghitung masa operasional satelit di orbit geostasioner.
Temuan ini dinilai memiliki dampak strategis bagi Indonesia. Sistem propulsi satelit merupakan salah satu teknologi ruang angkasa yang masih sangat bergantung pada impor dan lisensi luar negeri. Dengan mengembangkan desain nozel secara mandiri, Indonesia berpotensi memperkuat kemandirian teknologi satelit sekaligus mendukung pengembangan komunikasi nasional, pemantauan wilayah, serta kebutuhan pertahanan di masa depan.
Profil Penulis
Ahmad Dzakir Nurafif Mahdin merupakan peneliti dari Motion Power Technology, Faculty of Engineering and Defense Technology, Universitas Pertahanan RI dengan fokus keahlian pada teknologi propulsi, sistem tenaga gerak, dan rekayasa aerospace.
Sumaryadi dan Ansori merupakan akademisi dan peneliti di lingkungan Universitas Pertahanan RI yang terlibat dalam pengembangan teknologi pertahanan dan sistem rekayasa satelit.
Sumber Penelitian
Mahdin, Ahmad Dzakir Nurafif; Sumaryadi; Ansori. 2026. Development of a Satellite Nozzle-Thruster Design for Geostationary Orbit Deployment: CFD-Based Geometric Optimization for RIDU-Sat. Indonesian Journal of Advanced Research (IJAR), Vol. 5 No. 5, halaman 531–542.
0 Komentar