Segmen darat

Segmen darat terdiri dari semua elemen berbasis darat dari sistem antariksa yang digunakan oleh operator dan personel pendukung, berbeda dengan segmen antariksa dan segmen pengguna.

Fasilitas stasiun satelit darat memainkan peran penting dalam fungsi sistem komunikasi satelit. Fasilitas ini penting untuk menerima, memproses, dan mengirimkan sinyal ke dan dari satelit yang mengorbit Bumi. Stasiun satelit darat, yang juga dikenal sebagai terminal darat, adalah fasilitas yang dilengkapi dengan antena, penerima, pemancar, dan peralatan lain yang digunakan untuk berkomunikasi dengan satelit. Stasiun ini biasanya terletak di permukaan Bumi dan diposisikan secara strategis untuk menjaga kontak dengan satelit saat mengorbit planet ini.

Stasiun satelit di bumi bekerja dengan membangun hubungan komunikasi dengan satelit yang mengorbit. Hubungan ini memungkinkan pertukaran data dan informasi antara stasiun darat dan satelit. Fasilitas stasiun darat satelit merupakan komponen penting dari sistem komunikasi satelit. Fasilitas ini memainkan peran penting dalam memungkinkan komunikasi dengan satelit dan memfasilitasi pertukaran data dan informasi.

Satelit hanya memiliki kemampuan terbatas untuk menyimpan dan memproses data yang terekam di dalamnya: tidak peduli seberapa canggihnya, satelit merupakan bagian dari sistem yang jauh lebih besar di mana satelit harus berhubungan langsung dengan stasiun bumi untuk mengunduh datanya secara real-time. Stasiun Bumi Satelit (SGS) dibangun untuk mengumpulkan dan mengalirkan data satelit penginderaan jarak jauh yang kemudian disediakan untuk berbagai pengguna dan aplikasi.

Stasiun-stasiun ini, yang sering kali terletak di sekitar kutub planet karena satelit yang mengorbit kutub memiliki lintasan paling banyak di sekitar area ini, mengirimkan sinyal radio ke satelit (uplink), misalnya perintah pesawat ruang angkasa, tugas pengumpulan baru, dan menerima transmisi data dari satelit (downlink). Dalam beberapa kasus, satelit juga berfungsi sebagai pusat komando dan kendali untuk jaringan satelit. Dari stasiun bumi, data dapat dianalisis atau diteruskan ke lokasi lain untuk dianalisis. Ketinggian, pergerakan, dan sikap satelit serta informasi tentang sistem kritisnya dapat dipantau, dan satelit dapat dikendalikan oleh para pengambil keputusan.

Manajemen data menangani aliran data dari akuisisi, pemrosesan, dan pengarsipan hingga akses pengguna terhadap data muatan di segmen darat misi observasi Bumi. Ini memastikan kelancaran aliran pesanan dan permintaan di seluruh sistem dan menyediakan fungsi pemantauan dan pelaporan.

Satelit menyediakan data penting yang, misalnya, memungkinkan deteksi cepat perubahan lingkungan dan iklim – ini berarti, bagaimanapun, bahwa jumlah data yang dihasilkan sangat besar. Dalam kasus Program Copernicus UE, instrumen resolusi tinggi satelit saat ini menghasilkan sekitar 20 terabita data setiap hari. Diperlukan ide dan konsep baru agar dapat memproses data dan mengubahnya menjadi informasi. Kecerdasan Buatan memainkan peran utama dalam hal ini, karena proses tersebut sangatlah hebat, terutama jika melibatkan data dalam jumlah besar.

Diperlukan opsi penyimpanan dan akses cerdas yang sesuai untuk menangani dan mengevaluasi data dalam jumlah besar ini. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan publik dan swasta mengembangkan platform untuk Eksploitasi data Pengamatan Bumi (EO) guna mendorong penggunaan data EO dan memperluas pasar informasi yang berasal dari EO. Domain ini terdiri dari penyedia platform, penyedia layanan yang menggunakan platform untuk memberikan layanan kepada penggunanya, dan penyedia data.

Teknologi seperti Big Data dan komputasi awan, memungkinkan terciptanya platform eksploitasi data yang dapat diakses melalui web, yang menawarkan sarana bagi para ilmuwan dan pengembang aplikasi untuk mengakses dan menggunakan data EO dengan cara yang cepat dan hemat biaya. Dalam konteks ini, Platform Eksploitasi (EP) adalah ruang kerja virtual yang menyediakan akses bagi komunitas pengguna ke sejumlah besar data, lingkungan pengembangan dan integrasi algoritma, perangkat lunak dan layanan pemrosesan, sumber daya komputasi, dan alat kolaborasi. Solusi seperti platform pemrosesan data EO multi-cloud menyediakan teknologi untuk mengintegrasikan sumber daya TIK dan data EO dari berbagai vendor dalam satu platform. Secara khusus, platform ini menawarkan penemuan data multi-cloud, manajemen dan akses data multi-cloud, serta penerapan aplikasi multi-cloud. Platform ini telah didemonstrasikan dengan EGI Federated Cloud, Innovation Platform Testbed Poland, dan cloud Amazon Web Services.

Transformasi data adalah proses mengubah format, struktur, atau nilai data. Proses seperti integrasi data, migrasi data, pergudangan data, dan pertikaian data semuanya dapat melibatkan transformasi data. Dari pengorganisasian yang lebih baik sehingga lebih mudah digunakan oleh manusia dan mesin hingga peningkatan kualitas data dan memfasilitasi kompatibilitas antara aplikasi, sistem, dan jenis data, data ditransformasikan karena berbagai alasan.

Transformasi data dapat meningkatkan efisiensi proses analitik dan bisnis, memungkinkan pengambilan keputusan yang lebih baik dan berbasis data. Berikut adalah beberapa fungsi yang dilakukan transformasi data dalam tumpukan analitik data:

• Ekstraksi dan penguraian
• Penerjemahan dan pemetaan
• Pemfilteran, agregasi, dan peringkasan
• Pengayaan dan imputasi
• Pengindeksan dan pengurutan
• Anonimisasi dan enkripsi
• Pemodelan, typecasting, pemformatan, dan penggantian nama

Segmen darat memungkinkan pengelolaan wahana antariksa, dan distribusi data muatan dan telemetri di antara pihak-pihak yang berkepentingan di darat. Elemen-elemen utama segmen darat adalah:^[1][2]

• Stasiun darat (atau Bumi), yang menyediakan antarmuka radio dengan pesawat ruang angkasa
• Pusat kendali misi (atau operasi) , tempat pesawat antariksa dikelola
• Terminal jarak jauh, digunakan oleh personel pendukung
• Fasilitas integrasi dan pengujian pesawat ruang angkasa
• Fasilitas peluncuran
• Jaringan darat, yang memungkinkan komunikasi antara elemen darat lainnya

Elemen-elemen ini hadir di hampir semua misi luar angkasa, baik komersial, militer, maupun ilmiah. Elemen-elemen ini mungkin terletak bersama atau terpisah secara geografis, dan mungkin dioperasikan oleh pihak-pihak yang berbeda. Beberapa elemen dapat mendukung beberapa wahana antariksa secara bersamaan.

Stasiun darat menyediakan antarmuka radio antara segmen darat dan ruang angkasa untuk telemetri, pelacakan, dan perintah (TT&C), serta transmisi dan penerimaan data muatan. Jaringan pelacakan, seperti Jaringan Dekat Bumi dan Jaringan Luar Angkasa NASA, menangani komunikasi dengan beberapa pesawat ruang angkasa melalui pembagian waktu.

Peralatan stasiun darat dapat dipantau dan dikontrol dari jarak jauh. Sering kali terdapat stasiun cadangan yang dapat digunakan untuk menjaga kontak radio jika terjadi masalah pada stasiun darat utama yang menyebabkannya tidak dapat beroperasi, seperti bencana alam. Kontinjensi semacam itu dipertimbangkan dalam rencana Kelangsungan Operasi .

Sinyal yang akan diunggah ke wahana antariksa harus terlebih dahulu diekstraksi dari paket jaringan darat, dikodekan ke pita dasar, dan dimodulasi, biasanya ke pembawa frekuensi menengah (IF), sebelum dikonversi ke pita frekuensi radio (RF) yang ditetapkan. Sinyal RF kemudian diperkuat ke daya tinggi dan dibawa melalui pandu gelombang ke antena untuk transmisi. Di daerah beriklim dingin, pemanas listrik atau blower udara panas mungkin diperlukan untuk mencegah penumpukan es atau salju pada parabola.

Sinyal yang diterima ("downlinked") dilewatkan melalui penguat derau rendah (sering kali terletak di hub antena untuk meminimalkan jarak yang harus ditempuh sinyal) sebelum diturunkan ke IF; kedua fungsi ini dapat digabungkan dalam downconverter blok derau rendah. Sinyal IF kemudian didemodulasi, dan aliran data diekstraksi melalui sinkronisasi dan dekode bit dan bingkai. Kesalahan data, seperti yang disebabkan oleh degradasi sinyal, diidentifikasi dan diperbaiki jika memungkinkan. Aliran data yang diekstraksi kemudian dipaketkan atau disimpan ke file untuk transmisi pada jaringan darat. Stasiun darat dapat menyimpan telemetri yang diterima untuk sementara waktu untuk pemutaran ulang nanti ke pusat kendali, sering kali ketika lebar pita jaringan darat tidak cukup untuk memungkinkan transmisi real-time dari semua telemetri yang diterima. Mereka dapat mendukung jaringan yang toleran terhadap penundaan.

Sebuah pesawat ruang angkasa tunggal dapat memanfaatkan beberapa pita RF untuk aliran data telemetri, perintah, dan muatan yang berbeda, tergantung pada lebar pita dan persyaratan lainnya.

Segmen darat merupakan bagian penting dari pengembalian data sains menyeluruh, dan mencakup semua elemen berbasis darat yang digunakan untuk mengumpulkan dan menyebarkan informasi dari satelit ke pengguna.

Ada perubahan yang menarik dalam stasiun dan layanan darat pemerintah dan sektor komersial, dan pergeseran sinergi di antara keduanya. Sejak didirikan pada tahun 1958, setiap kali NASA perlu menerima data dari salah satu satelit pengamat Bumi atau berbicara dengan astronotnya di orbit, NASA menggunakan peralatan dan layanan yang dibutuhkannya untuk mengembangkan dan membangun dirinya sendiri. Seiring berjalannya waktu, perusahaan komersial memperoleh kecakapan yang diperlukan untuk berkomunikasi dengan objek di orbit rendah Bumi (LEO) secara andal dan aman, layanan yang kini tengah diupayakan NASA untuk dibeli seperti halnya pelanggan antariksa dekat Bumi lainnya.

Badan tersebut menggabungkan Near Earth Network (NEN) NASA dan Space Network (SN) NASA menjadi Near Space Network (NSN) NASA pada bulan Oktober 2020. Untuk mendukung inisiatif komersialisasi, NASA berencana untuk lebih mengandalkan layanan komunikasi yang disediakan industri untuk misi yang dekat dengan Bumi pada tahun 2030. Pada tahun 2023, penyedia komersial tidak melayani Titik Lagrange Matahari-Bumi atau Luar Angkasa Dalam, sehingga Jaringan Luar Angkasa Dalam (DSN), dan aset NSN yang besar (18 m) terus memainkan peran penting dan dibutuhkan dalam mengembalikan data sains dari wilayah ini untuk direktorat Heliofisika, Astrofisika, dan Ilmu Planet.

Near Space Network (NSN) Supported Radio Frequencies and Bandwidths
Band	Function	Frequency Band (MHz)
S Uplink	Earth to Space	2,025 – 2,110
X Uplink	Earth to Space	7,190 – 7,235 (Two NEN sites to 7,200)
S Downlink	Space to Earth	2,200 – 2,300
X Downlink	Space to Earth, Earth Exploration	8,025 – 8,400
X Downlink	Space to Earth, Space Research	8,450 – 8,500
Ka Downlink	Space to Earth	25,500 – 27,000

Waktu terjadinya lintasan, ketika ada garis pandang ke wahana antariksa, ditentukan oleh lokasi stasiun darat, dan oleh karakteristik orbit atau lintasan wahana antariksa. Jaringan Antariksa menggunakan satelit relai geostasioner untuk memperluas peluang terjadinya lintasan di atas cakrawala.

Stasiun darat harus melacak wahana antariksa agar dapat mengarahkan antenanya dengan benar, dan harus memperhitungkan pergeseran Doppler pada frekuensi RF akibat gerakan wahana antariksa. Stasiun darat juga dapat melakukan pengukuran jarak secara otomatis ; nada pengukuran jarak dapat dimultipleks dengan sinyal perintah dan telemetri. Data pelacakan dan pengukuran jarak stasiun darat diteruskan ke pusat kendali bersama dengan telemetri wahana antariksa, yang sering digunakan dalam penentuan orbit.

Segmen darat memiliki banyak peran yang memengaruhi misi satelit di berbagai tingkatan, mulai dari desain dan pemrosesan data hingga operasi sehari-hari. Fungsi utamanya adalah:

• Telemetri dan telekomando (TM & TC): Fungsi ini terutama berada di bawah tanggung jawab pusat kendali, dan melibatkan penggunaan stasiun darat. Fungsi ini terdiri dari dua aspek:
  • Telemetri melibatkan pengumpulan dan pemrosesan data dari satelit. Data ini dapat terdiri dari informasi status dan kesehatan wahana antariksa (telemetri tata graha) dan parameter yang diukurnya (misalnya telemetri sains untuk satelit ilmiah). Telemetri memungkinkan pengecekan apakah satelit berfungsi sebagaimana mestinya. Sering kali, telemetri tata graha dan telemetri muatan ditransmisikan menggunakan frekuensi radio yang berbeda (pita S untuk tata graha, pita X untuk sains).
  • Perintah mengacu pada pengiriman instruksi untuk mengendalikan satelit. Instruksi ini dapat mencakup perintah terkait misi, seperti mengalihkan instrumen ke mode observasi yang berbeda, mengubah arah penunjuk, atau perintah untuk menjaga satelit, seperti menempatkannya ke mode aman atau melakukan manuver koreksi orbit.
• Pelacakan: Ini mengacu pada pemantauan posisi dan orbit satelit, yang memungkinkan penghitungan parameter orbitnya dan memprediksi posisi masa depan. Pelacakan berada di bawah tanggung jawab pusat kendali, yang menggunakan stasiun darat untuk menerima sinyal dari satelit.
• Perencanaan dan operasi misi: Tugas-tugas ini umumnya merupakan tanggung jawab bersama dari pusat misi dan pusat kendali. Tugas-tugas ini melibatkan pengaturan jadwal observasi untuk memenuhi tujuan misi, mengoordinasikan berbagai aktivitas antara segmen darat dan antariksa, dan mengelola sumber daya (listrik, anggaran tautan, bahan bakar...) untuk mengoptimalkan kinerja wahana antariksa.
• Akuisisi dan pemrosesan data: Fungsi ini melibatkan sebagian besar elemen segmen darat. Pertama, data diterima melalui stasiun darat. Data tersebut diperiksa oleh pusat kendali dan ditransfer ke pusat misi, tempat data tersebut diproses, dianalisis, dan diubah menjadi produk data. Produk data ini kemudian disimpan di pusat data, dan dari sana produk tersebut dapat diakses oleh pengguna.
• Manajemen komunikasi: Ini tidak hanya menyangkut komunikasi antara satelit dan stasiun bumi melalui sinyal radio, tetapi juga komunikasi antara berbagai elemen segmen ruang angkasa. Oleh karena itu, hal ini terutama bergantung pada jaringan bumi. Pertimbangan penting adalah integritas data yang dipertukarkan serta keamanan komunikasi.
• Deteksi dan penyelesaian anomali: Data telemetri diteliti secara ketat untuk setiap indikasi bahwa satelit mungkin tidak berfungsi sebagaimana mestinya. Jika anomali terdeteksi, penyelidikan terperinci dilakukan untuk mendiagnosis masalah tersebut diikuti dengan merancang dan menerapkan tindakan korektif (misalnya dengan mengirimkan perintah ke satelit untuk menyalakan ulang sistem, melakukan manuver...).
• Kalibrasi dan validasi (CalVal): Ini terdiri dari kalibrasi ulang instrumen satelit secara berkala dan validasi data yang dikumpulkan terhadap pengukuran referensi atau standar yang diketahui. Tujuannya adalah untuk memastikan kualitas, keakuratan, dan keandalan produk data yang dihasilkan.

Selain yang disebutkan di atas, fungsi lain dari segmen darat meliputi pemeliharaan infrastruktur (perangkat keras dan perangkat lunak), pelatihan operator, serta dukungan dan layanan pengguna.

Pusat kendali misi memproses, menganalisis, dan mendistribusikan telemetri wahana antariksa, dan mengeluarkan perintah, unggahan data, dan pembaruan perangkat lunak ke wahana antariksa. Untuk wahana antariksa berawak, kendali misi mengelola komunikasi suara dan video dengan awak. Pusat kendali juga bertanggung jawab atas manajemen konfigurasi dan pengarsipan data. Seperti halnya stasiun darat, sering kali terdapat fasilitas kendali cadangan yang tersedia untuk mendukung kelangsungan operasi.

Pusat kendali menggunakan telemetri untuk menentukan status wahana antariksa dan sistemnya. Telemetri tata graha, diagnostik, sains, dan jenis telemetri lainnya dapat dilakukan melalui saluran virtual yang terpisah . Perangkat lunak kendali penerbangan melakukan pemrosesan awal telemetri yang diterima, termasuk:

1. Pemisahan dan distribusi saluran virtual
2. Pengaturan waktu dan pemeriksaan celah dari frame yang diterima (celah dapat diisi dengan memerintahkan pengiriman ulang)
3. Dekomutasi nilai parameter, dan asosiasi nilai-nilai ini dengan nama parameter disebut mnemonik
4. Konversi data mentah menjadi nilai terkalibrasi (rekayasa), dan perhitungan parameter turunan
5. Pemeriksaan batas dan kendala (yang dapat menghasilkan pemberitahuan peringatan)
6. Pembuatan tampilan telemetri, yang dapat berupa tabel, plot parameter satu sama lain atau dari waktu ke waktu, atau tampilan sinoptik (kadang-kadang disebut mimik) – pada dasarnya diagram aliran yang menyajikan antarmuka komponen atau subsistem dan statusnya

Basis data wahana antariksa yang disediakan oleh produsen wahana antariksa diminta untuk menyediakan informasi tentang format bingkai telemetri, posisi dan frekuensi parameter dalam bingkai, dan mnemonik, kalibrasi, serta batas lunak dan keras yang terkait. Isi basis data ini—terutama kalibrasi dan batas—dapat diperbarui secara berkala untuk menjaga konsistensi dengan perangkat lunak dan prosedur operasi di pesawat; hal ini dapat berubah selama masa misi sebagai respons terhadap peningkatan, penurunan kualitas perangkat keras di lingkungan antariksa, dan perubahan parameter misi.

Perintah yang dikirim ke wahana antariksa diformat menurut basis data wahana antariksa, dan divalidasi terhadap basis data sebelum ditransmisikan melalui stasiun darat . Perintah dapat dikeluarkan secara manual dalam waktu nyata, atau dapat menjadi bagian dari prosedur otomatis atau semi-otomatis yang diunggah secara keseluruhan. Biasanya, perintah yang berhasil diterima oleh wahana antariksa diakui dalam telemetri, dan penghitung perintah dipertahankan di wahana antariksa dan di darat untuk memastikan sinkronisasi. Dalam kasus tertentu, kontrol loop tertutup dapat dilakukan. Aktivitas yang diperintahkan dapat berkaitan langsung dengan tujuan misi, atau dapat menjadi bagian dari tata graha . Perintah (dan telemetri) dapat dienkripsi untuk mencegah akses tidak sah ke wahana antariksa atau datanya.

Prosedur pesawat ruang angkasa umumnya dikembangkan dan diuji terhadap simulator pesawat ruang angkasa sebelum digunakan dengan pesawat ruang angkasa yang sebenarnya.

Pusat kendali misi mungkin bergantung pada subsistem pemrosesan data "offline" (yaitu, non- real-time ) untuk menangani tugas-tugas analitis seperti:

• Penentuan orbit dan perencanaan manuver
• Penilaian konjungsi dan perencanaan penghindaran tabrakan
• Perencanaan dan penjadwalan misi
• Manajemen memori on-board
• Analisis tren jangka pendek dan jangka panjang
• Perencanaan jalur , dalam kasus penjelajah planet

Ruang fisik khusus dapat disediakan di pusat kendali untuk peran pendukung misi tertentu, seperti dinamika penerbangan dan kontrol jaringan, atau peran ini dapat ditangani melalui terminal jarak jauh di luar pusat kendali. Seiring dengan meningkatnya daya komputasi di dalam pesawat dan kompleksitas perangkat lunak penerbangan, ada kecenderungan untuk melakukan pemrosesan data yang lebih otomatis di dalam pesawat antariksa.

Pusat kendali dapat dikelola secara terus-menerus atau teratur oleh pengendali penerbangan. Kepegawaian biasanya paling banyak selama fase awal misi, dan selama prosedur dan periode kritis, seperti ketika wahana antariksa mengalami gerhana dan tidak dapat menghasilkan daya. Semakin umum, pusat kendali untuk wahana antariksa tak berawak dapat disiapkan untuk operasi "lights-out" (atau otomatis), sebagai sarana untuk mengendalikan biaya. Perangkat lunak kendali penerbangan biasanya akan menghasilkan pemberitahuan tentang peristiwa penting – baik yang direncanakan maupun tidak direncanakan – di segmen darat atau antariksa yang mungkin memerlukan intervensi operator.

Terminal jarak jauh merupakan antarmuka pada jaringan darat, terpisah dari pusat kendali misi, yang dapat diakses oleh pengendali muatan, analis telemetri, tim instrumen dan sains, serta personel pendukung, seperti administrator sistem dan tim pengembangan perangkat lunak. Terminal jarak jauh dapat bersifat menerima saja, atau dapat mengirimkan data ke jaringan darat.

Terminal yang digunakan oleh pelanggan layanan, termasuk ISP dan pengguna akhir, secara kolektif disebut "segmen pengguna", dan biasanya dibedakan dari segmen darat. Terminal pengguna termasuk sistem televisi satelit dan telepon satelit berkomunikasi langsung dengan wahana antariksa, sementara jenis terminal pengguna lainnya mengandalkan segmen darat untuk penerimaan, transmisi, dan pemrosesan data.

Kendaraan antariksa dan antarmuka mereka dirakit dan diuji di fasilitas integrasi dan pengujian (I&T). I&T khusus misi menyediakan kesempatan untuk menguji komunikasi antara, dan perilaku, baik wahana antariksa maupun segmen darat secara menyeluruh sebelum peluncuran.

Kendaraan dikirim ke luar angkasa melalui fasilitas peluncuran, yang menangani logistik peluncuran roket. Fasilitas peluncuran biasanya terhubung ke jaringan darat untuk menyampaikan telemetri sebelum dan selama peluncuran. Kendaraan peluncur itu sendiri terkadang dikatakan merupakan "segmen transfer", yang dapat dianggap berbeda dari segmen darat dan luar angkasa.

Jaringan darat menangani transfer data dan komunikasi suara antara berbagai elemen segmen darat. Jaringan ini sering menggabungkan elemen LAN dan WAN, yang mana pihak yang berbeda mungkin bertanggung jawab. Elemen yang terpisah secara geografis dapat dihubungkan melalui jalur sewa atau jaringan privat virtual. Desain jaringan darat didorong oleh persyaratan keandalan, lebar pita, dan keamanan. Protokol jaringan yang toleran terhadap penundaan dapat digunakan.

Keandalan merupakan pertimbangan yang sangat penting untuk sistem kritis, dengan waktu aktif dan waktu pemulihan menjadi perhatian utama. Seperti aspek lain dari sistem wahana antariksa, redundansi komponen jaringan merupakan cara utama untuk mencapai keandalan sistem yang dibutuhkan.

Pertimbangan keamanan sangat penting untuk melindungi sumber daya ruang angkasa dan data sensitif. Tautan WAN sering kali menggabungkan protokol enkripsi dan firewall untuk menyediakan informasi dan keamanan jaringan . Perangkat lunak antivirus dan sistem deteksi intrusi menyediakan keamanan tambahan di titik akhir jaringan.

Ketika berpikir tentang luar angkasa, kebanyakan orang pertama-tama berpikir tentang satelit atau peluncur, tetapi sangat jarang tentang segmen darat. Setiap satelit operasional di luar angkasa menjaga komunikasi dengan Bumi. Bagian dari itu termasuk Pelacakan, Telemetri, dan Perintah (TT&C) dan merupakan pengiriman perintah dasar ke pesawat ruang angkasa dan penerimaan data yang terkait dengan posisi orbitnya dan kesehatan semua sistem di dalamnya. Tetapi sebagian besar transfer data adalah milik downlink dari data yang ditangkap. Transmisi data dari satelit di orbit ini biasanya terjadi melalui stasiun darat menggunakan spektrum radio. Secara umum, stasiun darat terdiri dari satu atau lebih antena yang memungkinkan operator satelit untuk berkomunikasi dengan satelit.

Transmisi data antara satelit dan stasiun darat hanya dapat terjadi dalam garis pandang langsung antara satelit dan stasiun darat, atau lintasan. Misi yang lebih sederhana sering kali beroperasi hanya dengan satu stasiun darat, yang memberikan visibilitas yang cukup untuk mengirim instruksi dan men-downlink data telemetri. Namun, misi dengan volume data yang lebih besar, seperti misi observasi Bumi, memerlukan downlink yang lebih tepat waktu dan karenanya memiliki beberapa lokasi di seluruh dunia.

Gambaran Umum Sederhana Tentang Bagaimana Data Ditransmisikan

Citra yang ditangkap bersama dengan telemetri dan data mengenai kesehatan operasional (TT&C) satelit disimpan ke dalam unit penyimpanan internal hingga kontak dengan stasiun darat terjalin. Waktu pengiriman ditentukan oleh lokasi stasiun bumi dan orbit satelit. Setelah satelit berada dalam garis pandang dengan stasiun bumi, transmisi data dapat dimulai. Dua jenis data ditransfer – TT&C yang disebutkan sebelumnya bersama dengan data yang diambil itu sendiri. Dari informasi digital, data diubah menjadi sinyal frekuensi radio analog. Antena pada satelit mengirimkan sinyal frekuensi radio ke Bumi, yang kemudian dikumpulkan oleh penerima di stasiun darat dan diubah kembali menjadi sinyal digital. Dari sana, data dapat disimpan atau diunggah ke cloud untuk digunakan lebih lanjut.

Operator satelit yang membutuhkan segmen darat menghadapi masalah. Di satu sisi, diperlukan pengeluaran awal yang besar dan keahlian untuk membangun jaringan stasiun darat di beberapa lokasi di seluruh dunia. Di sisi lain, hingga ukuran konstelasi tertentu, stasiun darat tersebut tidak digunakan kecuali untuk beberapa tiket harian. Lebih jauh dengan munculnya New Space, kebutuhan operator satelit pun berkembang: misi menjadi lebih pendek, waktu untuk mengoperasikan dan meluncurkan satelit berkurang drastis, dan anggaran yang didedikasikan untuk segmen darat menurun. Layanan segmen darat tradisional yang ditawarkan oleh perusahaan lama tidak cukup sederhana, cukup fleksibel, atau hemat biaya. Selama bertahun-tahun, perusahaan yang menawarkan Ground Segment as a Service (GSaaS) mulai melayani pasar dengan menawarkan stasiun darat mereka sendiri, yang memungkinkan pemain lain mengakses dengan basis bayar per penggunaan.

Terinspirasi oleh model seperti Infrastruktur sebagai Layanan (IaaS) dan komputasi awan, GSaaS bertujuan untuk mengabstraksi infrastruktur segmen darat, dengan menciptakan satu jaringan stasiun darat untuk memungkinkan operator satelit berkomunikasi dengan satelit mereka. Namun, GSaaS bukanlah konsep pertama dari berbagi antena. Bahkan, penyedia segmen darat seperti SSC dan KSAT telah memanfaatkan kapasitas cadangan stasiun darat selama beberapa dekade, yang memungkinkan berbagai pelanggan untuk menggunakan antena yang sama. Namun, GSaaS menghadirkan fleksibilitas, kesederhanaan, dan efisiensi biaya yang lebih tinggi.

GSaaS memberikan manfaat berikut:

• Model “bawa satelit Anda”, yang memungkinkan operator satelit untuk berkonsentrasi membangun satelit, dengan layanan stasiun darat yang siap digunakan berdasarkan siapa yang datang pertama, dilayani pertama;
• Stasiun darat yang dikelola dengan stasiun global dan jejak jaringan;
• Model bisnis sederhana, bayar per penggunaan;
• Penjadwalan swalayan, melalui API atau konsol.

Lanskap segmen darat merupakan segmen industri antariksa yang berkembang pesat. Dengan menjamurnya berbagai jenis sensor pengamatan Bumi dan satelit komunikasi yang diluncurkan, segmen darat tengah mengalami semacam revolusi. Sebagian besar hal ini berasal dari kelincahan era Antariksa Baru di mana permintaan akan data satelit waktu nyata terus meningkat. Permintaan ini telah menyebabkan munculnya perusahaan-perusahaan yang menawarkan layanan segmen darat secara global, mulai dari nama-nama mapan di industri antariksa dan komputasi awan hingga perusahaan rintisan yang sedang berkembang di industri segmen darat, yang menawarkan layanan segmen darat tradisional dan penawaran GSaaS di berbagai tingkatan.

Model GSaaS ditawarkan dalam dua model: stasiun darat sebagai

• Ground Station as a Service dan
• Ground Software as a Service

Dalam model Ground Station as a Service (GSaaS), penyedia berfungsi sebagai koneksi data, yang mengendalikan jaringan antena yang mendasari antara satelit dan antena, melalui API atau konsol. Namun, pengguna memiliki kendali terbatas atas perangkat keras, dan sering kali menghadapi tantangan perangkat lunak yang kaku di era lama. Ini berarti tugas-tugas seperti integrasi awal, perubahan lanjutan pada ketersediaan, dan akses jaringan berada pada spektrum yang sulit hingga mustahil.

Model Ground Software as a Service™ (GSaaS) di sisi lain lebih dari sekadar penghubung antara satelit dan antena. Model ini berfungsi sebagai solusi perangkat lunak yang berfokus pada pelanggan yang menyediakan rilis fitur bernilai tambah berkelanjutan, metrik yang bermakna, dan antarmuka pengguna yang intuitif, sehingga menyederhanakan tugas-tugas rumit bagi operator satelit, serta menyediakan pembaruan waktu nyata tentang kinerja operasi.

Penyedia Layanan Stasiun Bumi (GSaaS) tradisional akan segera menghadapi persaingan dari jaringan komunikasi relai yang menjanjikan transmisi yang lebih cepat, lisensi yang disederhanakan, dan biaya yang berpotensi lebih rendah. Meskipun jaringan relai memerlukan throughput yang tinggi agar hemat biaya, meningkatnya permintaan akan data berbasis luar angkasa menunjukkan bahwa layanan tersebut siap untuk diadopsi.

Setelah satelit menangkap data di luar angkasa, operator harus mengirimkannya ke stasiun bumi di Bumi untuk diproses. Namun, membangun stasiun bumi merupakan proyek padat modal yang besar, dan investasi awal yang tinggi sering kali tidak masuk akal secara ekonomi bagi perusahaan yang membangun armada satelit kecil. Industri GSaaS telah berkembang pesat selama dekade terakhir untuk mengatasi masalah inefisiensi tersebut. GSaaS memungkinkan operator satelit untuk membeli waktu di stasiun bumi yang sudah ada dan membayar per menit atau per lintasan. Jadi, ketika satelit melewati stasiun bumi dalam jaringan, satelit tersebut dapat langsung mengirimkan data ke stasiun bumi pihak ketiga dan membayar biaya layanan.

• Penyedia layanan GSaaS meliputi AWS, Azure, KSAT, Viasat, Leaf, RBC, dan ATLAS
• Layanan ini menawarkan skala ekonomis sejak menit pertama dengan memanfaatkan sepenuhnya kapasitas stasiun bumi.
• Tarif umumnya mulai dari ~$3 per menit dalam frekuensi pita S dan X.

Dengan menghilangkan biaya awal yang tinggi, GSaaS telah memainkan peran penting dalam pertumbuhan ekosistem startup LEO. Namun, meskipun GSaaS telah membuat pasar lebih efisien, layanan ini memiliki keterbatasan.

Penyedia GSaaS hanya dapat mengumpulkan data dari satelit saat berada di atas kepala—yang bukan merupakan masalah bagi satelit GEO, tetapi dapat menimbulkan tantangan penjadwalan bagi satelit LEO yang hanya berada di garis pandang selama beberapa menit setiap orbit. Jika stasiun mencapai kapasitasnya, operator harus menunggu ketersediaan stasiun berikutnya. Diperlukan beberapa lintasan untuk menyelesaikan downlink data. Setiap sistem satelit harus dilisensikan dengan setiap lokasi stasiun darat, yang sering kali membatasi operator ke beberapa lokasi. Skala ekonomi mencapai puncaknya saat antena mencapai kapasitas penuhnya. Cara utama untuk mengurangi biaya downlink per gigabyte adalah dengan mengemas lebih banyak data per menit, yang sering kali memerlukan perubahan perangkat keras satelit.

Sementara stasiun darat tradisional hanya dapat berkomunikasi dengan satelit selama beberapa menit saat berada di atas, jaringan relai satelit di luar angkasa dapat secara instan mengirim data antara satelit dan darat melalui satelit ketinggian yang lebih tinggi atau jaringan tautan optik atau RF antar-satelit. Akses berkelanjutan ke stasiun darat meningkatkan efisiensi transmisi karena menghilangkan upaya terburu-buru untuk melakukan downlink data.

Keunggulan Relai di Luar Angkasa

• Seketika: Data dapat ditransfer ke darat segera tanpa menunggu stasiun darat berikutnya yang tersedia, yang memungkinkan operator mendapatkan data lebih cepat.
• Tautan data berkecepatan tinggi: Sistem relai dapat menggabungkan beberapa tautan S-band dengan kecepatan data rendah dari satelit menjadi satu tautan dengan kecepatan data tinggi Ka-band untuk meningkatkan efisiensi atau memanfaatkan tautan laser untuk terhubung dengan satelit.
• Lisensi yang disederhanakan: Sistem relai dapat mengurangi jumlah stasiun bumi yang perlu dihubungkan dengan satelit, yang mengurangi kerumitan regulasi. Selain itu, tidak diperlukan lisensi tambahan untuk tautan optik.

NASA telah mengoperasikan jaringan relai di luar angkasanya sendiri selama bertahun-tahun untuk memfasilitasi komunikasi dengan sistem Satelit Relai Pelacakan dan Data (TDRS). Saat NASA bersiap untuk menghentikan jaringan TDRS, badan tersebut memberikan kontrak senilai $279 juta untuk demonstrasi relai di luar angkasa, yang membuka jalan bagi sistem komersial generasi baru.

Kontrak NASA mencakup pendanaan untuk SpaceX, Kuiper, Inmarsat, SES, Telesat, dan Viasat.

• Tautan optik vs RF: SpaceX dan Kuiper telah mengembangkan kemampuan relai dengan memanfaatkan tautan optik, sedangkan sisanya tetap menggunakan tautan RF tradisional.
• Demonstrasi: Planet Labs dan Loft Orbital melakukan demonstrasi relai data melalui sistem komunikasi SES dan Viasat.

Dalam banyak hal, satelit kecil hanya berharga jika data yang dikirimnya kembali ke Bumi. Kecuali pengujian dan demonstrasi aspek peluncuran merupakan tujuan utama Anda, tanpa cara yang akurat dan dapat diprediksi untuk berkomunikasi dengan pesawat ruang angkasa, satelit itu mungkin sama saja dengan batu berbentuk kubus mahal yang terjebak di orbit Bumi selama beberapa tahun!

Setiap tahun, teknologi penginderaan, propulsi, dan kontrol baru untuk satelit kecil masuk ke pasar, membuka peluang yang terjangkau bagi produsen dan perancang misi. Namun, subsistem baru ini memerlukan uplink dan downlink data yang efektif, dan solusi segmen darat modern, jika nilai penuh ingin diperoleh.

Layanan stasiun darat adalah sektor tempat inovasi dalam beberapa tahun terakhir telah secara dramatis menyederhanakan tuntutan pada operator satelit, khususnya melalui pengembangan jaringan bersama.

Jaringan stasiun darat adalah kumpulan terdistribusi dari fasilitas stasiun darat dan antena yang ada yang tersebar di seluruh dunia. Jaringan ini diakses melalui sistem tunggal yang konsisten yang menyediakan cakupan bernilai tambah untuk pertukaran data Bumi-satelit.

Jaringan stasiun darat bersama menghadirkan beberapa keuntungan berbeda dibandingkan dengan pengembangan solusi khusus:

• Biaya, komitmen waktu, dan sumber daya yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dengan jaringan yang sudah ada.
• Penyedia layanan stasiun darat bersama bertanggung jawab atas waktu aktif dan kualitas tautan data secara berkelanjutan, memastikan bahwa layanan tidak terganggu dan beroperasi sebagaimana mestinya. Hal ini khususnya penting jika terjadi pemadaman atau kegagalan.
• Peningkatan baru dan inovasi mutakhir di sektor ini lebih mungkin dinilai, diuji, diterapkan, dan diintegrasikan dengan mulus ke dalam jaringan stasiun darat satelit yang sudah ada oleh mitra spesialis dengan insentif komersial untuk menjalankan operasi sebaik mungkin.

Selain itu, bagi perusahaan yang tidak dapat mengembangkan segmen darat mereka sendiri, stasiun darat sebagai layanan sangat penting untuk aplikasi yang memerlukan keamanan dan keandalan tingkat perusahaan untuk jaringan. Hal ini khususnya penting untuk usaha komersial. Penting untuk mempertimbangkan solusi stasiun kontrol darat mana yang akan bekerja paling baik untuk misi tersebut sejak awal dalam proses desain.

Jenis peralatan komunikasi yang dibutuhkan harus dipilih dengan cermat untuk mencapai tujuan misi (meminimalkan berat dan volume) sekaligus bekerja secara efektif dengan solusi segmen darat satelit yang dibutuhkan untuk mengendalikan satelit dan mengakses data.

Menghubungkan satelit ke jaringan stasiun darat adalah proses langsung yang dapat dilakukan pada berbagai tahap perencanaan dan pengembangan misi (meskipun semakin awal semakin baik, seperti dijelaskan di atas).

Langkah 1 – tentukan persyaratan awal

Pertama-tama, ketahui spesifikasi utama layanan yang akan dibutuhkan satelit atau konstelasi. Ini akan mencakup perincian seperti:

• rincian perusahaan dan informasi kontak pribadi
• Rincian satelit yang saat ini mengorbit atau misi yang direncanakan dan waktu peluncuran
• Orbit satelit
• Fungsi satelit utama, pertukaran data, dan persyaratan transceiver
• Selain itu, akan sangat membantu jika memahami frekuensi apa yang paling sesuai untuk kebutuhan misi.

Langkah 2 – sempurnakan solusi

Setelah penyedia layanan menerima serangkaian persyaratan awal, akan ada proses diskusi dan penyempurnaan solusi antara pelanggan dan teknisi yang bertanggung jawab untuk mengawasi jaringan. Ini adalah bagian penting dari proses. Sebagai perancang misi, mungkin sudah jelas tentang cakupan spesifik dan waktu/frekuensi lintasan, tetapi akan membantu jika mendiskusikan semua opsi dengan penyedia jaringan segmen darat.

Langkah 3 – mengintegrasikan misi

Setelah persyaratan dipahami dan semua peralatan yang diperlukan sudah siap dan berjalan, misi kemudian dapat diintegrasikan ke dalam jaringan segmen darat satelit Tahap ini akan memungkinkan penyempurnaan lebih lanjut parameter penggunaan segmen darat untuk kebutuhan tertentu.

Langkah 4 – pengujian

Setelah integrasi selesai, tugas berikutnya adalah menguji seluruh layanan, baik di darat maupun dengan satelit di orbit. Baik tautan naik maupun turun (jika relevan) akan diuji, begitu pula akses ke data yang diperoleh dan diamankan oleh jaringan stasiun darat. Ini untuk mengkalibrasi sistem perangkat lunak manajemen dan kendali misi agar bekerja secara optimal dengan data yang masuk.

Langkah 5 – aktivasi

Sekarang semua sistem siap digunakan. Setelah satelit diluncurkan (atau dikalibrasi ulang jika sudah mengorbit), pelanggan akan dapat mengakses data sesuai dengan persyaratan dan jadwal yang telah disetujui dengan penyedia layanan. Dan jika persyaratan berubah selama masa misi, layanan dapat ditingkatkan atau diturunkan sesuai kebutuhan untuk bereaksi dan menanggapi peluang menarik yang ada di luar angkasa.

Berikut ini beberapa cara agar terhubung ke satelit:

Hubungkan parabola ke TV

Untuk menghubungkan parabola ke TV, Anda dapat:

• Hubungkan kabel koaksial ke port "LNB" parabola dan port "Sat in" penerima satelit
• Hubungkan kabel HDMI ke port "output" satelit dan TV
• Nyalakan TV dan tekan tombol satelit pada remote
• Jika sinyalnya lemah, coba pindahkan parabola untuk mendapatkan sinyal yang lebih baik

Hubungkan ke Starlink

Untuk terhubung ke Starlink, Anda dapat:

• Menemukan pemandangan langit yang cerah
• Gunakan aplikasi Starlink untuk menemukan lokasi pemasangan terbaik
• Hubungkan Starlink ke daya

Hubungkan telepon ke satelit

Beberapa iPhone dan perangkat Android dapat terhubung ke satelit jika tidak ada sinyal seluler. Pesan dan panggilan ke layanan darurat akan secara otomatis terhubung ke satelit.

Hubungkan dekoder satelit ke internet

Untuk menghubungkan dekoder satelit ke internet, Anda dapat:

• Hubungkan salah satu ujung kabel Ethernet ke router atau modem
• Hubungkan ujung kabel Ethernet lainnya ke port jaringan dekoder satelit
• Periksa router untuk memastikan lampu koneksi menyala

• Penerbangan antariksa
• Telemetri
• Stasiun bumi
• Pusat Pengendali Misi
• Bandar antariksa
• Jaringan telekomunikasi
• Wahana antariksa
• Roket
• Telekomando
• Antena parabola
• Satelit
• Orbit