Kisah perang bintang di balik sistem navigasi AS, Rusia dan China

“Bro, kok lokasi rumah lu di tengah danau sih? Coba deh aktifin GPS di HP lu supaya lokasinya lebih akurat, jangan pake basis lokasi seluler,”

Begitulah kira-kira percakapan saat kamu minta teman untuk membagi lokasinya di aplikasi perpesanan. Sebenarnya zaman sekarang hampir seluruh smartphone tidak hanya mendukung GPS, tetapi juga Glonass dan Beidou. Ketiga sistem ini sebenarnya adalah platform navigasi yang mengandalkan sekumpulan satelit di orbit Bumi.

Lalu mengapa banyak orang yang menyebutnya sebagai GPS? Alasannya bisa jadi karena, sistem navigasi pencitraan satelit pertama adalah GPS. Global Positioning System (GPS) merupakan sistem satelit navigasi milik Amerika Serikat yang menyediakan layanan pemetaan posisi, navigasi dan waktu kepada pengguna. Menurut halaman resmi GPS, sistem ini merupakan elemen penting dari infrastruktur informasi global. Sifat platform GPS ini bebas, terbuka dan dapat diandalkan, telah mendasari pengembangan ratusan aplikasi berbasis GPS yang vital bagi aspek dan kultur digital saat ini.

GPS mulai dikembangkan pada awal 1940-an dan digunakan selama Perang Dunia II. Mengutip informasi dari Fleetistics, inspirasi tambahan untuk sistem tersebut hadir ketika Uni Soviet meluncurkan Sputnik 1 pada 1957. Sputnik 1 sendiri adalah satelit pertama buatan manusia yang meluncur di orbit Bumi.

Pada saat itu, tim ilmuwan AS langsung memantau transmisi radio Sputnik 1. Karena Efek Doppler, mereka menemukan bahwa frekuensi sinyal yang ditransmisikan oleh Sputnik lebih tinggi ketika satelit mendekat dan semakin lemah ketika menjauh. Tim menyadari, mereka dapat menentukan letak satelit di sepanjang orbitnya dengan mengukur distorsi Doppler.

Dari kejadian tersebut PCWorld mencatat bahwa para ilmuwan dapat melacak satelit Sputnik 1 dengan mengukur frekuensi sinyal radio yang dipancarkannya. Singkatnya, ini menjadi dasar konsep GPS modern. Penerima GPS di ponsel atau dasbor mobil membuat pengguna mengetahui lokasi, kecepatan dan ketinggian dengan mengukur waktu yang diperlukan untuk menerima sinyal radio dari sekumpulan satelit di orbit bumi.

Pada 1959, Angkatan Laut AS membangun sistem navigasi satelit pertama bernama TRANSIT. Sistem ini dirancang untuk menemukan kapal selam. Sistem ini dengan inisiasi 6 satelit dan akhirnya berkembang menjadi 10 unit satelit. Saat itu, seringkali kapal selam harus menunggu selama berjam-jam untuk menerima sinyal dari satelit.

Setelah 4 tahun kemudian, Aerospace Corporation menyelesaikan studi untuk militer yang mengusulkan sistem satelit ruang angkasa, guna mengirim sinyal secara terus-menerus ke penerima di darat dan dapat mendeteksi kendaraan yang bergerak cepat di Bumi atau udara. Studi ini menjabarkan konsep GPS yang kita kenal hari ini untuk pertama kalinya. Modul penerima sinyal di kendaraan darat akan mendapatkan serangkaian koordinat lokasi yang tepat dengan mengukur waktu transmisi sinyal radio dari satelit.

Setelah bekerja pada sistem GPS selama 11 tahun terakhir, cabang-cabang militer meluncurkan satelit pertama dari proyek 24 sistem satelit GPS yang diusulkan bernama NAVSTAR. Satelit pertamatersebut dimaksudkan untuk menguji konsep NAVSTAR.

Pada 1978, militer AS meluncurkan 11 satelit lagi ke luar angkasa untuk menguji sistem NAVSTAR (saat itu hanya disebut Sistem GPS). Satelit ini juga mengangkut jam atom agar mampu mencatat waktu jauh lebih akurat. Mulai tahun 1980, beberapa satelit membawa sensor yang dirancang untuk mendeteksi peluncuran atau peledakan rudal/bom nuklir.

Setelah selama bertahun-tahun pengujian, tahun 1989 Angkatan Udara AS akhirnya meluncurkan satelit GPS yang beroperasi penuh pertama ke luar angkasa. Angkatan tersebut telah merencanakan untuk meluncurkan satelit di Space Shuttle, tetapi mengubah rencananya setelah bencana roket Challenger pada tahun 1986. Mereka kemudian menggunakan roket Delta II sebagai gantinya.

Awalnya GPS hanya untuk keperluan militer, akhirnya pada tahun 1994 FAA dan Bill Clinton menginformasikan bahwa penerbangan di seluruh dunia dapat terus menggunakan sistem GPS secara bebas. Baru pada tahun 1998, GPS dirancang untuk penggunaan transmisi dua sinyal tambahan agar bisa digunakan untuk keperluan warga sipil, terutama agar dapat meningkatkan keselamatan penerbangan. Dua tahun kemudian, kongres menyetujui rencana tersebut.

Pabrikan ponsel pertama yang dilengkapi modul penerima GPS adalah Benefon. Ponsel ini tersedia secara komersial dengan nama Benefon ESC! Ponsel GSM yang diproduksi tahun 1999 itu terjual terutama di Eropa dan dapat digunakan sebagai perangkat pelengkap keselamatan. Setelah itu, banyak pabrikan lain yang juga memproduksi ponsel dengan integrasi modul penerima GPS.

Pada tahun 2001 akhirnya teknologi penerima GPS menjadi jauh lebih kecil dan berharga terjangkau. Beberapa perusahaan swasta mulai menyajikan produk GPS secara umum seperti, perangkat navigasi dalam mobil bermerk Tom Tom dan Garmin. Setelah itu, tahun 2004 Qualcomm mengatakan telah mengembangkan dan menguji teknologi “Assisted GPS” sehingga memungkinkan ponsel menggunakan sinyal seluler dikombinasikan dengan sinyal GPS demi akurasi yang lebih baik.

Tidak berhenti di situ, sinyal GPS khusus untuk warga sipil meluncur dari Cape Canaveral pada tahun 2005. Sistem satelit GPS ini diberi nama Block II. Selanjutnya pada tahun 2014 perangkat GPS untuk warga sipil diperkuat lagi dengan satelit Block III agar sinyal yang diberikan lebih stabil.

Rusia tidak mau kalah

Mulai 1978, GPS bukanlah satu-satunya sistem satelit penentu lokasi koordinat permukaan Bumi. Rusia tidak mau terlalu mengandalkan AS untuk sistem navigasinya lantaran negara bekas Uni Soviet tersebut berpikir bahwa bisa saja suatu saat AS memblokir sinyal GPS saat terjadi konfilk di antara mereka. Glonassvsistem pun meluncur sebagai program satelit navigasi buatan Rusia.

Glonass adalah sebuah singkatan dalam bahasa Rusia “Globalnaya Navigazionnaya Sputnikovaya”, yang memiliki arti Sistem Satelit Navogasi Global. Pembangunan sistem satelit ini dimulai oleh Uni Soviet pada 1976. Sebagaimana informasi dari kantor berita Ria Novosti yang dikutip oleh Russia Beyond, operator sistem navigasi memiliki pilihan untuk mematikan sinyal warga sipil untuk area tertentu.

Presiden Kemitraan Nonkomersial Glonass, Aleksandr Gurko, menyebutkan bahwa inisiatif Glonass bukan soal konflik militer, mengingat ancaman untuk mematikan sistem navigasi pada dasarnya dapat digunakan untuk mencapai tujuan politik atau ekonomi. Ini hanyalah langkah kecil untuk berpindah dari ketergantungan teknologi pada medan gravitasi satelit yang sempit menuju ketergantungan ekonomi, politik dan militer.

Cikal bakal Glonass diidentifikasi pada 1970-an. Uni Soviet mengidentifikasi adanya kebutuhan untuk mengembangkan sistem navigasi radio berbasis satelit baru. Mengutip informasi dari Gisresources, sistem satelit Tsikada yang ada kala itu, meski sangat akurat untuk kapal tidak bergerak atau bergerak lambat, memerlukan beberapa jam pengamatan oleh stasiun penerima agar bisa menentukan posisinya. Hal ini menjadikannya tidak dapat digunakan untuk berbagai keperluan navigasi dan tentu untuk melacak posisi rudal balistik generasi baru.

Dari 1968-1969, lembaga penelitian dari Kementerian Pertahanan, Akademi Ilmu Pengetahuan, dan Angkatan Laut Soviet bekerja sama untuk mengembangkan sistem tunggal navigasi pasukan udara, darat dan luar angkasa mereka. Kolaborasi ini menghasilkan dokumen tahun 1970 yang menetapkan persyaratan untuk sistem tersebut. Pada bulan Desember 1976, sebuah rencana untuk mengambangkan Glonass diterima dalam Keputusan Komite Sentral CPSU dan Dewan Menteri Uni Soviet.

Dari tahun 1982-1991, Uni Soviet berhasil meluncurkan total 43 satelit terkait Glonass ditambah lima satelit uji coba. Pada tahun 1991, mereka meluncurkan dua belas satelit Glonass di dua pesawat ulang alik yang tersedia. Ini cukup untuk memungkinkan penggunaan sistem yang terbatas. Menyusul disintegrasi Uni Soviet pada tahun 1991, pengembangan lanjutan Glonass dilakukan oleh Federasi Rusia. Ini dinyatakan dengan adanya misi operasional pada 24 September 1993 oleh presiden saat itu Boris Yeltsin. Tetapi konstelasi satelit Glonass baru selesai pada Desember 1995.

Dalam enam tahun setelah selesai, Rusia tidak dapat mempertahankan sistem. Pada April 2002, sistem Glonass warisan Uni Soviet hanya menyisakan 8 satelit yang beroperasi. Oleh karenanya sistem Glonass hampir tidak berguna sebagai bantuan navigasi global saat itu.

Lantaran Glonass sudah tidak layak, program tujuan khusus bernama “Global Navigation System” dijalankan oleh pemerintah Rusia pada 20 Agustus 2001. Menurutnya, sistem Glonass harus dikembalikan ke status sepenuhnya yaitu, 24 satelit dalam orbit dan menambah cakupan global pada tahun 2011.

Tahun 2007 Rusia berkomitmen untuk mempercepat peluncuran, dengan 8 satelit yang dijadwalkan akan mengorbit pada tahun yang sama dan meningkatkan tujuan cakupan global pada tahun 2009. Peluncuran tahun 2007 terjadi pada 26 Oktober dan 25 Desember. Kedua peluncuran berhasil dan mengorbitlah enam satelit sekaligus.

Setelah peluncuran, Wakil Perdana Menteri Rusia, Sergei Inanov, memperkirakan peluncuran akan membawa armada satelit Glonass naik menjadi 18 satelit, jumlah yang diperlukan untuk menyediakan layanan navigasi di seluruh wilayah Rusia. Ia juga menyampaikan sistem navigasi ini akan memiliki 24 satelit yang diperlukan untuk cakupan di seluruh dunia pada tahun 2010. Setelah semua satelit ini ditugaskan penuh dan diatur ke kondisi optimal, sinyal Glonass tersedia di 90 persen teritori Rusia dan 80 persen di luar Rusia.

Glonass mulai dapat digunakan untuk masyarakat umum pada tanggal 18 Mei 2007. Pembukaan sinyal untuk warga sipil ditandatangani oleh presiden Rusia Vladimir Putin. Dekrit itu secara resmi menyediakan akses terbuka dan tanpa batasan. Presiden Putin juga mengarahkan Badan Antariksa Federal untuk mengoordinasikan peroyek merawat, mengembangkan dan membuka sistem Glonass demi kebutuhan sipil dan komersial.

Dibandingkan dengan sistem GPS, penggunaan Glonass dalam aplikasi sipil/komersial jarang adanya. Salah satu perbedaan utama antara GPS dan Glonass adalah GPS menggunakan teknik CDMA untuk memisahkan satelit, sedangkan Glonass menggunakan teknik FDMA.

Melalu teknik FDMA ini dampak utamanya akan terasa pada tingkat penerima (receiver). Penerima sinyal Glonass secara umum harus membayar biaya lebih mahal karena membutuhkan bandwidth IF yang lebih tinggi dan karenanya membutuhkan hardware yang lebih kompleks. Migrasi sistem Glonass ke teknik CDMA dapat mengurangi biaya.

Demi mengatasi situasi ini, pemerintah Rusia secara aktif mempromosikan Glonass untuk penggunaan sipil. Pada 2011, mereka mengumumkan seluruh mobil penumpang, kendaraan transportasi besar dan kendaraan yang mengangkut bahan berbahaya akan menggunakan navigator Glonass.

Di sisi lain, smartphone yang memiliki penerima Glonass pertama di dunia adalah MTS 945 dengan peluncuran perdananya pada Maret 2011.

Pada dasarnya sistem navigasi Rusia dan AS adalah sama, bertujuan agar pengguna dapat menemukan koordinat lokasi pada peta, baik menggunakan sinyal dari Glonass maupun GPS. Tidak ada alasan untuk beralih begitu saja dari satu sistem ke sistem lain.

Russia Beyond mengatakan situasi tersebut akan berbeda jika alat yang digunakan dapat menerima dan memproses sinyal dari kedua sistem. Pengguna dapat merasakan manfaat signifikan dalam hal kecepatan pemrosesan koordinat dan akurasinya. Untuk kondisi ‘standar’ di dalam perkotaan, bisa terjadi peningkatan dari 60 hingga 70 persen hingga titik maksimum yakni 100 persen saat mengkombinasikan kedua sistem, GPS dan Glonass.

China juga punya sistem navigasi

Ada satu lagi sistem satelit navigasi yang bisa dibilang pesaing GPS dan Glonass, Beidou. Beidou merupakan buatan China, sistem ini pertama kali meluncur pada tahun 2000 dengan tingkat jangkauan di seluruh dunia, dengan mengandalkan 33 satelit. Mengutip halaman BBC, negara itu menghadirkan Beidou untuk mengurangi ketergantungan terhadap GPS. Sistem ini juga telah digunakan secara komersial dengan jangkauan yang diperluas, bukan sekedar di wilayah Asia.

Kata ‘Beidou’ berasal dari bahasa Mandarin, yang berarti rasi bintang Biduk. Sebagaimana informasi dari Eoportal, pada dekade pertama abad ke-21, China mulai proses pengembangan konstelasi satelit navigasi tersebut. Meski program ini diprakarsai oleh pasukan militer China, negara ini mendirikan sebuah agensi, China Sattelite Navigation Project Center (CSNPC) untuk mengambil alih pengembangan sistem Beidou.

Program Beidou-2 secara resmi dimulai pada tahun 2005 dan diumumkan oleh negara pada Oktober 2006. Sistem baru ini akan menjadi konstelasi 35 satelit, meliputi 5 satelit geostasioner (GEO) dan 30 satelit orbit Bumi di tingkat sedang (MEO). Satelit ini akan menawarkan cakupan seluruh dunia.

Demonstrasi sistem navigasi regional generasi pertama (Beidou-1) terdiri dari 4 pesawat ruang angkasa, bersifat eksperimental dan memiliki jangkauan dan aplikasi terbatas. Berbeda dengan sistem GPS dan Glonass yang menggunakan satelit Medium Earth Orbit (MEO), Beidou-1 menggunakan satelit Geostationary Earth Orbit (GEO). Ini berarti sistem Beidou-1 tidak memerlukan konstelasi satelit yang besar, tetapi juga membatasi jangkauan ke area di Bumi.

Sistem Beidou-1 mulai menyediakan layanan navigasi dan penentuan posisi eksperimental pada akhir 2001. Setelah itu menjadi “operasional” dengan peluncuran pesawat ruang angkasa ketiga, Beidou-1C, pada Mei 2003. Layanan navigasi dan pemosisian menjadi tersedia bagi pengguna sipil pada bulan April 2004. Hal ini menjadikan China negara ketiga di dunia yang telah menggelar operasi navigasi ruang angkasa dan posisi.

Jaringan Beidou-1 mencakup sebagian besar wilayah Asia Timur dan memiliki fungsi navigasi dan komunikasi. Sistem ini dapat menyediakan layanan navigasi dan pemosisian bagi pengguna di China dan negara-negera tetangga pada tahun 2008. Jaringan satelit terdiri dari tiga satelit Beidou-1 (2 operasional dan 1 cadangan).

Sistem satelit Beidou-1 membutuhkan transmisi dua arah antara pengguna dan stasiun pusat kontrol. Pertama, stasiun kontrol pusat mengirim sinyal penyelidikan kepada pengguna melalui dua satelit. Ketika terminal pengguna menerima sinyal dari salah satu satelit, ia mengirimkan sinyal yang merespons kembali ke kedua satelit.

Stasiun pusat menerima sinyal respons yang dikirim oleh pengguna dari dua satelit, kemudian stasiun ini menghitung posisi 2D pengguna berdasarkan perbedaan waktu antara kedua sinyal. Posisi ini kemudian dibandingkan dengan peta teritorial digital yang disimpan dalam database untuk mendapatkan data posisi 3D. Sinyal ini lalu dikirim kembali ke pengguna melalui satelit untuk mendapatkan data posisi 3D. Setelah itu dikirim kembali ke pengguna melalui satelit menggunakan komunikasi terenkripsi.

Sistem baru yang sedang dikembangkan akan menambah konstelasi menjadi 35 satelit, meliputi 5 satelit GEO, 3 satelit Inclined Geosynchronous Orbit (IGSO), dan 27 satelit MEO, yang akan menawarkan cakupan lengkap navigasi di seluruh dunia. Sistem Beidou-2 akan memungkinkan penerima darat untuk menghitung posisinya dengan mengukur jarak antara dirinya dan tiga atau lebih satelit, dalam analogi dengan metode penerimaan sinyal yang dilakukan oleh konstelasi GPS dan Glonass.

November lalu, China mengumumkan keberhasilan peluncuran satelit nomor 42 dan 43. Menurut Pladailiy yang bersumber pada The Trumpet, sistem navigasi milik China kini menawarkan armada satelit terbesar. 43 satellit ini terdiri dari 19 satelit Beidou-3, cukup untuk memberikan cakupan global tahap awal. Negara yang dijuluki sebagai Tirai Bambu itu memiliki rencana untuk meluncurkan 12 satelit lagi, artinya generasi ketiga satelitnya saja akan setara dengan GPS.

Menciptakan saingan untuk GPS, otomatis memberi umpan pada China untuk menjadi pemimpin dunia di luar angkasa. Alexandra Stickings dari Institute Royal United Services untuk Studi Pertahanan dan kemanan, mengatakan keuntungan utama memiliki sistem navigasi sendiri adalah keamanan akses, dalam arti tidak bergantung pada negara lain.

Beidou telah mengirimkan lebih dari 70 juta sistem ke lebih dari 90 negara. Sistem ini termasuk mikro chip dan modul, yang dapat memberi China akses lebih mudah dari sebelumnya ke sistem infiltrasi. China telah membuktikan berulang kali bahwa ia tidak memiliki keraguan dalam menggunakan teknologi seperti ini untuk meretas dan memata-matai.

Satelit navigasi tersebut juga memainkan peran militer yang penting. Beidou telah menjadi bagian dari strategi Presiden Xi Jinping untuk mengembangkan militer yang lebih cerdas. Sistem melayani beberapa tujuan termasuk dalam latihan pengintaian dan sebagai platform pengiriman pesan singkat – sesuatu yang belum dikembangkan GPS. Hal ini akan memberi militer akurasi yang lebih besar dan berpotensi untuk menolak atau menurunkan sinyal yang diterima oleh pengguna lain dari sistem.

Dalam rangka mengantisipasi konflik, satelit Beidou akan memungkinkan militer China untuk mengidentifikasi, melacak dan menyerang negara lain. Satelit navigasi ini juga memungkinkan roket untuk menyerang dengan cukup akurat agar langsung mengenai dan berpotensi menghancurkan bunker rudal yang terkubur, serta menjadi vital bagi rudal secara sangat presisi.

Sebagian besar pabrikan chip mainstream telah menambahkan modul Beidou ke dalam solusinya. Menggunakan Beidou akan menjadi standar di China untuk meningkatkan presisi lokasi di smartphone. Dukungan untuk Beidou di China memberikan perangkat, akses ke lebih banyak satelit, meningkatkan akurasi lokasi ke tingkat keakuratan meter atau bahkan sentimeter. Ini meningkatkan navigasi pejalan kaki, mempercepat pencarian lokal dan meningkatkan layanan berbasis lokasi lainnya.

Kecanggihan sistem Beidou bisa dibilang menjadi masalah bagi para pionir. Baik GPS dan Glonass dikembangkan pada tahun 1970-an dan keduanya tidak mempertimbangkan teknologi modern. Sistem navigasi China dirancang berpuluh-puluh tahun kemudian, yang memungkinkan penggunaan sistem yang lebih modern dan secara teknis lebih maju. Russia Beyond mengatakan sistem GPS dan Glonass kini tengah diperbarui, tetapi proses ini memerlukan waktu lebih lama dan memakan biaya lebih mahal karena satelit pengorbit yang dioperasikan saat ini harus secara bertahap diganti dengan model baru.