Nota Sains Bab 9 Tingkatan 5: TEKNOLOGI ANGKASA LEPAS
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Sains Bab 9 Tingkatan 5: TEKNOLOGI ANGKASA LEPAS)
Panduan ini merangkumi konsep asas teknologi angkasa lepas, memfokuskan kepada orbit satelit, kenderaan pelancar, stesen angkasa, dan Sistem Penentu Sejagat (GPS). Terdapat lima jenis orbit utama yang dibincangkan: Orbit Rendah Bumi (LEO), Orbit Sederhana Bumi (MEO), Orbit Tinggi Bumi (HEO), Orbit Geopegun (GEO), dan Orbit Geosegerak (GSO), dengan ketinggian dan ciri yang berbeza. Satelit dihantar ke orbit menggunakan kenderaan pelancar, yang terbahagi kepada dua jenis: kenderaan pelancar guna sekali sahaja (ELV) dan kenderaan pelancar guna semula (RLV).
Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) diterangkan sebagai sebuah makmal penyelidikan hasil kerjasama lima agensi angkasa utama dunia, di mana angkasawan menjalankan kajian dalam keadaan sifar graviti (atau mikrograviti). Perkembangan pesat dalam teknologi angkasa lepas telah membawa kesan positif seperti peningkatan penyelidikan dan pembangunan, tetapi juga kesan negatif seperti pertambahan bahan buangan di angkasa lepas (space junk).
Bahagian akhir memfokuskan pada Sistem Penentu Sejagat (GPS), yang berfungsi melalui tiga segmen: segmen kawalan, segmen angkasa, dan segmen pengguna. GPS digunakan secara meluas untuk navigasi dalam aplikasi seperti Google Maps dan Waze, dengan koordinat lokasi dinyatakan dalam format Darjah, Minit, dan Saat (DMS) atau Darjah Desimal (DD).
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Satelit | Objek yang mengorbit planet atau bintang. Ia boleh jadi satelit semula jadi seperti Bulan atau satelit buatan manusia. |
| Orbit Rendah Bumi (LEO) | Orbit dengan ketinggian antara 180 km hingga 2,000 km. |
| Orbit Sederhana Bumi (MEO) | Orbit dengan ketinggian antara 2,000 km hingga 35,780 km. |
| Orbit Tinggi Bumi (HEO) | Orbit dengan ketinggian sama atau lebih daripada 35,780 km. |
| Orbit Geopegun (GEO) | Orbit pada ketinggian 35,786 km di mana satah orbit berada pada satah khatulistiwa Bumi. |
| Orbit Geosegerak (GSO) | Orbit pada ketinggian 35,786 km di mana satah orbit mempunyai sudut kecondongan terhadap satah khatulistiwa. |
| Apogi (Apogee) | Kedudukan satelit dalam orbit elips yang paling jauh dari planet atau bintang yang dikelilinginya. |
| Perigi (Perigee) | Kedudukan satelit dalam orbit elips yang paling dekat dengan planet atau bintang yang dikelilinginya. |
| Kenderaan Pelancar | Terdiri daripada satu atau lebih roket yang digunakan untuk menghantar satelit atau kapal angkasa ke angkasa lepas. |
| ELV (Expendable Launch Vehicle) | Kenderaan pelancar yang digunakan sekali sahaja untuk satu misi pelancaran. |
| RLV (Reusable Launch Vehicle) | Kenderaan pelancar yang boleh diguna semula untuk beberapa misi pelancaran. |
| Orbit Pindah Hohmann | Satu trajektori orbit yang digunakan untuk memindahkan kapal angkasa antara dua orbit bulat pada altitud yang berbeza. |
| Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS) | Sebuah stesen angkasa yang merupakan hasil usaha sama lima agensi angkasa (NASA, Roscosmos, JAXA, ESA, CSA) sebagai platform penyelidikan di angkasa. |
| Keadaan Sifar Graviti | Keadaan di mana tiada kesan ketara daya graviti dirasai, menyebabkan objek kelihatan terapung. |
| Bahan Buangan Angkasa Lepas (Space Junk) | Objek buatan manusia di orbit yang tidak lagi berfungsi, seperti satelit lama, bahagian roket, dan serpihan lain. |
| Sistem Penentu Sejagat (GPS) | Sistem navigasi yang memberi maklumat tentang lokasi dan masa kepada pengguna dalam semua keadaan cuaca. |
| Darjah, Minit, Saat (DMS) | Satu format untuk menulis koordinat geografi (latitud dan longitud). |
| Darjah Desimal (DD) | Satu lagi format untuk menulis koordinat geografi menggunakan perpuluhan. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan dan Jawapan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Soalan: Pertambahan space junk di Orbit Rendah Bumi (LEO) menjadi kebimbangan utama. Huraikan bagaimana penggunaan Kenderaan Pelancar Guna Semula (RLV) berbanding Kenderaan Pelancar Guna Sekali Sahaja (ELV) boleh membantu mengurangkan masalah ini dan bincangkan cabaran lain yang mungkin timbul.
Jawapan: RLV direka untuk kembali ke Bumi selepas pelancaran dan boleh digunakan semula, tidak seperti ELV yang bahagiannya sering ditinggalkan di angkasa selepas digunakan. Dengan menggunakan RLV, jumlah serpihan roket yang menjadi space junk dapat dikurangkan dengan ketara. Walau bagaimanapun, cabaran lain mungkin timbul, seperti kos pembangunan RLV yang sangat tinggi pada peringkat awal dan kerumitan teknologi untuk memastikan kenderaan tersebut selamat mendarat dan boleh dipercayai untuk pelancaran seterusnya.
2. Soalan: Sebuah syarikat telekomunikasi di Malaysia ingin melancarkan satelit baharu untuk menyediakan liputan internet 5G yang stabil dan berterusan di seluruh negara. Cadangkan jenis orbit yang paling sesuai untuk satelit ini dan berikan justifikasi berdasarkan ciri-ciri orbit tersebut.
Jawapan: Orbit yang paling sesuai ialah Orbit Geopegun (GEO). Satelit dalam orbit GEO berada pada ketinggian 35,786 km di atas khatulistiwa dan bergerak segerak dengan putaran Bumi. Ini menyebabkan satelit kelihatan pegun dari satu titik di permukaan Bumi. Ciri ini amat ideal untuk telekomunikasi kerana ia membolehkan liputan yang berterusan ke atas kawasan geografi yang sama (Malaysia) tanpa memerlukan stesen bumi untuk menjejaki pergerakan satelit secara aktif.
3. Soalan: Teknologi GPS telah merevolusikan navigasi. Selain daripada membantu pemandu mencari arah, nilaikan dua impak lain GPS terhadap sektor ekonomi yang berbeza di peringkat global.
Jawapan:
• Pertanian Tepat: GPS membolehkan petani menggunakan jentera autonomi untuk membajak, menanam, dan menuai dengan ketepatan sentimeter. Ini mengurangkan pembaziran baja dan racun perosak, meningkatkan hasil tanaman, dan mengoptimumkan penggunaan sumber, seterusnya meningkatkan keuntungan dan kelestarian sektor pertanian.
• Logistik dan Pengurusan Rantaian Bekalan: Syarikat perkapalan dan logistik menggunakan GPS untuk menjejaki armada kenderaan mereka dalam masa nyata. Ini membolehkan pengoptimuman laluan untuk menjimatkan bahan api, pemantauan status penghantaran untuk kepuasan pelanggan, dan pengurusan inventori yang lebih cekap, yang secara langsung mengurangkan kos operasi dan meningkatkan kecekapan keseluruhan rantaian bekalan global.
4. Soalan: Dato’ Dr. Sheikh Muszaphar Shukor adalah angkasawan Malaysia pertama yang ke Stesen Angkasa Antarabangsa (ISS). Wajarkan kepentingan menghantar angkasawan ke ISS dari sudut pandangan pembangunan sains dan teknologi sesebuah negara.
Jawapan: Menghantar angkasawan ke ISS adalah penting kerana ia merangsang minat dalam bidang Sains, Teknologi, Kejuruteraan dan Matematik (STEM) di kalangan generasi muda. Ia juga memberi peluang kepada saintis tempatan untuk menjalankan eksperimen dalam persekitaran mikrograviti yang unik, yang tidak boleh ditiru di Bumi. Penyelidikan ini boleh membawa kepada penemuan baharu dalam bidang perubatan, sains bahan, dan biologi. Selain itu, penyertaan dalam program angkasa antarabangsa seperti ini meningkatkan imej dan keupayaan teknologi sesebuah negara di persada dunia.
5. Soalan: Teks tersebut menyatakan bahawa keadaan sifar graviti boleh dialami semasa indoor skydiving. Banding bezakan pengalaman “sifar graviti” ini dengan keadaan mikrograviti sebenar yang dialami di ISS.
Jawapan:
• Persamaan: Kedua-dua keadaan memberikan sensasi terapung atau tidak mempunyai berat.
• Perbezaan: Dalam indoor skydiving, keadaan “sifar graviti” adalah simulasi di mana daya tujahan udara ke atas mengimbangi daya graviti (berat peserta). Peserta sebenarnya masih berada dalam medan graviti Bumi yang kuat. Sebaliknya, di ISS, angkasawan mengalami keadaan mikrograviti kerana stesen tersebut berada dalam keadaan jatuh bebas yang berterusan mengelilingi Bumi. Walaupun graviti masih wujud (sekitar 90% daripada di permukaan), kesan tarikannya hampir tidak dirasai kerana angkasawan dan stesen jatuh pada kadar yang sama. Keadaan di ISS adalah berterusan, manakala di indoor skydiving ia hanya sementara dan terhad kepada kawasan tiupan udara.
KOLEKSI LATIHAN
| LATIHAN | SKEMA |