Lifehacks Literasi: Sejarah Radar

Kata “Radar” mungkin sudah tidak asing di telinga kita. Namun tahukah anda bahwa dahulu ini merupakan proyek “rahasia” yang tidak diperuntukan untuk semua orang.

Sejarah radar mencatat jika teknologi ini jadi bagian besar kemenangan sekutu dalam Perang Dunia kedua. Saat itu, hanya militer yang menggunakannya.

Meski menjadi teknologi yang “besar” karena perang dunia, awal mula pengembangan sistem radar jauh dari waktu tersebut.

Disini kita akan melihat bagaimana sejarah radar mulai dari penelitian hingga berperan besar dalam perang dunia kedua. Selain itu, tentu saja perkembangan dan penggunaannya hingga saat ini.

Cara Kerja Radar

Sebelum masuk ke pembahasan sejarah radar, mari kita mulai dengan cara kerja teknologi tersebut.

Radar menggunakan frekuensi radio yang dipantulkan. Perangkat transmitter akan menghasilkan gelombang radio yang dipancarkan oleh antena.

Gelombang radio kemudian merambat di atmosfer, baik di udara maupun air (laut). Ketika mengenai objek, gelombang akan memantul dan kembali ke antena.

Antena juga punya fungsi menangkap gelombang radio yang memantul dan menyalurkannya ke perangkat bernama receiver.

Perangkat ini kemudian mengirimkan sinyal ke interface (antarmuka), ditampilkan di layar. Layar kemudian memberikan informasi letak objek yang menabrak gelombang radio tersebut berikut jaraknya dari antena radar sehingga operator bisa mengenali objek yang dimaksud.

Karena cara kerja yang berkaitan dengan fungsi tersebut, perangkat ini dinamakan “Radar” yang punya kepanjangan “Radio Detection and Ranging”. Dalam Bahasa Indonesia, artinya “pendeteksian dan penjarakan (pengukuran jarak) menggunakan gelombang radio”.

Sejarah Radar Jauh Sebelum Perang Dunia Kedua: Peran Ilmuwan

Perang dunia kedua dimulai tahun 1939 (meski ketegangan antara negaranya sudah dimulai sebelum itu). Bisa dibilang, sejarah radar modern dimulai dari situ.

Meski begitu, jika ditarik mundur, prinsip kerja radar sebetulnya sudah ada bahkan hampir 100 tahun sebelum perang dunia kedua.

Seperti dijelaskan, cara kerja radar menggunakan prinsip pemantulan gelombang radio. Gelombang radio sendiri merupakan salah satu sistem atau gelombang elektromagnetik.

Nah, teori gelobang elektromagnetik ini sendiri pertama kali diajukan oleh ilmuwan bernama James Clerk Maxwell.

Ia menjelaskan bahwa medan listrik dan medan magnet dapat berosilasi lalu merambat sebagai gelombang di atmosfer dengan kecepatan cahaya.

Teori ini yang menjadi dasar penelitian lainnya seperti pengembangan alat telekomunikasi fotofon oleh Alexander Graham Bell (menggunakan gelombang cahaya) serta temuan pemantulan gelombang oleh Heinrich Hertz.

Teori dan penelitian Hertz ini mirip dengan cara kerja radar saat ini. Di tahun 1886, ia menemukan bahwa gelombang elektromagnetik dapat dipantulkan dari berbagai objek, dan bahkan difokuskan menjadi berkas oleh reflektor yang sesuai.

Awalnya, Hertz menggunakan bahan-bahan sederhana seperti dua bola logam dan tabung Leyden untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik seperti yang dijelaskan Clerk Maxwell.

Ketika ia mengamati percikan api melompat di antara bola-bola logamnya pada jarak tertentu, ia tahu bahwa ia sedang menyaksikan keberadaan gelombang elektromagnetik, tepatnya gelombang radio.

Setelah membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik, Hertz memfokuskan diri pada studi lebih lanjut tentang sifat-sifatnya.

Ia menemukan bahwa gelombang-gelombang ini dapat dibiaskan, dipantulkan, dan dipolarisasi, seperti halnya cahaya.

Perkembangan Penelitian Gelombang Radio

Hertz, dengan kerendahan hatinya, tidak mau melanjutkan penelitian tentang sifat gelombang elektromagnetik tersebut. Ia bahkan menyebut penemuannya hanya “fenomena yang sangat kecil”.

Hertz pun tidak menyadari dampak penemuannya tersebut. Meski saat ini bermanfaat, dahulu jadi salah satu teknologi yang diandalkan dalam perang.

Sebelum masuk ke ranah perang dunia, penelitian lanjutan tentang gelombang radio dilakukan banyak ilmuwan, salah satunya fisikawan asal Italia, Guglielmo Marconi.

Marconi dikenal sebagai Bapak Siaran Radio Dunia. Perusahaan, British Broadcasting Company (BBC), menjadi perusahaan penyiaran radio pertama di Inggris (di tahun 1922).

Meski sudah sukses memanfaatkan gelombang radio untuk kebutuhan hiburan, Marconi terus bereksperimen dengan perusahaannya. Ia kemudian mendesak pemanfaatan “gelombang pendek” untuk deteksi radio berdasarkan penelitian yang dilakukan Hertz.

Prinsip yang dikemukakan Hertz menjadi dasar kerja radar. Meski begitu, penelitian yang dilakukan Dr. A. Hoyt Taylor dan rekan-rekannya di Laboratorium Penelitian Angkatan Laut AS diketahui menjadi pelopor pengembangan radar utama.

Dr. A. Hoyt Taylor dan rekan-rekannya bereksperimen dengan komunikasi radio frekuensi relatif tinggi dari satu sisi sungai ke sisi lainnya.

Mereka menemukan kehilangan penerimaan sinyal yang signifikan saat kapal-kapal lewat di antara pemancar dan penerima.

Situasi ini membuat mereka menyimpulkan bahwa gelombang radio dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan kapal musuh. Penelitian tersy berlanjut, baik menggunakan gelombang kontinu maupun gelobang berdenyut.

Sebagai informasi, gelombang kontinu adalah gelombang yang dihasilkan pemancar dengan terus menerus menggunakan sumber daya.

Sementara gelombang berdenyut sebaliknya, memiliki jeda antar pancaran gelombang namun dengan energi dalam pulsa pendek dan intens.

Pada tahun 1930, Lawrence Hyland dari Laboratorium Penelitian Angkatan Laut AS menunjukkan bahwa mendeteksi kapal dan pesawat terbang menggunakan gelombang kontinu lebih praktis. Secara teori pengembangan infrastruktur teknologi, memang demikian.

Meski begitu, pada tahun 1934, Korps Sinyal Angkatan Darat AS menyarankan kemungkinan menggunakan energi berdenyut untuk mengamati target pada jarak yang lebih jauh.

Penelitian dilakukan oleh organisasi tersebut. Namun yang jadi tonggak sejarah justru lahir di Inggris. Pada tahun 1935, ilmuwan asal Inggris, Robert Watson-Watt mengusulkan sistem yang hampir identik dengan yang diutarakan Angkatan Darat AS tersebut. Dan sukses.

Peralatan radar yang diciptakan Watson berkembang pesat di Inggris Raya. Radar jadi kebutuhan akan sistem peringatan dini pesawat terbang yang penting untuk kelangsungan hidup negara tersebut.

Penggunaan Radar di Perang Dunia

Perang dunia kedua resmi pecah di tahun 1939 saat Jerman yang dipimpin Adolf Hitler menginvasi Polandia. Britania Raya (termasuk Inggris) dan Perancis menyatakan perang terhadap Jerman.

Mengingat ancaman yang ditimbulkan oleh Jerman, Inggris membangun serangkaian 21 menara radar sejauh 90 mil dari London di sepanjang pantai yang menghadap Prancis dan Jerman di tahun 1937. Proyek ini bernama Chain Home dengan sistem yang diberi nama magnetron.

Pada tahun 1940, Jerman memulai serangkaian serangan bom ke Inggris.  Pada saat itu, Jerman memiliki 2.400 pesawat sementara Inggris hanya memiliki sekitar 600.

Namun, 21 menara radar memberi Inggris keuntungan yang signifikan. Radar tersebut akan memperingatkan Inggris tentang serangan yang datang 100 mil sebelum pesawat Jerman mencapai pantai.

Hal ini memungkinkan Inggris untuk mengevakuasi warganya ke tempat perlindungan dan mengerahkan pesawat tempur.

Jepang sebagai sekutu Jerman diketahui mengekspansi Indochina (termasuk Indonesia) di tahun 1941. Karena sebagian Indochina dikuasai Amerika Serikat, AS membekukan semua aset Jepang di AS.

Imbasnya, Jepang melakukan pengeboman ke pangkalan militer AS di Pearl Harbour pada tahun yang sama untuk mencegah AS melakukan intervensi terhadap ekspansi mereka di Indochina. Hal ini membuat AS “terpaksa” masuk dalam perang.

Dengan masuknya AS dalam perang, mereka sadar akan pentingnya kebutuhan sistem radar. Laboratorium Angkatan Bersenjata AS membuat beberapa kemajuan dalam penelitian dan pengembangan radar.

Meski begitu, fasilitas dan personil mereka sangat terbatas sehingga tindakan lain diperlukan jika AS ingin maju secara memadai di bidang radar.

AS melihat Inggris yang sukses dengan megatron mereka sebagai jawaban akan kebutuhan hal tersebut. Pada tahun 1942, dibuat kesepakatan dengan Inggris Raya untuk menggabungkan semua informasi, penelitian, pengembangan, dan bahkan manufaktur radar.

Pemerintah AS bahkan mensponsori dan membiayai Laboratorium Radiasi di Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Sebagai bagian dari kesepakatan, ilmuwan Inggris, Taffy Bowen, melakukan perjalanan ke AS dengan rencana desain untuk radar.

Untuk menghindari kecurigaan, ia melakukan perjalanan sebagai turis di atas kapal pesiar Duchess of Richmond.

Di AS, ia bergabung dengan para ilmuwan AS di kampus MIT, di Laboratorium Radiasi atau RAD-LAB. Laboratorium tersebut bekerja sama dengan militer AS dalam lebih dari 100 proyek radar yang berbeda.

Sepanjang perang, banyak aplikasi radar yang berbeda diperkenalkan. Radar udara-ke-darat dikembangkan dan dipasang di pesawat terbang. Radar yang dipasang di kapal juga dikembangkan.

Peristiwa yang paling terkenal adalah tenggelamnya kapal perang Jerman, Bismarck. Pada tanggal 26 Mei 1941, Bismarck menenggelamkan kapal Inggris, HMS Hood.

Kapal induk Inggris Ark Royal memiliki radar yang terpasang di kapal. Selama 30 jam mereka mampu mengkoordinasikan pengejaran terhadap Bismarck dan sukses menenggelamkannya dalam rentetan tembakan selama 24 jam.

Radar Meteorologi, Awal Mula Radar Komersial Dikembangkan

Perlu diketahui, saat ini teknologi radar digunakan untuk berbagai kebutuhan. Sebagai referensi, dalam standar teknis sertifikasi alat telekomunikasi radar (Perdirjen SDPPI Nomor 2 Tahun 2020) sebagai salah satu izin usaha perdagangan produk radar di Indonesia, ada 4 kategori radar.

Pertama, radar maritime atau radar yang diletakkan di kapal laut. Kebanyakan aplikasinya untuk eksplorasi sumber daya minyak dan misi penyelamatan.

Lalu ada radar Surveillance yang digunakan untuk pengawasan di laut, udara dan darat. Selain itu, juga bisa digunakan untuk eksplorasi lepas pantai.

Kemudian ada radar Ground Based Synthetic Aperture (GBSA) untuk mendeteksi pergerakan berkaitan dengan struktur, kontur, atau konstruksi.

Terakhir, ada radar oseanografis dan radar meteorologi yang digunakan untuk pengamatan fenomena alam seperti gelombang laut dan curah hujan.

Sementara dalam perkembangan sejarah radar setelah perang, radar meteorologi menjadi jenis radar pertama untuk komersial yang dikembangkan.

Pengembangan ini dilakukan juga berdasarkan fenomena yang terjadi selama perang dunia kedua. Saat itu, teknologi radar punya keterbatasan jika cuaca buruk.

Musuh menggunakan potongan logam halus (disebut “jendela” atau “chaff”) untuk membingungkan operator radar dengan sinyal palsu.Efeknya cukup mirip dengan yang disebabkan oleh curah hujan.

Para perwira perang AS dan Inggris sebetulnya sudah menyadari hal tersebut dan sukses mengembangka radar baru. Namun, hanya untuk jangka pendek.

Karena kelangkaan peralatan, keamanan teknologi baru, dan pengalokasian peralatan yang ada untuk aplikasi militer, perkembangan radar meteorologi berjalan lambat selama perang.

Setelah perang berakhir, dan setelah pembatasan keamanan dilonggarkan, ilmu baru meteorologi radar mulai muncul.

Awalnya tetap sama, pengembangan radar meterologi dikembangakn untuk aplikasi militer. Salah satunya yang paling awal adalah Radar cuaca awal dari National Weather Service dan Angkatan Udara AS. Ini merupakan sistem udara yang dimodifikasi yang dirancang untuk aplikasi militer.

Barulah pada tahun 1959, radar cuaca WSR-57 sistem pita “S” dikembangkan untuk Biro Cuaca Amerika Serikat dan Angkatan Laut AS. Radar ini melayani Layanan Cuaca Nasional AS selama lebih dari 30 tahun.

Pada awal tahun 1960-an, sistem radar cuaca pita “C” AN/FPS-68 dan AN/FPS-81 dikembangkan untuk Angkatan Laut AS.

Angkatan Udara AS juga memperoleh beberapa sistem FPS-68, dan dari sistem tersebut, dikembangkan sistem pita “C” AN/FPS-77.

Pada tahun 1974, Badan Layanan Cuaca Nasional dan Angkatan Udara AS mulai membeli dan memasang sistem pita “C” WSR-74.

Radar ini berfungsi sebagai sistem radar peringatan lokal untuk NWS. Sementara Angkatan Udara AS menggunakannya untuk menggantikan banyak sistem “garis depan” mereka yang lebih tua.

Pada tahun 1970-an, versi pita “S” dari WSR-74 juga muncul. Radar ini digunakan NWS untuk menggantikan sejumlah sistem WSR-57 yang tua dan sulit dirawat.

Selama periode yang sama, juga terjadi perkembangan penting peralatan radar cuaca di Eropa, Jepang, Rusia, dan Australia.

Frekuensi Radar dalam Spektrum Elektromagnetik

Seperti dijelaskan, gelombang radio merupakan salah satu sistem elektromagnetik. Gelombang ini bergerak pada jalur yang dinamakan spektrum frekuensi.

Sementara spektrum frekuensi gelombang radio itu sangat luas. Yang digunakan untuk berbagai kebutuhan saat ini membentang dari 30 KHz sampai lebih dari 300 GHz.

Untuk radar, spektrum frekuensinya membentang dari sekitar 25 MHz hingga 70.000 MHz (70 GHz). Bisa dilihat dari gambar tabel alokasi spektrum elektromagnetik di bawah ini:

Keterangan:

• Frekuensi audio dan video di ujung bawah spektrum digunakan dalam sinyal tampilan dan kontrol sistem radar.
• Rentang VHF spektrum berisi frekuensi yang digunakan dalam sistem penerimaan radar (frekuensi menengah, dll).
• Rentang Frekuensi Radar yang digambarkan dalam tabel menunjukkan area spektrum tempat pemancar radar beroperasi.
• Pada panjang gelombang yang lebih pendek dari 1 milimeter, teknik gelombang mikro biasanya digantikan oleh teknik transmisi, kontrol, dan penerimaan optic untuk aplikasi pada radar.

Sistem Kode Huruf Radar

Pada awal pengembangan radar, sistem kode huruf (L, C, X, S, dst) diadopsi untuk menetapkan pita frekuensi radar. Tujuan awalnya untuk keamanan militer selama Perang Dunia kedua.

Namun, kode huruf tersebut tidak memiliki status resmi. Selain itu, juga tidak ada kesepakatan lengkap mengenai batasan yang terkait dengan setiap pita.

Untuk memperkaya informasi, berikut ini tabel kode huruf dan rentang frekuensi serta panjang pita yang digunakan sistem radar saat pertama kali dikembangkan:

Kode Huruf	Rentang Frekuensi	Panjang Pita
P	225 – 3900 MHz	133,3 – 76,9 cm
L	3900 – 15500 MHz	76,9 – 19,3 cm
S	1500 – 3900 MHz	19,3 – 7,69 cm
C	3900 – 6200 MHz	7,69 – 4,84 cm
X	6200 – 10.900 MHz	4,84 – 2,75 cm
K	10.900 – 36.000 MHz	2,75 – 0,834 cm
Q	36.000 – 46.000 MHz	0,834 – 0,652 cm
V	46.000 – 56.000 MHz	0,652 – 0,536 cm