Perpustakaan Digital ITB

Perkembangan teknologi kedirgantaraan telah mendorong pemanfaatan satelit nano berstandar CubeSat untuk berbagai eksperimen sains lanjutan, termasuk penginderaan kuantum di antariksa. Salah satu material kuantum yang sangat menjanjikan untuk diaplikasikan pada platform luar angkasa adalah Nitrogen-Vacancy (NV) Diamond, yang mampu beroperasi pada suhu ruang tanpa sistem pendingin kriogenik. Manipulasi keadaan spin pada NV Diamond dilakukan melalui metode Optically Detected Magnetic Resonance (ODMR) yang menggabungkan eksitasi optik berkelanjutan dengan pancaran gelombang mikro. Namun, integrasi muatan instrumen kuantum ini ke dalam satelit menghadapi kendala keterbatasan ukuran, massa, daya, serta rentannya interferensi elektromagnetik. Oleh karena itu, penelitian ini berfokus pada perancangan sistem kontrol dan integrasi mekanik-elektrikal untuk ground model payload kuantum pada platform CubeSat 3U. Sistem kontrol eksperimen dikembangkan menggunakan Software Defined Radio (SDR) model LimeSDR untuk membangkitkan sinyal gelombang mikro pada frekuensi resonansi zero-field splitting sekitar 2,87 GHz, baik dalam mode continuous wave maupun frequency sweep. Transmisi gelombang mikro menggunakan antena mikrostrip rectangular loop dengan substrat FR-4. Eksitasi optik diimplementasikan menggunakan modul laser 532 nm (hijau) yang siklus tugasnya dikendalikan melalui mikrokontroler ESP32 secara sinkron dengan pembacaan sensor photodiode. Untuk menunjang integrasi fisik, struktur kerangka dirancang menggunakan material komposit Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) melalui metode cetak 3D agar memenuhi standar form factor CubeSat 3U. Selain itu, interferensi elektromagnetik (EMI) pada sirkuit diredam menggunakan struktur Faraday cage berbasis pelapis aluminium tape. Hasil rancang bangun menunjukkan bahwa sistem eksitasi dan struktur bus berhasil diintegrasikan dengan baik. Antena mikrostrip rectangular loop yang dirancang terbukti memenuhi standar operasi transmisi dengan nilai Return Loss (S11) < -10 dB dan Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) < 2 pada frekuensi operasional 2,87 GHz. Penggunaan pelindung Faraday cage berbasis aluminium tape secara efektif mampu mereduksi amplitudo derau interferensi minimal sebesar 50%, sehingga melindungi pembacaan sinyal fluoresensi dari noise kelistrikan satelit. Purwarupa ini membuktikan kelayakan operasional awal (ground model) untuk instrumen penginderaan kuantum yang ringkas, stabil, dan siap dikembangkan lebih lanjut menuju model penerbangan (flight model) untuk misi pengamatan anomali magnetik bumi di masa depan.