Teknologi
Ilmuwan Temukan Jalur Cepat ke Mars dari 9 Bulan menjadi 26 Hari
ANTARIKSA -- Hingga saat ini, teknologi tercepat untuk perjalanan ke Planet Mars membutuhkan waktu 9 bulan atau sekitar 270 hari. Namun, sebuah penelitian baru menyatakan Bumi bisa mencapai Mars hanya dalam waktu 26 hari.
Penelitian yang telah diserahkan ke Acta Astronautica dan tersedia di server pracetak arXiv itu mengeksplorasi potensi penggunaan layar surya aerographite untuk perjalanan ke planet merah, bahkan ruang antarbintang. Dalam paparannya, layar surya itu bisa secara signifikan mengurangi waktu dan bahan bakar yang dibutuhkan untuk misi.
Scroll untuk membaca
Scroll untuk membaca
Penelitian ini muncul ketika banyak organisasi sedang mempelajari penggunaan layar surya seiring dengan keberhasilan misi LightSail2 oleh The Planetary Society. Misi LightSail2 memang berpotensi untuk mengembangkan sistem propulsi yang lebih cepat dan efisien untuk misi luar angkasa jangka panjang.
“Penggerak layar surya memiliki potensi untuk mengirimkan muatan kecil (sub-kilogram) dengan cepat ke seluruh tata surya,” kata Dr Rene Heller, ahli astrofisika di Institut Max Planck untuk Penelitian Tata Surya dan salah satu penulis penelitian terbaru tersebut.
Baca Juga: Berapa Lama Perjalanan untuk Sampai ke Jupiter?
“Dibandingkan dengan propulsi kimia konvensional, yang dapat membawa ratusan ton muatan ke orbit rendah Bumi dan mengirimkan sebagian besar muatan tersebut ke bulan, Mars, dan sekitarnya, hal ini terdengar sangat kecil. Namun nilai utama dari teknologi layar surya adalah kecepatan."
Tidak seperti roket konvensional, yang mengandalkan bahan bakar dalam bentuk pembakaran bahan kimia untuk mengerahkan gaya eksternal di belakang pesawat ruang angkasa, layar surya tidak memerlukan bahan bakar. Sebaliknya, mereka menggunakan sinar matahari sebagai mekanisme penggeraknya.
Layar raksasa tersebut menangkap foton matahari seperti halnya layar angin yang menangkap angin saat melintasi air. Semakin lama layar surya dikerahkan, semakin banyak foton matahari yang tertangkap, yang secara bertahap meningkatkan kecepatan pesawat ruang angkasa.
Untuk penelitian tersebut, para ilmuwan melakukan simulasi seberapa cepat layar surya yang terbuat dari aerographite dengan massa hingga 1 kilogram, termasuk 720 gram aerographite dengan luas penampang 104 meter persegi, dapat mencapai Mars dan Bumi. Medium antarbintang, juga disebut heliopause, menggunakan dua lintasan dari Bumi, yaitu metode transfer langsung ke luar dan ke dalam.
Baca Juga: Berapa Lama Perjalanan untuk Sampai di Bulan?
Metode perpindahan langsung ke luar untuk perjalanan ke Mars dan heliopause melibatkan layar matahari yang menyebar dan berangkat langsung dari orbit kutub di sekitar Bumi. Para peneliti menentukan, Mars berada dalam posisi berlawanan langsung dengan Bumi dari matahari, saat layar surya dibuka. Berangkat dari Bumi dengan posisi seperti itu akan memberikan hasil terbaik baik untuk kecepatan maupun waktu tempuh.
Penyebaran dan keberangkatan melalui orbit kutub yang sama juga digunakan untuk lintasan heliopause. Untuk metode perpindahan ke dalam, layar surya akan dikirim ke sekitar 0,6 unit astronomi (AU) dari matahari melalui roket kimia biasa, di mana layar surya akan menyebar dan memulai perjalanannya ke Mars atau heliopause.
Namun, bagaimana layar tenaga surya aerographite membuat perjalanan ke Mars dan antarbintang lebih layak dilakukan?
“Dengan kepadatannya yang rendah yaitu 0,18 kilogram per meter kubik, aerographite melemahkan semua material layar surya konvensional,” kata Julius Karlapp, Asisten Peneliti di Universitas Teknologi Dresden dan penulis utama penelitian tersebut kepada Universe Today.
“Dibandingkan dengan Mylar (lapisan poliester berlapis logam) misalnya, kepadatannya empat kali lipat lebih kecil. Dengan asumsi bahwa gaya dorong yang dihasilkan oleh layar surya berbanding lurus dengan massa layar, maka gaya dorong yang dihasilkan jauh lebih tinggi. Selain keunggulan akselerasi, sifat mekanik aerographite juga luar biasa."
Melalui simulasi tersebut, para peneliti menemukan metode perpindahan langsung ke luar menghasilkan layar surya mampu mencapai Mars dalam 26 hari. Sementara metode perpindahan ke dalam mencapai 126 hari, termasuk 103 hari waktu tempuh dari Bumi ke titik penyebaran sebesar 0,6 AU.
Untuk perjalanan menuju heliopause, kedua metode tersebut menghasilkan waktu masing-masing 5,3 tahun dan 4,2 tahun. Alasan, heliopause dicapai dalam waktu lebih cepat dengan metode perpindahan ke dalam adalah karena layar surya mencapai kecepatan maksimum dalam waktu 300 hari, dibandingkan dengan mencapai kecepatan maksimum dengan metode perpindahan ke luar dalam waktu sekitar dua tahun.
Waktu perjalanan ke Mars saat ini berkisar antara 7 dan 9 bulan. Itupun hanya bisa dilakukan selama jendela peluncuran tertentu setiap dua tahun karena mengandalkan posisi kesejajaran kedua planet.
Sementara, waktu perjalanan menuju heliopause saat ini hanya diukur lewat perjalanan wahana Voyager 1 dan Voyager 2 milik NASA. Kedua pesawat antariksa itu mencapai benda antarbintang setelah 35 tahun dan 41 tahun.
Baca Juga: Begini Perjalanan OSIRIS-REx Mengambil Sampel Asteroid Bennu
Para peneliti mencatat bahwa salah satu pertanyaan utama dalam penggunaan layar surya adalah perlambatan atau pengereman saat tiba di tujuan, khususnya Mars. Para peneliti menyebutkan salah satu solusinya adalah metode penangkapan udara. Namun, mereka juga mengakui hal itu masih memerlukan studi lebih lanjut.
“Manuver penangkapan udara untuk lintasan hiperbolik (seperti terbang dari Bumi ke Mars) menggunakan atmosfer untuk secara bertahap mengurangi kecepatan akibat hambatan,” kata Dr Martin Tajmar, fisikawan dan Profesor Sistem Luar Angkasa di Universitas Teknologi Dresden. Ia adalah satu rekan penulis penelitian tersebut.
Menurut dia, dengan langkah di atas, maka akan lebih sedikit bahan bakar yang dibutuhkan untuk memasuki orbit Mars. "Kami menggunakan manuver pengereman ini untuk menghilangkan kebutuhan akan pendorong pengereman tambahan, yang pada gilirannya mengurangi massa pesawat ruang angkasa. Kami sedang meneliti strategi alternatif apa yang mungkin berhasil dilakukan. Namun metode pengereman hanyalah salah satu dari banyak tantangan yang kita hadapi saat ini.”
Teknologi layar surya diklaim telah diusulkan oleh NASA sejak tahun 1970-an. Contoh terbaru dari teknologi layar surya adalah NASA Solar Cruiser, yang dijadwalkan diluncurkan pada Februari 2025. Sumber: Phys.org
Ikuti Ulasan-Ulasan Menarik Lainnya dari Penulis Klik di Sini
