Berlayar di Angkasa

Berlayar kok di luar angkasa? Bagaimana caranya? Apakah di luar

angkasa yang sepi dan gelap itu ada cukup angin yang dapat mengembangkan

layar seperti angin laut yang mengembangkan layar dan mengarahkan kapal-kapal

laut? Nah, di sinilah kunci utamanya! Menurut fisika, berlayar di luar angkasa

tidak mustahil! Tetapi konsep yang digunakan berbeda dengan konsep berlayar

menggunakan kapal laut. Di luar angkasa yang luas itu, ‘kapal layar’ tidak

mengembang dan meluncur dengan bantuan angin. Ada sesuatu yang lain yang

membantu pelayaran di dunia asing ini.

Satu perbedaan utama terletak pada layar yang digunakan. Kapal laut

selalu menggunakan layar yang terbuat dari bahan kain yang cukup kuat untuk

menerima terpaan angin selama berlayar. ‘Kapal layar luar angkasa’ justru

menggunakan layar yang terbuat dari cermin! Kapal yang mengambang di ruang

angkasa ini sama sekali tidak tergantung dari angin, tetapi justru sangat tergantung

oleh cahaya yang dipancarkan oleh matahari. Karena itulah layar ini mendapat

julukan solar sail (solar = matahari, sail = layar). Mau tahu cara kerja solar sail?

Ada tiga hal yang sangat dibutuhkan supaya pesawat luar angkasa yang

menggunakan solar sail bisa mengarungi jagad raya dengan mulus. Yang pertama

dan yang paling utama adalah sinar matahari. Yang kedua adalah cermin yang

sangat besar (luasnya bisa sebesar luas lapangan sepak bola!) tetapi sangat tipis.

Yang ketiga adalah roket yang bisa digunakan untuk melemparkan pesawat ke

orbit di luar angkasa. Sesudah diluncurkan dan berhasil keluar dari atmosfer bumi,

roket ini dilepaskan sehingga pesawat bisa melayang sendiri dengan layarnya

yang unik. Layar ini adalah cermin yang sangat luas tadi. Di luar angkasa,

cahaya matahari dapat menyerbu cermin itu (Gambar 1).

Sinar-sinar kuning pada Gambar 1 merupakan sinar matahari, sedangkan panahpanah

biru menunjukkan lintasan-lintasan orbit pesawat. Panah merah

menunjukkan arah gerak pesawat dan perubahannya akibat gaya tekan sinar

matahari terhadap solar sail (cermin raksasa). Gambar 1-1 menunjukkan bahwa

saat cermin berada pada posisi paralel dengan arah sinar matahari, Disini tidak ada

perubahan arah gerak, solar sail tetap pada orbitnya. Ini mirip dengan bumi yang

tidak kenal lelah mengorbit mengelilingi matahari. Jika kita mengubah posisi

cermin menjadi tegak lurus terhadap serbuan sinar matahari (Gambar 1-2), gaya

tekan sinar matahari menyebabkan pesawat terdorong (dipercepat) menjauhi

matahari (Gambar 1-3) sehingga pesawat mengelilingi matahari pada orbit baru

(lingkaran biru yang besar). Jika posisi cermin diubah lagi sehingga sinar matahari

menerpa bagian belakang cermin pada sudut tertentu (Gambar 1-4), tekanan yang

dirasakan solar sail menjadi kecil (pesawat diperlambat) sehingga pesawat seakan

ditarik mendekati matahari (orbitnya pindah lagi ke lingkaran yang kecil).

Wah, bukankan itu berarti pesawat luar angkasa ini dikemudikan oleh

sinar matahari? Tepat sekali! Posisi dan arah solar sail terhadap sinar matahari

sangat mempengaruhi kecepatan dan pergerakannya di luar angkasa. Karena

matahari tidak pernah berhenti bersinar, pasokan energi bagi pesawat pun semakin

lama semakin banyak. Pesawat ini tidak membutuhkan bahan bakar karena bahan

bakarnya adalah sinar matahari yang terus-menerus mendorongnya di luar

angkasa. Semakin lama diserbu oleh sinar matahari (semakin banyak tekanan

yang diterima cermin) semakin besar pula percepatan (dorongan) yang dihasilkan.

Itulah sebabnya cermin yang digunakan sebagai layar harus berukuran super besar

(Gambar2)!

Semakin besar luas permukaan cermin, semakin banyak pula sinar

matahari yang bisa diterima dan digunakan untuk mendorong pesawat luar

angkasa masa depan ini. Inilah alasan utama NASA (National Aeronautics and

Space Administration) mulai mengembangkan teknologi solar sail ini. Dengan

menggunakan solar sail, pesawat luar angkasa yang dikirim untuk menjelajahi

jagad raya yang sangat luas ini tidak lagi membutuhkan bahan bakar yang berat

dan mahal seperti halnya pesawat luar angkasa yang selama ini digunakan. Ini

merupakan penghematan yang luar biasa. Bahan bakar selalu merupakan masalah

utama semua misi NASA di luar angkasa. Semakin jauh jarak yang ingin dicapai

pesawat luar angkasa konvensional, semakin banyak bahan bakar yang

dibutuhkan untuk meluncurkannya. Semakin banyak bahan bakar, semakin besar

ukuran pesawat yang dibutuhkan untuk menyimpannya. Ini berarti semakin berat

pula beban yang harus dibawa pesawat. Semakin berat bebannya, semakin banyak

bahan bakar yang dibutuhkan. Dengan kata lain, semakin mahal biaya yang

dibutuhkan untuk menjalankan misi-misi ke luar angkasa ini! Dengan solar sail,

pemakaian bahan bakar bisa dihilangkan sehingga pesawat pun lebih kecil dan

lebih ringan. Atau, dengan berat dan ukuran pesawat yang sama, ada lebih banyak

peralatan yang bisa dibawa karena ada banyak ruang yang dapat ditempati. Ini

berarti penelitian bisa dilakukan dengan lebih efisien. Misi ke luar angkasa pun

bisa mencapai jarak yang selama ini hanya bisa dimimpikan manusia. Waktu yang

dibutuhkan untuk mencapai jarak yang sangat jauh pun bisa dipersingkat karena

sinar matahari dapat mendorong pesawat sampai kecepatan lima kali lebih besar

dari kecepatan roket konvensional. Bahkan pesawat yang menggunakan solar sail

memang dikhususkan untuk menjalankan Deep Space Misions (petualangan

menuju daerah yang sangat jauh, bahkan mencapai galaksi dan tatasurya lain).

Karena sangat tergantung pada sinar matahari, solar sail tidak bisa

langsung meluncur sendiri dari bumi dan melesat ke luar angkasa begitu saja.

Itulah sebabnya diperlukan roket yang bisa meluncurkannya ke luar angkasa

untuk mencapai posisi yang ideal untuk mulai menerima serangan cahaya

matahari. Bahan-bahan konstruksi yang digunakan pun harus super ringan supaya

sinar matahari dapat mendorong pesawat dengan lebih mudah. Bahan-bahan yang

super ringan tetapi super kuat ini sedang gencar dikembangkan menggunakan

nanoteknologi. Inilah sebabnya NASA begitu antusias akan perkembangan

nanoteknologi. Dengan nanoteknologi, kita bisa membuat material yang memiliki

karakteristik yang sesuai dengan keinginan kita karena kita bisa menyusunnya

atom per atom. Karena itu, jika kita menginginkan material yang setipis satu helai

rambut, tetapi memiliki kekuatan 100 kali lebih kuat dari baja, nanoteknologi

dapat menyediakannya untuk kita. Karakteristik optik cermin yang digunakan pun

bisa ditingkatkan karena kita bisa merancang struktur atom yang menyusun

cermin itu supaya sesuai dengan kebutuhan kita.

Pesawat luar angkasa masa depan yang dilengkapi solar sail ini akan

menjadi mata bagi kita yang ingin mengintip jagad raya ini. Pesawat ini akan

dilengkapi dengan berbagai kamera, peralatan elektronika, alat komunikasi, dan

komputer yang sangat canggih sehingga dapat merekam dan melaporkan hasil

intipannya itu kembali ke bumi. Para peneliti yang terus memantau perjalanan

pesawat ini pun dapat ikut menikmati semua yang berhasil direkam oleh kamerakamera

tadi sepanjang perjalanan pesawat menembus galaksi, tanpa perlu

khawatir bahwa pesawat akan kehabisan energi. (Yohanes Surya).