Apa Itu Sindrom Kessler dan Masalah Sampah Luar Angkasa

Sindrom Kessler adalah sebuah fenomena di mana jumlah sampah di orbit sekitar Bumi mencapai titik di mana ia hanya menciptakan lebih banyak sampah ruang angkasa, sehingga menyebabkan masalah besar bagi satelit, astronot, dan perencana misi. Pertimbangkan skenario ini: Penghancuran satelit mata-mata yang mati menimbulkan segerombolan puing-puing di orbit Bumi, yang mendatangkan malapetaka yang semakin besar ketika satelit tersebut bergerak mengelilingi planet kita. Awan menghancurkan sejumlah satelit komunikasi, menghasilkan lebih banyak puing setiap kali terjadi tabrakan hebat.

Ini menghancurkan Teleskop Luar Angkasa Hubble yang ikonik dan pesawat ulang-alik NASA, menewaskan beberapa awak kendaraan bersayap tersebut. Ia kemudian menempatkan Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) di garis bidiknya, menghancurkan laboratorium yang mengorbit senilai $100 miliar dengan hujan pecahan peluru yang terbang cepat. Adegan dramatis ini tentu saja fiksi; itu diambil dari film fiksi ilmiah pemenang penghargaan tahun 2013 "Gravity." Namun banyak operator satelit, perencana misi, dan pendukung eksplorasi khawatir bahwa hal ini bisa menjadi jendela gelap menuju masa depan yang terlalu nyata, akibat Sindrom Kessler.

Baca terus untuk mengetahui lebih lanjut tentang fenomena yang ditakuti ini, yang menggambarkan aliran sampah luar angkasa yang semakin besar. Nama Sindrom Kessler diambil dari nama mantan ilmuwan NASA Donald Kessler, yang memaparkan ide dasarnya dalam sebuah makalah penting pada tahun 1978. Dalam penelitian yang bertajuk "Frekuensi Tabrakan Satelit Buatan: Penciptaan Sabuk Puing", Kessler dan rekan penulis Burton Cour-Palais mencatat bahwa kemungkinan tabrakan satelit meningkat seiring dengan semakin banyaknya pesawat ruang angkasa yang terbang ke orbit.

Dan setiap tabrakan akan menimbulkan dampak yang sangat besar terhadap lingkungan orbit. "Tabrakan satelit akan menghasilkan fragmen yang mengorbit, yang masing-masing akan meningkatkan kemungkinan tabrakan lebih lanjut, yang mengarah pada pertumbuhan sabuk puing di sekitar Bumi," tulis keduanya. "Fluks puing-puing di sabuk yang mengorbit Bumi bisa melebihi fluks meteoroid alami, sehingga mempengaruhi desain pesawat ruang angkasa di masa depan."

Sindrom Kessler menggambarkan, dan memperingatkan, tumpukan puing-puing orbital yang berpotensi menghambat ambisi dan aktivitas luar angkasa umat manusia di masa depan. Makalah asli memperkirakan bahwa tabrakan satelit akan menjadi sumber sampah luar angkasa pada tahun 2000, atau bahkan lebih cepat lagi, kecuali umat manusia mengubah cara mereka mengirimkan muatan ke orbit. Namun garis waktu tidak penting untuk ide inti.

"Hal ini tidak pernah dimaksudkan bahwa aliran air akan terjadi dalam periode waktu yang singkat, hanya berhari-hari atau berbulan-bulan. Juga bukan merupakan prediksi bahwa lingkungan saat ini berada di atas ambang batas kritis," tulis Kessler dalam makalah tahun 2009 yang mengklarifikasi definisi tersebut. tentang Sindrom Kessler dan mendiskusikan implikasinya. "'Sindrom Kessler' dimaksudkan untuk menggambarkan fenomena tabrakan acak antara benda-benda yang cukup besar untuk dikatalogkan akan menimbulkan bahaya bagi pesawat ruang angkasa dari puing-puing kecil yang lebih besar daripada lingkungan meteoroid alami," tambahnya. "Selain itu, karena frekuensi tabrakan acak tidak linier dengan tingkat akumulasi puing-puing, fenomena tersebut pada akhirnya akan menjadi sumber puing-puing jangka panjang yang paling penting, kecuali jika tingkat akumulasi objek non-operasional yang lebih besar (misalnya, non-operasional) muatan dan badan roket tingkat atas) di orbit Bumi berkurang secara signifikan."

Dan Kessler tidak menyebut skenario ini dengan namanya sendiri. Dalam makalah tahun 2009 tersebut, dia menjelaskan bahwa "Sindrom Kessler" tampaknya berasal dari John Gabbard, seorang ilmuwan di Komando Pertahanan Dirgantara Amerika Utara (NORAD) yang menyimpan catatan tidak resmi tentang pecahnya satelit besar di orbit. Gabbard menggunakan istilah tersebut ketika berbicara dengan seorang reporter tak lama setelah penelitian tahun 1978 diterbitkan. Sindrom Kessler kemudian menyebar ke kesadaran publik, "menjadi bagian dari alur cerita dalam beberapa fiksi ilmiah, dan ringkasan tiga kata yang menggambarkan masalah puing-puing orbital," tulis Kessler dalam makalah tahun 2009. Untuk memberi Anda gambaran lain tentang seberapa berpengaruh penelitian tahun 1978 ini: Setahun kemudian, NASA mendirikan Kantor Program Puing Orbital di Johnson Space Center di Houston dan mengangkat Kessler sebagai pemimpinnya. (Kessler, yang lahir pada tahun 1940, pensiun dari NASA pada tahun 1996 dengan gelar ilmuwan senior untuk penelitian puing-puing orbital. Namun ia tetap aktif dalam komunitas penelitian puing-puing hingga saat ini.)

Orbit bumi semakin ramai seiring berjalannya waktu. Umat ??manusia telah meluncurkan sekitar 12.170 satelit sejak awal era ruang angkasa pada tahun 1957, menurut Badan Antariksa Eropa (ESA), dan 7.630 di antaranya masih berada di orbit hingga saat ini - namun hanya sekitar 4.700 yang masih beroperasi. Itu berarti ada hampir 3.000 pesawat ruang angkasa yang sudah mati dan terbang mengelilingi Bumi dengan kecepatan luar biasa, bersama dengan puing-puing besar dan berbahaya lainnya seperti badan roket tingkat atas. Misalnya, kecepatan orbit pada ketinggian 250 mil (400 kilometer), ketinggian penerbangan ISS, adalah sekitar 17.100 mph (27.500 kph). Pada kecepatan seperti itu, pecahan kecil sekalipun dapat menimbulkan kerusakan serius pada pesawat ruang angkasa dan ada sejumlah besar peluru yang tersebar di planet kita. ESA memperkirakan bahwa orbit Bumi menampung setidaknya 36.500 benda puing yang lebarnya lebih dari 4 inci (10 sentimeter), 1 juta benda puing dengan lebar antara 0,4 inci dan 4 inci (1 hingga 10 cm), dan 330 juta benda yang lebih kecil dari 0,4 inci. (1 cm) tetapi lebih besar dari 0,04 inci (1 milimeter).

Objek-objek ini menimbulkan lebih dari sekedar ancaman hipotetis. Dari tahun 1999 hingga Mei 2021, misalnya, ISS melakukan 29 manuver menghindari puing-puing, termasuk tiga manuver pada tahun 2020 saja, menurut pejabat NASA. Dan jumlah itu terus bertambah; stasiun tersebut melakukan tindakan serupa lainnya pada November 2021, misalnya. Banyak dari potongan-potongan kecil sampah antariksa dihasilkan oleh ledakan sisa roket di orbit, namun ada pula yang lebih aktif ditempatkan.

Pada bulan Januari 2007, misalnya, Tiongkok dengan sengaja menghancurkan salah satu satelit cuacanya yang sudah tidak berfungsi dalam uji coba teknologi anti-satelit yang banyak dikritik karena menghasilkan lebih dari 3.000 objek puing yang terlacak dan mungkin 32.000 objek lainnya terlalu kecil untuk dideteksi. Sebagian besar sampah tersebut masih berada di orbit saat ini, kata para ahli. Pesawat luar angkasa juga bertabrakan satu sama lain di orbit. Insiden yang paling terkenal terjadi pada bulan Februari 2009, ketika satelit Kosmos 2251 milik Rusia yang sudah tidak berfungsi menabrak pesawat komunikasi operasional Iridium 33, menghasilkan hampir 2.000 keping puing yang lebih besar dari bola softball. Kehancuran yang terjadi pada tahun 2009 mungkin menjadi bukti bahwa Sindrom Kessler sudah menimpa kita, meskipun bencana sebesar "Gravitasi" masih jauh dari jangkauan kita.

"Proses kaskade dapat lebih akurat dianggap sebagai proses yang berkelanjutan dan sudah dimulai, di mana setiap tabrakan atau ledakan di orbit secara perlahan mengakibatkan peningkatan frekuensi tabrakan di masa depan," kata Kessler kepada Space Safety Magazine pada tahun 2012. Komunitas antariksa mengambil tindakan ancaman puing-puing orbital semakin serius akhir-akhir ini, dan bukan hanya karena guncangan yang ditimbulkan oleh uji ASAT Tiongkok dan jatuhnya pesawat Iridium-Kosmos. Beberapa "megakonstelasi" satelit sedang dikerjakan, menjadikan pengelolaan lalu lintas ruang angkasa dan mitigasi sampah ruang angkasa menjadi masalah yang lebih mendesak daripada sebelumnya. (Jaringan semacam itu juga dapat mengubah langit malam bagi para astronom profesional dan amatir, sebuah isu terpisah namun juga penting.)

Misalnya, SpaceX telah meluncurkan lebih dari 1.700 satelit untuk konstelasi broadband Starlink, yang pada akhirnya dapat mencakup lebih dari 40.000 pesawat. OneWeb telah menempatkan lebih dari separuh satelit untuk konstelasi beranggotakan 648 orang yang direncanakan, yang mungkin juga akan bertambah melebihi jumlah awal seiring berjalannya waktu. Amazon bertujuan untuk merakit jaringan internet-satelitnya sendiri, yang akan terdiri dari lebih dari 3.200 pesawat ruang angkasa. Dan pada bulan November 2021, startup startup Bay Area, Astra, mengajukan permohonan ke Komisi Komunikasi Federal AS untuk konstelasi broadband 13.600 satelitnya sendiri.

Selain itu, biaya peluncuran dan pembangunan satelit terus menurun, sehingga semakin banyak orang yang dapat membangun dan mengoperasikan satelit - termasuk orang-orang yang memiliki sedikit pengalaman di bidangnya. Pembukaan batas akhir ini secara umum merupakan hal yang baik, menurut sebagian besar ahli, namun hal ini lebih jauh menyoroti perlunya pemikiran ke depan dan tindakan yang bertanggung jawab terkait pengoperasian satelit.

Pada tahun 2019, misalnya, Space Safety Coalition (SSC) menyusun serangkaian usulan pedoman sukarela yang dirancang untuk mencegah Sindrom Kessler, dan sampah luar angkasa secara umum, selama beberapa tahun mendatang. Salah satu rekomendasinya adalah semua satelit yang beroperasi di atas 250 mil (400 km) dilengkapi dengan sistem propulsi yang memungkinkan satelit tersebut bermanuver menghindari kemungkinan tabrakan. Menarik garis di sana masuk akal karena berbagai alasan, menurut SSC: Ini adalah ketinggian di mana ISS terbang, dan satelit yang berputar di bawah batas ini cenderung menghadapi hambatan atmosfer yang cukup untuk jatuh keluar dari orbit segera setelah masa operasionalnya tercapai. sebuah akhir.

SSC juga merekomendasikan agar perancang satelit mempertimbangkan untuk membangun sistem enkripsi ke dalam sistem perintah di pesawat mereka, sehingga sistem tersebut akan lebih sulit dibajak oleh peretas yang mencari kekacauan. Dan operator yang mengendalikan satelit di orbit rendah Bumi harus memasukkan dalam kontrak peluncuran mereka persyaratan bahwa roket tingkat atas harus dibuang ke atmosfer segera setelah lepas landas. Strategi pemberantasan puing-puing yang lebih aktif juga bisa menjadi bagian dari solusi. Menghapus hanya segelintir badan roket atau satelit besar yang mati setiap tahun dapat membantu kita mengendalikan masalah sampah luar angkasa, menurut beberapa penelitian. Dan para peneliti di seluruh dunia sedang mengembangkan dan menguji cara untuk melakukan hal tersebut, dengan menggunakan jaring, tombak, dan metode lainnya. Kegiatan-kegiatan seperti ini harus dikoordinasikan dan dipikirkan secara hati-hati. Benda-benda luar angkasa, termasuk sampah seperti badan roket bekas, adalah milik negara yang meluncurkannya, sehingga pemerintah AS atau perusahaan AS tidak bisa secara sepihak membatalkan sejumlah besar benda-benda luar angkasa tersebut.