Ciptakan Gravitasi Buatan dengan Gaya Sentrifugal

Saat ini misi luar angkasa berawak tinggal di Bulan atau Mars dalam keadaan tanpa gravitasi dalam jangka panjang yang tidak mendukung kesehatan para astronot. Menciptakan gravitasi buatan nantinya menjadi cara yang harus dilakukan untuk mendukung misi itu.

Gravitasi merupakan gaya tarik menarik antar benda dan antar massa. Fenomena ini terjadi pada semua hal yang memiliki massa atau energi di alam semesta termasuk planet, bintang, galaksi, dan bahkan cahaya bisa saling tarik-menarik satu sama lain.
Saat ini para ilmuwan sedang menciptakan gravitasi buatan untuk tujuan tertentu. Namun gravitasi buatan ini tidak menggunakan gaya tarik menarik, namun menggunakan gaya inersia dari sebuah pesawat ruang angkasa untuk meniru gaya gravitasi seperti di Bumi.
Konsep gravitasi buatan sering terlihat tetapi tidak terbatas pada tayangan televisi fiksi ilmiah seperti Star Trek. Para peneliti saat ini sedang mengerjakan metode tersebut menciptakan gravitasi buatan di luar angkasa dan juga planet Mars serta Bulan.
Universitas Kyoto dan perusahaan konstruksi besar Kajima misalnya, telah mengumumkan dimulainya studi bersama untuk merancang fasilitas perumahan yang menampilkan gravitasi buatan. Jika hal ini berhasil, dapat membantu mewujudkan gagasan hidup di Bulan dan Mars yang jadi impian seperti yang ada dalam film fiksi ilmiah dapat menjadi kenyataan.
Gravitasi penting bagi pesawat luar angkasa berawak dan juga kehidupan manusia di Bulan atau di planet lain seperti Mars. Pasalnya gravitasi rendah tidak seperti yang ada Bumi dapat berimplikasi bagi kesehatan manusia. Gravitasi di Mars hanya 38 persen dari Bumi, sedangkan gravitasi Bulan hanya seperenamnya saja.
Membangun gravitasi buatan bisa menjadi kunci untuk melindungi kesehatan astronot dalam misi luar angkasa jangka panjang. Selama lima dekade, Program Penelitian Manusia (HRP) NASA telah mempelajari efek gaya berat mikro pada tubuh manusia.
Peneliti menemukan tulang yang tidak menahan beban gravitasi Bumi kehilangan rata-rata 1 hingga 1,5 persen kepadatan mineral setiap bulan dalam penerbangan luar angkasa. Sedangkan massa otot hilang lebih cepat dalam kondisi gaya berat mikro daripada di Bumi.
Selain faktor-faktor tersebut tidak adanya gravitasi yang menarik cairan tubuh dari bawah berdampak pada naiknya cairan tubuh ke bagian atas. Hal ini memberi tekanan pada mata yang berpotensi menyebabkan masalah penglihatan.
Para ilmuwan di Pusat Antariksa Manusia, Universitas Kyoto dan perusahaan konstruksi Kajima, mencoba mengatasi tantangan tersebut dengan membangun fasilitas perumahan berbentuk kerucut terbalik yang berputar. Perputaran itu menciptakan gaya sentrifugal, sehingga mencapai tingkat gravitasi yang setara dengan yang ada di Bumi.
"Tanpa gravitasi, mamalia mungkin tidak dapat bereproduksi dan bayi mereka mungkin tidak berkembang dengan baik," kata para peneliti dalam rilis berita seperti dikutip Japan Times.
"Jika orang tumbuh di lingkungan gaya berat mikro, tubuh mereka akan berubah sehingga mereka tidak akan mampu berdiri di Bumi. Kami mengusulkan fasilitas hidup yang dipasang gravitasi buatan sebagai teknologi inti untuk memungkinkan orang hidup di luar angkasa."

Kompleks Bioma Inti
Fasilitas hidup yang dibayangkan akan berisi apa yang disebut sebagai kompleks bioma inti (core biome complex). Kompleks ini berisi volume minimum udara, energi, makanan, vegetasi, tanah dan air tawar yang diperlukan untuk kelangsungan hidup manusia, serta air seperti laut.
Meski berada di luar Bumi, dengan teknologi itu manusia dapat hidup lingkungan tertutup yang memiliki gravitasi sama dengan Bumi. Mereka dapat keluar ketika mereka ingin menikmati gaya berat mikro di luar kompleks tersebut.
Tim juga bertujuan untuk merancang apa yang mereka sebut sistem jalur ruang angkasa segi enam (hexagon space track system). Konsep ini berupa sistem transportasi umum yang menghubungkan Bumi, Bulan, dan Mars.
Di masa depan di mana orang berpindah antara planet asal umat manusia dan koloni-koloni ini, sistem transportasi juga akan membutuhkan gravitasi buatan dan metode untuk melindungi struktur pesawat tersebut dari radiasi kosmik. Hal ini dapat meminimalkan dampak kesehatan dari perjalanan ruang angkasa.
"Kami ingin menyajikan ide-ide yang benar-benar orisinal," kata profesor Universitas Kyoto, Yosuke Yamashiki. Dengan gravitasi buatan maka para ilmuwan akan fokus untuk menciptakan kembali sistem biologis seperti Bumi.
Studi astronot selama bertahun-tahun telah menunjukkan bahwa perjalanan antara medan gravitasi yang berbeda dapat menyebabkan berbagai risiko kesehatan. Beberapa risiko yang mengancam di bawah gravitasi yang rendah adalah osteoporosis, pembentukan batu ginjal, kehilangan massa otot, dan kerusakan mata.
Takuya Ono, seorang insinyur Kajima yang terlibat dalam proyek tersebut, mengatakan tujuan pembuatan gravitasi buatan adalah untuk membangun sebuah versi fasilitas dalam beberapa bentuk di Bulan pada 2050. Dengan demikian masalah kesehatan dapat diatasi untuk memungkinkan orang dapat kembali ke Bumi, setelah menghabiskan waktu di bulan atau Mars. hay/I-1

Tetap Membumi di Luar Angkasa

Gravitasi Bumi yang kuat, membuat manusia bisa berdiri kokoh di tanah di mana saja. Namun ketika terbang ke luar angkasa, maka jarak yang semakin jauh dari Bumi membuat gravitasi berkurang, lalu membuat tubuh astronot mengambang.
Para astronot yang tinggal di Bulan atau melakukan perjalanan panjangdi ke Mars dan tinggal di sana, tetap perlu gravitasi yang kekuatannya sama di Bumi. Para peneliti telah memiliki bermacam cara mulai yang sulit dilakukan hingga yang masuk akal.
"Yang harus dilakukan astronot hanyalah memakai sepatu bot logam. Daya tarik antara logam dan magnet akan membantu seseorang berjalan di sepanjang lantai," ujar Mika McKinnon, seorang fisikawan di Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Institute.
Namun berada di lantai karena tarikan medan magnet listrik, menurut McKinnon, bukan gravitasi. Cara tersebut tidak dapat membatasi kehilangan massa tulang dan otot di luar angkasa, sebagai tujuan dari proyek gravitasi buatan.
Dalam Teori Relativitas pada 1905, Albert Einstein menulis bahwa gravitasi dan percepatan sebenarnya tidak dapat dibedakan. Itu berarti bahwa dalam sebuah roket yang bergerak dengan kecepatan 9,81 meter per detik kuadrat percepatan gravitasi ke bawah di Bumi, maka seorang astronot akan merasakan tubuhnya tertarik ke lantai.
Masalahnya adalah seseorang tidak dapat selalu berakselerasi dengan kecepatan ini di luar angkasa, terutama di stasiun luar angkasa yang mengorbit. Untungnya, ada lebih dari satu bentuk percepatan dan dengan menggunakan gaya sentrifugal, dapat menghasilkan sesuatu yang setara dengan gravitasi di Bumi.
Gaya sentrifugal dapat memanfaatkan teknologi yang disebut silinder O'Neill. Nama ini diambil dari fisikawan yang mengusulkannya, Gerard O'Neill. Alat tersebut terdiri dari sepasang silinder besar yang berputar ke arah yang berlawanan, memungkinkan mereka untuk diarahkan secara permanen ke matahari, mereplikasi gravitasi.
Jeff Bezos, pemilik perusahaan eksplorasi ruang angkasa Blue Origin, telah mengusulkan silinder O'Neill sebagai dasar koloni ruang terapung, yang memungkinkan triliunan manusia hidup di orbit. Namun penerapan teknologi ini sulit diterapkan karena dimensi silindernya amat besar.
Sementara itu para peneliti di University of Boulder Colorado memiliki saran skala yang lebih kecil??sistem rotasi yang dapat diterapkan di dalam ruangan pesawat luar angkasa. Meskipun ini tidak akan memberi gravitasi buatan untuk seluruh pesawat atau stasiun, namun memungkinkan wisatawan ruang angkasa untuk beberapa waktu mengalami medan gravitasi yang lebih mirip dengan Bumi.
Sistem ini juga menggunakan percepatan sentrifugal, mereplikasi medan gravitasi 1G?sama seperti yang ada di Bumi dengan astronot berbaring di sentrifugal radius pendek untuk putaran cepat. Namun, memutar astronot dengan gaya sentrifugal mungkin bukan solusi ideal karena bisa jadi memiliki dampak bagi kesehatan.
Usulan potensial lainnya untuk menciptakan gravitasi buatan adalah kendaraan panjang seperti tongkat berputar sekitar 100 meter dengan reaktor nuklir di satu ujung dan kompartemen kru di sisi lain untuk perjalanan ke Mars. Namun, ini memiliki masalah teknis yang mencegah penerapannya. hay/I-1