Desain Baru Pesawat Terbang untuk Jangkau Stratosfer

Lapisi stratosfer atau lapisan yang berada di troposfer menjadi lapisan yang sangat sulit bagi penerbangan pesawat terbang biasa. Lapisan yang berada pada ketinggian antara 12.000 - 55.000 meter memiliki udara yang sangat tipis sehingga sangat menantang bagi pesawat terbang biasa.

Usaha untuk menerbangi lapisan stratosfer tempat lapisan ozon berada terus dilakukan untuk berbagai keperluan seperti telekomunikasi, dan intelijen. Pada Juni 2022 sebuah mesin terbang yang diberi nama Zephyr S yang bentuknya terlihat seperti persilangan antara binatang prasejarah dan pesawat luar angkasa, lepas landas.

Sayapnya panjang dan kurus seukuran pesawat terbang. Bersama dengan tubuh dan kepalanya yang kecil dan kurus, ini membuatnya menyerupai pterodactyl. Panel surya seperti kertas timah yang berkilauan dan kerangka kerangka yang ringan lebih seperti sesuatu yang terlihat pada pesawat yang ditujukan untuk luar angkasa.

Dibutuhkan lima atau enam orang untuk mengangkat Zephyr. Saat siap untuk diluncurkan, mereka berlari melintasi landasan sambil memegang pesawat di atas mereka. Dua baling-baling kecil mesin berputar sebelum pesawat mulai mendaki perlahan ke langit tak berawan hingga ketinggian 60.000 kaki (18.300 meter) atau 70.000 kaki (21.300 meter) pendakian tanpa henti ke stratosfer yang dapat memakan waktu 10 hari.

Misi Zephyr milik Angkatan Darat Amerika Serikat adalah rahasia, tetapi jelas di benak pabrikannya adalah keinginan untuk memecahkan beberapa rekor, terutama untuk durasi penerbangan terlama untuk semua jenis pesawat, setelah sebelumnya pada 1959, dua pria menerbangkan pesawat ringan Cessna empat kursi selama 64 hari, 22 jam dan 19 menit.

Pelopor penerbangan Inggris Chris Kelleher merancang Zephyr pertama pada 2002. Visinya adalah sebuah pesawat tak berawak yang mampu melakukan "penerbangan abadi" di stratosfer. Dia meramalkan bahwa tenaga surya dan material ringan akan menghasilkan pesawat yang mampu bertahan di udara selama berbulan-bulan, atau bahkan bertahun-tahun.

Zephyr S sebagai model produksi pertama akan bertahan di lapisan stratosfer. Penerbangan pada lapisan tersebut dimulai sekitar 33.000 kaki (10.000 meter) dan berakhir di sekitar 160.000 kaki (48.800 meter). Jika sebuah pesawat dapat terbang di atas 50.000 kaki (15.150 meter), maka dapat terbang di atas cuaca turbulen yang biasanya lebih dekat ke tanah, di troposfer.

Tantangannya adalah bahwa udara di stratosfer yang tinggi itu sangat tipis. Hal ini membuat penerbangan dan bernapas bagi para awaknya sebagai sebuah tantangan. Untuk waktu yang lama, hanya ada satu pilihan jika ingin menjelajahi stratosfer dan itu adalah balon.

Balon bisa naik ke langit-langit dunia, di mana terlalu sedikit oksigen untuk sayap, atau bagi mesin dalam penghisap udara. Masalahnya kemudian adalah tetap hidup di ketinggian itu. Kenyataannya sejumlah besar penerbang balon gagal bertahan lama di ketinggian tersebut.

Pada 1931, umat manusia akhirnya mencapai stratosfer, dengan seorang balon mencapai ketinggian 52.000 kaki (15.800 meter) dalam gondola bertekanan yang dipasang pada balon berisi hidrogen. Dua tahun kemudian, Jeannette Piccard menjadi perempuan pertama yang mencapai stratosfer, dengan ketinggian 57.600 kaki (17.600 meter).

Mulai era '50-an, giliran pesawat mata-mata yang mahal, dibiayai negara, dan sangat rahasia seperti U-2, SR-71, dan baru-baru ini drone RQ-170. Namun upaya eksplorasi belum berakhir. Pesawat layang Windward Performance Perlan 2 yang bertekanan mencetak rekor ketinggian baru 73.800 kaki (23.500 meter) pada September 2018. Pesawat ini terbang lebih tinggi daripada pesawat layang mana pun yang pernah diterbangkan, dan bahkan rekor ketinggian maksimum pesawat mata-mata U-2, menggunakan embusan angin yang diciptakan oleh puncak gunung Andes untuk mengangkat glider sampai ke stratosfer.

Komunikasi dan Penginderaan

Aalto Zephyr buatan Inggris (perusahaan baru-baru ini keluar dari Airbus) adalah salah satu jenis mesin terbang baru yang dirancang untuk menaklukkan kembali stratosfer melalui penerbangan abadi. Pesawat yang jika digabungkan dengan miniaturisasi komponen dan model komputer baru yang kuat dari atmosfer, memberi manusia kemungkinan kehadiran yang hampir permanen di ketinggian ini untuk pertama kalinya.

Dikenal sebagai Haps singkatan dari high altitude pseudo-satellites atau satelit pseudo-ketinggian tinggi, pesawat swakemudi superringan ini berkisar dari glider bertenaga surya hingga Zeppelin perak bertenaga surya. Tugasnya adalah menyediakan jangkauan telepon 4G atau 5G dan layanan internet setelah bencana, melihat kebakaran hutan, dan melacak pergerakan pasukan musuh selama masa perang.

Model pesawat model Haps dapat melakukannya dengan lebih baik, lebih murah, lebih cepat, dan lebih fleksibel daripada satelit. Peningkatan teknologi, terutama dalam pengembangan material ringan, panel surya, dan teknologi baterai, membuat bagian daya tahan lama menjadi kenyataan.

"Tantangan bagi para perancang mereka adalah menemukan tempat yang tepat untuk memiliki pesawat yang ringan dan cukup kuat untuk bertahan di ketinggian tersebut cukup lama, dapat mengangkut muatan yang cukup untuk berguna bagi pelanggan yang membayar, dan dapat bertahan dalam pendakian dan penurunan melalui troposfer," kata Robert "Bob" Kraus, Dekan Sekolah Ilmu Kedirgantaraan John D Odegard di Universitas Dakota, seperti dikutip BBC.

Bahkan di orbit bumi rendah, satelit mikro mengorbit Bumi pada ketinggian sekitar 340 mil (547 kilometer) lebih tinggi daripada pesawat terbang seperti Zephyr. Ini berarti masih ada sedikit latensi keterlambatan komunikasi yang dapat menghambat komunikasi broadband berkecepatan tinggi.

Ada juga beberapa batasan mendasar dalam penggunaan satelit untuk penginderaan jauh dalam hal resolusi, kecepatan dan fleksibilitas. Hal ini membuat alasan kuat bagi dunia telekomunikasi untuk menggunakan pesawat seperti Haps.

Pada Mei 2021, Zeppelin telah mencapai target ketinggian 65.000 kaki (19.800 meter) dengan kecepatan rata-rata 1.000 kaki (305 meter) per menit, dan tahun ini saja mereka memiliki enam penerbangan. Yang benar-benar membedakan Zeppelin adalah muatan yang dapat dibawanya.

Sementara Zephyr dapat mengangkat sekitar 5 kilogram, Zeppelin sudah dapat mengangkat lebih dari 100 kilogram. Versi masa depan dapat mengangkat 300 kilogram, atau susunan komunikasi untuk menyiarkan broadband langsung ke sejumlah besar orang. hay/And