Konsep Propulsi Radikal NASA Bisa Capai Ruang Antarbintang Lebih Cepat

Setelah menjelajah luar angkasa, Voyager 1 dan Voyager 2 baru mencapai ruang antarbintang setelah 25 tahun. Untuk mengatasi kelemahan ini NASA mengembangkan konsep propulsi balok pelet yang dapat mencapai ruang antarbintang dalam waktu 5 tahun.

Sebuah sistem propulsi yang baru diusulkan secara teoritis, dapat mengirimkan pesawat luar angkasa yang berat ke luar batas tata surya dalam waktu kurang dari 5 tahun. Konsep yang dikenal sebagai propulsi sinar pelet (pellet-beam) dianugerahi hibah NASA tahap awal sebesar 175.000 dollar AS untuk pengembangan lebih lanjut awal tahun ini.

Peneliti utama di balik konsep tersebut, insinyur kedirgantaraan Artur Davoyan dari University of California, Los Angeles, mengatakan bahwa konsepnya saat ini tidak ada di luar perhitungan di atas kertas. Oleh karenanya ia bisa terlalu bersemangat untuk menjelaskannya.

Namun apa yang disampaikan Davoyan tetap saja, menarik perhatian bukan hanya karena potensinya untuk membawa manusia ke ruang antar bintang (interstellar) dalam masa hidup manusia. Cara ini tidak bisa dilakukan oleh roket tradisional berbahan bakar kimia, apalagi NASA akan melakukannya dengan pesawat yang lebih besar.

"Konsep ini mengkaji arsitektur propulsi baru untuk transit cepat muatan berat (1 ton dan lebih) melintasi tata surya dan ke medium antarbintang," jelas Davoyan dikutip dari Live Science.

Konsep sinar pelet sebagian terinspirasi oleh inisiatif Breakthrough Starshot, yang bekerja pada sistem propulsi layar ringan (light sail). Dengan bantuan jutaan laser, sebuah wahana kecil secara teoritis dapat berlayar ke bintang tetangga Proxima Centauri hanya dalam 20 tahun.

Proxima Centauri adalah bintang katai merah yang terletak sejauh 4,2 tahun cahaya dari Bumi. Bintang yang terletak di rasi bintang Centaurus ditemukan pada 1915 oleh Robert Innes, Direktur Observatorium Union di Afrika Selatan.

Konsep baru dimulai dengan ide serupa melemparkan bahan bakar ke roket alih-alih meledakkannya, tetapi ini melihat cara menggeser objek yang lebih besar. Lagi pula, wahana kecil belum tentu yang dibutuhkan jika suatu hari manusia ingin menjelajahi dunia di luar tata surya sendiri.

Untuk bekerja, sistem propulsi konseptual membutuhkan dua pesawat luar angkasa, satu yang berangkat ke ruang antarbintang dan satu lagi yang pergi ke orbit di sekitar Bumi. Pesawat ruang angkasa yang mengorbit Bumi akan menembakkan seberkas partikel mikroskopis kecil ke pesawat luar angkasa antarbintang.

Partikel-partikel itu akan dipanaskan oleh laser, menyebabkan sebagiannya meleleh menjadi plasma. Plasma ini bertugas mempercepat pelet lebih jauh, sebuah proses yang dikenal sebagai ablasi laser.

Pelet tersebut dapat mencapai kecepatan 120 kilometer per detik. Dengan menabrak layar pesawat luar angkasa antarbintang atau menolak magnet di dalamnya, hal ini membantu mendorong pesawat ruang angkasa ke kecepatan tinggi yang akan membuatnya melesat keluar dari heliosfer ke gelembung angin Matahari di sekitar tata surya.

"Dengan sinar pelet, planet luar dapat dicapai dalam waktu kurang dari satu tahun, 100 dalam waktu sekitar 3 tahun dan lensa gravitasi Matahari pada 500 AU dalam waktu sekitar 15 tahun," tutur Davoyan.

AU yang merupakan singkatan dari astronomical unit, secara kasar mewakili jarak antara Bumi dan Matahari, atau sekitar 150 juta kilometer. Voyager 1 membutuhkan waktu 35 tahun perjalanan untuk mencapai ke ruang antarbintang pada 2012, sekitar 122 AU jauhnya.

Voyager 1 diluncurkan pada tanggal 5 September 1977 dan Voyager 2 diluncurkan lebih awal yaitu pada tanggal 20 Agustus 1977. Pada 25 Agustus 2012, Voyager 1 terbang melampaui heliopause dan memasuki ruang antarbintang, menjadikannya objek buatan manusia pertama yang menjelajahi wilayah baru ini. Saat itu, jaraknya sekitar 122 AU, atau sekitar 18 miliar kilometer dari Matahari.

Pembuktian Eksperimen

Menurut konsep dari proyek NASA tersebut, pesawat luar angkasa dengan berat 1 ton, dapat melakukan hal yang sama dalam waktu kurang dari 5 tahun. Tim Davoyan mengambil pendekatan pelet, daripada hanya menggunakan laser seperti proyek layar lainnya. Hal ini pelet dapat didorong oleh laser berdaya rendah.

Dalam proyeksi mereka saat ini, hanya sinar laser berdaya 10 megawatt yang dapat digunakan.

"Tidak seperti sinar laser, pelet tidak menyimpang dengan cepat, memungkinkan kita mempercepat pesawat luar angkasa yang lebih berat," kata Davoyan. "Pelet, jauh lebih berat daripada foton, membawa lebih banyak momentum dan dapat mentransfer gaya yang lebih tinggi ke pesawat luar angkasa," imbuh dia.

Tentu saja, semua ini murni spekulasi untuk saat ini. Tetapi hibah tahap I dari Innovative and Advanced Concepts (NIAC) NASA akan membantu. Proyek tersebut adalah salah satu dari 14 proyek yang didanai pada tahap awal ini, dan langkah selanjutnya adalah menunjukkan pembuktian konsep menggunakan eksperimen.

"Dalam upaya tahap I kami akan menunjukkan kelayakan konsep propulsi yang diusulkan dengan melakukan pemodelan rinci subsistem yang berbeda dari arsitektur propulsi yang diusulkan, dan dengan melakukan bukti studi eksperimental konsep," kata Davoyan. hay/I-1