Umat Manusia Diyakini Bisa Mendatangi Matahari Berkat Pesawat Antariksa Tercepat Sepanjang Sejarah

Artikel ini pertama kali tayang di Motherboard.

Pemujaan matahari bukanlah praktik asing dalam sejarah umat manusia. Bintang berwarna kuning menyala tersebut adalah pusat dari tata surya kita, obyek kosmik terpenting di peredaran orbit benda langit, serta pemicu hadirnya semua kehidupan di Planet Bumi. Mengingat vitalnya peran matahari bagi mahluk hidup, tidak heran banyak yang memujanya.

Biarpun begitu, matahari tetap saja menjadi salah satu bintang luar angkasa yang belum tersentuh manusia. Sulit mempelajari reaktor fusi raksasa di tata surya kita. Secara teoretis, menatap matahari langsung membakar retina mata apabila kita tidak berhati-hati. Kalau nonton aja susah, bagaimana mungkin kita bsa mengirim sebuah pesawat luar angkasa untuk nekat menyambanginya?

Dari gagasan sederhana itulah, dimulailah Solar Probe Plus (SPP), sebuah misi NASA yang tengah dikembangkan di Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. Misi eksplorasi ini berencana mendekati matahari melebihi misi-misi antariksa sebelumnya. Pesawat ulang alik diharapkan bisa mencapai kawasan korona matahari—atmosfer panas yang mengelilingi bintang tersebut—untuk pertama kalinya sepanjang sejarah manusia. SPP dikembangkan agar dapat bertahan melalui temperatur dingin dan panas yang ekstrem, terbang lebih cepat dari semua pesawat yang pernah diciptakan manusia, sekaligus menyajikan kita cuplikan intim dari cara kerja matahari—pusat semesta kita.

SPP rencananya diluncurkan musim panas 2018. Menurut Nicola Fox, peneliti yang terlibat program SPP, pesawat ini merupakan sebuah ambisi sains luar angkasa yang sebetulnya sudah dipikirkan sejak lama, bahkan sebelum NASA dibentuk.

"Para ilmuwan sudah menunggu lama sekali untuk bisa mendatangi Matahari," kata Fox saat saya wawancarai melalui telepon. "Matahari merupakan obyek besar terakhir di tata surya yang belum disinggahi pesawat luar angkasa buatan manusia. Tentu saja, mempelajari matahari dari dekat sangat penting, mengingat sttaus Matahari adalah pusat dari tata surya yang memberi kita kehidupan. Semua planet di tata surya sedikit banyak pasti terpengaruh oleh Matahari."

SPP didesain sehingga mampu terbang melewati lapisan korona terluar matahari di ketinggian 8.5 solar radii (setara 5,9 juta kilometer) di atas "permukaan" Matahari alias fotosfer. Teknologi ini akan mengalahkan rekor terbaik wajana antariksa yang sebelumnya bisa mendekati matahari berjarak 43.4 juta kilometer dari permukaan matahari. Rekor itu dulu dicapai oleh program NASA Helios 2 pada 1976. Artinya SPP bisa menempuh jarak lebih jauh tujuh kali lipat dibanding Helios 2, sehingga posisinya akan sangat dekat dari bintang tata surya kita.

Apabila semua berjalan sesuai rencana, wahana antariksa peneliti Matahari ini juga akan menjadi obyek buatan manusia tercepat dalam sejarah. Kecepatan orbital SPP diperkirakan bisa melampaui 724.000 kilometer per jam, tiga kali lebih cepat dari rekor 265 ribu/jam yang dicapai oleh satelit orbit Juno milik NASA. Untuk memberikan konteks yang lebih mudah dimengerti, jika manusia naik SPP, anda bisa berpergian dari Jakarta ke Cirebon dalam waktu satu detik. (Sebagai perbandingan, kecepatan cahaya akan membawa anda memutari semua wilayah garis khatulistiwa di Planet Bumi sebanyak delapan kali dalam satu detik).

Pesawat luar angkasa ini rencananya akan melewati tujuh titik orbit Venus dalam waktu tujuh tahun, sebelum nantinya secara kumulatif mendorong pesawat ke dalam orbit Matahari.

"Gagasannya seolah-olah kami akan berselancar di sekitar Matahari, seperti seorang peselancar di atas ombak," kata Fox. "Peselancar tidak akan jatuh ke dalam laut selama mereka bergerak dalam kecepatan tinggi. Kurang lebih prinsip ini yang kami gunakan. Kami akan menggunakan titik-titik orbit Venus untuk mengurangi kecepatan dan energi [SPP] sebelum secara perlahan-lahan memasuki wilayah atmosfer Matahari."

Misi melewati korona matahari ini akan membuat SPP menghadapi temperatur luar biasa panas. Kurang lebih 1.377 derajat Celsius. Suhu setinggi itu normalnya akan langsung membuat gosong semua jenis peralatan elektronik.

Untuk mengurangi risiko kerusakan akibat panas ekstrem itulah, muncul peran Sistem Perlindungan Termis (TPS) yang canggih. Berdiameter 2.4 meter dan ditanam sedalam 4,5 inci, perisai penahan panas ini dibuat dari busa karbon ekstra ringan yang dijepit oleh dua papan.

"Kami menyebutnya sebagai Frisbee raksasa," kata Elizabeth Congdon insinyur yang memimpin tim pengujian materi TPS saat dihubungi Motherboard. "Berhubung ada banyak ketentuan soal berat material yang digunakan, kami bertugas tidak hanya mendesain sesuatu yang sanggup menahan panas ekstrem, tapi juga cukup ringan untuk bisa terbang." Kita tahu, tantangan menciptakan pesawat luar angkasa tercepat kuncinya ada di masalah bobot material.

Busa interior dalam SPP terdiri dari 97 persen udara, membantu perisai memenuhi ketentuan berat material tidak melebihi 72,5 kilogram. Busa tersebut juga berfungsi sebagai penahan beban bagi papan dan penyangga termis bagi peralatan. Panas yang muncul dari sisi yang menghadap ke Matahari akan disalurkan secara efisien ke dalam sebuah ruangan temperatur khusus yang menghadap ke sisi sebaliknya.

Tidak hanya itu, TPS juga fleksibel dan tahan banting terhadap perubahan temperatur ekstrim yang akan terjadi ketika SPP masuk ke dalam atmosfir matahari dan kemudian kembali keluar ke temperatur beku di orbit Venus.

Berikut animasi yang bisa menggambarkan perjalanan SPP mendekati matahari:

"Kami menguji ketahanan wahana ini terhadap suhu panas dan dingin yang sama-sama ekstrem," kata Congdon. "Berkat titik orbit Venus, kami mempunyai semacam sirkulasi panas-dingin yang akan terjadi sebanyak 24 kali. Tidak hanya suhunya akan sangat panas, tapi juga akan turun hingga -129 derajat Celcius. Dan ini akan terjadi sebanyak 24 kali dalam kurun waktu tujuh tahun. "

Rangkaian peralatan pesawat luar angkasa tidak akan terpengaruh oleh perubahan temperatur ekstrem ini, membuat wahana tersebut bebas berkonsentrasi mengukur dan mengobservasi medan gaya Matahari, plasma, partikel energetik, hingga dinamika angin panas Matahari.

Mengingat misi ini akan membawa manusia ke dalam lapisan terluar korona—yang belum pernah dijamah sebelumnya—misi ini diharapkan akan memecahkan teka-teki seputar angin surya. Cuaca luar angkasa, aurora, ekor komet, kehidupan di Bumi, dan kinerja alat-alat elektronik manusia semuanya dipengaruhi oleh angin surya, jadi penting sekali bahwa kita mengerti cara kerjanya.

"Ada beberapa misteri besar seputar Matahari dan angin surya," kata Fox. "Salah satunya adalah korona Matahari—atmosfer yang terlihat mengelilingi Matahari ketika gerhana Matahari terjadi—sesungguhnya lebih panas dari permukaan matahari itu sendiri. Apabila ini benar, berarti itu menyalahi hukum fisika. Mestinya tidak seperti itu."

Di korona matahari inilah juga diduga terjadi angin surya berenergi sangat besar, seakan-akan fenomena tata surya itu tidak lagi dibatasi oleh daya gravitasi Matahari. Persoalan ini menjadi misteri bagi ilmuwan selama bertahun-tahun, tapi sulit dijawab karena belum pernah ada wahana mendatangi langsung matahari.

"Seakan-akan [angin surya] mendapat suntikan kafein yang besar, dan kemudian dia terbang bebas keluar dari Matahari," kata Fox. "Dua pertanyaan besar ini sudah dilontarkan selama lebih dari 100 tahun sejak angin surya pertama kali ditemukan dan belum ada yang bisa menjawab."

SPP berniat memecahkan misteri ini sambil memecahkan beberapa rekor penerbangan luar angkasa dalam prosesnya. "Kami akan menyambangi teritori yang belum pernah kami jamah sebelumnya," kata Fox.

"Banyak hal-hal ajaib yang saya yakin terjadi di teritori tersebut."