Lima Teknologi bagi Pesawat Antariksa untuk Bertahan di Ruang Angkasa

Ilustrasi pesawat antariksa Orion NASA setelah terbang 64.000 km melampaui Bulan selama Exploration Mission-1. Orion akan menjadi penerbangan terintegrasi pertama dengan roket Space Launch System.

Ketika sebuah pesawat antariksa berawak dalam misi mengarungi ruang angkasa jauh dibangun, diperlukan berbagai fitur untuk menjaga agar para kru tetap aman di dalamnya. Jarak dan durasi misi mewajibkan pesawat antariksa untuk memiliki sistem memadai yang dapat dioperasikan jauh dari pusat kendali di Bumi dan mampu menjaga para astronot tetap bertahan hidup dalam keadaan darurat, termasuk bobot yang cukup ringan sehingga dapat diluncurkan menggunakan roket.

Misi penjelajahan di dekat Bulan akan dimulai saat pesawat antariksa Orion besutan NASA meluncur menggunakan roket terkuat di dunia, Space Launch System NASA. Setelah diluncurkan dari Kennedy Space Center di Florida, Orion akan melakukan perjalanan melampaui Bulan dan mencapai jarak 1.000 kali lebih jauh daripada lokasi Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) yang terbang di orbit rendah Bumi, bahkan lebih jauh dari misi pesawat antariksa berawak manapun. Untuk mencapainya, Orion dipersenjatai dengan teknologi built-in yang memungkinkan para kru dan pesawat antariksa untuk menjelajahi tata surya.

Sistem Penopang Kehidupan dan Pernafasan

Ketika para astronot menempuh perjalanan dari Bumi ke ruang angkasa jauh dalam waktu lama, sistem yang menopang kehidupan mereka harus sangat andal meskipun dengan bobot dan volume minimal. Orion didesain dengan sistem kontrol lingkungan yang canggih dan sistem penopang kehidupan misi penjelajahan antariksa. Sistem berteknologi tinggi yang telah diuji di atas ISS akan menghilangkan karbon dioksida (CO2) dan kelembaban dari dalam Orion. Sistem pembuangan CO2 dan kelembaban dianggap penting untuk memastikan udara yang dihirup oleh para kru tetap aman. Dan kondensasi air di perangkat keras Orion dikendalikan sedemikian rupa untuk mencegah masuknya air ke peralatan sensitif atau korosi pada struktur tekanan utama.

Sistem juga berukuran tidak terlalu besar, jadi tidak terlalu memakan tempat di dalam pesawat antariksa. Tanpa teknologi seperti itu, Orion harus membawa banyak tabung kimia yang ditempatkan di dalam pesawat antariksa sekitar 0,9 meter kubik, atau 10% dari area yang akan ditinggali oleh para awak. Orion juga dilengkapi sebuah toilet kecil baru, yang ukurannya lebih kecil daripada toilet di ISS. Misi jangka panjang yang jauh dari Bumi, mendorong para insinyur untuk merancang sistem ringkas, tak sekadar memaksimalkan ruang yang tersedia demi kenyamanan para awak, tetapi juga mengakomodasi suplai bahan makanan dan air dalam misi yang berlangsung selama beberapa hari atau minggu.

Sistem yang andal sangat krusial, karena para awak berada jauh dari Bumi dan tidak akan memperoleh suplai suku cadang seperti di ISS. Bahkan sistem terkecil harus berfungsi secara maksimal untuk menopang kehidupan di ruang angkasa, mulai dari toilet kecil hingga sistem pencegah kebakaran otomatis atau peralatan olahraga yang membantu para astronot tetap bugar selama menghadapi lingkungan tanpa gravitasi yang dapat menyebabkan atrofi pada otot dan tulang. Faktor jarak juga menuntut Orion menyediakan baju pelindung luar angkasa yang mampu menjaga para astronot tetap hidup selama enam hari sewaktu berada di kabin tanpa tekanan udara sewaktu menempuh perjalanan panjang kembali ke rumah.

Sistem Propulsi

Semakin jauh dari Bumi, pesawat antariksa juga harus semakin ditopang oleh sistem propulsi andal untuk menempuh perjalanannya dengan presisi tinggi dan memastikan para awak dapat kembali pulang.

Orion memiliki modul servis canggih yang berfungsi sebagai pembangkit tenaga listrik bagi pesawat antariksa dan menyediakan kemampuan propulsi yang memungkinkan Orion untuk mengelilingi Bulan selama misi eksplorasi. Modul servis memiliki 33 mesin dari berbagai ukuran. Mesin utama menyediakan kemampuan manuver, termasuk menempatkan Orion ke orbit Bulan dan mendorongnya keluar dari orbit Bulan untuk kembali ke Bumi. 32 mesin lainnya digunakan untuk mengarahkan dan mengendalikan Orion agar tetap berada di orbit yang telah ditentukan.

Sebagai bagian dari kemampuan propulsi, termasuk tangki yang dapat diisi dengan hampir 2.000 galon propelan dan cadangan untuk mesin utama jika terjadi malfungsi, modul servis Orion didesain untuk menangani kerasnya perjalanan selama misi yang jauh dan panjang, dan dibekali kemampuan untuk membawa para awak kembali ke rumah dengan selamat dalam berbagai situasi darurat.

Kemampuan Tahan Panas

Pergi ke Bulan bukanlah misi yang mudah dan hanya separuh dari total perjalanan yang harus ditempuh. Semakin jauh sebuah pesawat antariksa mengarungi ruang angkasa, semakin banyak panas yang dihasilkan saat kembali ke Bumi. Agar dapat kembali ke Bumi dengan aman, dibutuhkan teknologi agar pesawat antariksa dapat menahan panas dua kali panas lava cair saat melaju dengan 30 kali kecepatan suara.

Ketika kembali dari Bulan, Orion akan melaju dengan kecepatan sekitar 40.000 km/jam, setara dengan enam menit perjalanan dari Los Angeles ke New York City. Perisai panas Orion terbuat dari material AVCOAT, yang dirancang untuk menghilang saat memanas. Perisai panas Orion adalah yang terbesar dari jenisnya untuk mempertahankan pesawat antariksa menahan suhu sekitar 2.760 derajat Celsius saat kembali memasuki atmosfer Bumi.

Sebelum memasuki atmosfer, Orion juga harus bertahan menghadapi kisaran suhu 65-287 derajat Celsius. Sistem perlindungan termal Orion yang canggih, dipadukan dengan kontrol termal, akan melindungi Orion selama terpapar sinar Matahari, sementara para awak menikmati suhu interior yang nyaman dan stabil sekitar 25 derajat Celsius.

Perlindungan Radiasi

Di luar perlindungan medan magnet Bumi, pesawat antariksa akan terpapar lingkungan radiasi yang lebih keras daripada di orbit rendah Bumi. Mulai dari partikel bermuatan dan badai surya yang dapat menyebabkan gangguan perangkat elektronik. Manusia yang terpapar radiasi dalam jumlah besar dapat mengalami masalah kesehatan kronis dan akut, mulai dari penyakit radiasi jangka pendek hingga potensi kanker dalam jangka panjang.

Dari semula, Orion dirancang dengan fitur untuk memastikan pesawat antariksa tetap aman saat terpapar radiasi luar angkasa. Orion dilengkapi empat komputer identik yang secara otomatis mengoreksi dirinya sendiri, ditambah komputer cadangan yang sepenuhnya terpisah, untuk memastikan Orion dapat mengirim perintah jika terjadi gangguan. Insinyur telah menguji suku cadang dan sistem melalui standar yang tinggi untuk memastikan semua sistem krusial tetap beroperasi bahkan dalam situasi paling ekstrem.

Orion juga memiliki tempat perlindungan sementara di bawah dek utama dari modul bagi para awak. Untuk mengantisipasi paparan radiasi Matahari, NASA telah mengembangkan tempat perlindungan sementara menggunakan material khusus di dalam pesawat antariksa. Berbagai sensor radiasi juga ditempatkan di pesawat antariksa untuk membantu para ilmuwan agar lebih memahami lingkungan radiasi yang jauh dari Bumi. Satu instrumen peneliti yang disebut AstroRad, akan dipasang di Exploration Mission-1 untuk menguji rompi eksperimental yang melindungi organ vital dan mengurangi paparan partikel Matahari.

Komunikasi dan Navigasi Konstan

Pesawat antariksa terbang melampaui Global Positioning System (GPS) dan jajaran satelit di orbit Bumi. Untuk berkomunikasi dengan kontrol misi di Houston, sistem komunikasi dan navigasi Orion akan beralih dari Sistem Tracking and Data Relay Satellites (TDRS) NASA yang digunakan oleh ISS ke Deep Space Network.

Orion juga dilengkapi dengan sistem komunikasi dan sistem navigasi cadangan untuk membantu pesawat antariksa agar selalu terhubung dengan Bumi dan menyesuaikan diri jika sistem utama gagal. Sistem navigasi cadangan adalah sebuah teknologi relatif baru yang disebut navigasi optik, menggunakan kamera untuk mengambil gambar Bumi, Bulan dan bintang-bintang, kemudian secara otonom melakukan triangulasi posisi Orion dari foto yang diambil. Sistem komunikasi darurat cadangan tidak menggunakan sistem atau antena utama untuk transfer data tingkat tinggi.

Ditulis oleh: Staf www.nasa.gov, editor: Mark Garcia

Sumber: Top Five Technologies Needed for a Spacecraft to Survive Deep Space

#terimakasihgoogle dan #terimakasihnasa