Bagaimana Bola Dyson Bekerja?

Mungkinkah suatu hari nanti kita mampu mengumpulkan energi Matahari dalam jumlah besar sebagai sumber daya untuk segala sesuatu di Bumi?
HADZI3/ISTOCKPHOTO

Ketika mengisi tangki bensin mobil, luangkan waktu sejenak untuk mengingat bahwa bahan bakar fosil adalah sumber daya yang terbatas dan tidak dapat diperbarui. Pada akhirnya, umat manusia harus mampu memanfaatkan energi dari sumber daya selain fosil.

Solusinya mungkin terletak di Matahari kita. Bayangkan mengisi tangki kendaraan bukan dengan bensin, tapi dengan cahaya murni Matahari. Jauh di masa depan, hal ini mungkin bisa dilakukan berkat konsep Dyson sphere (bola Dyson).

Bayangkanlah bola Dyson sebagai sebuah megastruktur spheroid yang dibangun di sekitar Matahari untuk mengumpulkan energi dari bintang kita. Tentu saja tujuannya adalah untuk memanfaatkan energi surya dan mengubahnya menjadi jenis energi yang dapat kita gunakan untuk menjalankan kendaraan, komputer, atau segala macam peralatan teknologi modern yang dapat kita kembangkan dalam beberapa juta tahun mendatang, yah, jika kita mampu bertahan selama kurun waktu itu.

Pengembangan bola Dyson hanyalah sebatas tahap imajiner. Tapi tidak terlalu sulit untuk memprediksi bahwa suatu hari nanti kita membutuhkan sumber energi yang jauh lebih besar dan lebih bertenaga. Saat ini kita membakar bahan bakar fosil dengan harga yang semakin mahal agar tetap bisa mengoperasikan segala jenis gadget dan peralatan. Sumber energi yang berkelanjutan, seperti tenaga surya dan tenaga angin, sangat ideal untuk melengkapi sumber daya dari batubara dan minyak bumi, namun, sumber energi yang berkelanjutan ini belum dapat menyalakan semua mobil dan smartphone kita.

Bola Dyson yang fantastis telah menjadi pokok pembahasan utama dalam buku fiksi ilmiah, acara TV dan forum internet. Para penggemar “Star Trek” memperdebatkan kemungkinan relatif (atau kekonyolan) untuk menutupi bintang dengan mesin buatan manusia. Demikian pula dengan para blogger penggemar sains yang menempatkan gagasan kosong untuk mewujudkan spheroid raksasa, sementara yang lain menyalurkan aspirasi dengan komentar-komentar pedas.

Tak peduli apa pendapatmu terhadap gagasan futuristik bola Dyson, satu hal yang pasti, ketika keran minyak akhirnya mengering dan manusia harus mulai menghemat penggunaan energi atau mencari sumber daya baru, barangkali bola Dyson adalah solusinya.

Freeman Dyson saat menjadi nara sumber dalam konferensi Digital Life Design di Munich, Jerman, pada tahun 2012.
GAMINE RUPP/GETTY IMAGES

Menurut beberapa teori, tidak semua tingkat peradaban sebanding dalam hal kemajuan teknologi. Pada awal tahun 1960-an, astrofisikawan Nikolai Kardashev menggagas tentang tiga klasifikasi peradaban di alam semesta.

Peradaban Tipe I, adalah peradaban yang telah belajar bagaimana memanfaatkan semua sumber energi yang tersedia di planet mereka berasal. Sekarang atau setidaknya suatu hari nanti kita akan mencapai peradaban Tipe I ini. Menurut fisikawan teoritis Michio Kaku, kita bisa mencapai tingkat tersebut dalam waktu satu atau dua abad mendatang.

Peradaban Tipe II, adalah peradaban yang telah memahami bagaimana memanfaatkan energi bintang induk di sistem planet mereka.

Dan peradaban Tipe III, adalah status yang mungkin baru bisa kita capai dalam waktu jutaan tahun untuk mengumpulkan dan memfokuskan energi dari seluruh galaksi.

Peradaban manusia tentu saja belum mencapai Tipe III. Pertama, kita harus memulai dengan sebuah langkah kecil, yaitu memanfaatkan segala sumber daya yang tersedia di planet kita tanpa tersisa. Kemudian kita akan didorong untuk mencapai peradaban Tipe II untuk menambang dan menyalurkan energi Matahari kita yang luar biasa. Jika kita masih mampu bertahan sebagai suatu spesies, mungkin kita akan mencapai Tipe II selama kurun waktu ribuan tahun yang akan datang.

Olaf Stapledon yang menulis buku berjudul "Star Makers" pada tahun 1937, barangkali adalah orang pertama yang memikirkan tentang gagasan "perangkap cahaya" untuk menambang energi Matahari. Dia menulis tentang sistem pengumpulan energi yang sangat masif sehingga meredupkan cahaya galaksi.

Cerita inilah yang memicu benak matematikawan dan fisikawan teoritis Freeman Dyson untuk mulai merenungkan kemungkinan mengumpulkan semua energi bintang sebagai sumber daya peradaban manusia.

Energi yang Luar Biasa Dahsyat

Matahari menghasilkan energi dalam jumlah yang tak terbayangkan. Menurut NASA, hanya dalam satu detik, Matahari menghasilkan energi setara dengan 5x10^23 tenaga kuda yang cukup melelehkan jembatan es selebar dua mil dan setebal satu mil yang membentang dari Bumi ke Matahari, atau setara dengan ledakan satu triliun bom 1 megaton. Satu detik energi dari Matahari sudah cukup memberikan daya bagi seluruh dunia selama setengah juta tahun.

Jumlah yang sangat luar biasa dahsyat. Setiap detik, Bumi menerima sekitar 400 triliun triliun (tidak, 400 triliun triliun, bukan salah ketik) watt daya dari Matahari. Namun, mengingat faktor jarak dan arah cahaya merambat, sebagian besar energi Matahari tidak sampai ke planet kita. Jadi, mengelilingi Matahari dengan sebuah megastruktur spheroid merupakan cara yang sangat efisien untuk menambang energi Matahari.

Kita bisa membangun bola Dyson yang kokoh di sekitar Matahari untuk menangkap setiap cahaya yang terpancar. Megastruktur yang mencapai 550 juta kali lipat ukuran planet kita akan menangkap semua energi Matahari untuk dikirim ke Bumi sebagai sumber daya mentah.

Mewujudkan struktur hipotesis semacam ini tentunya sangat sulit, sebab harus mampu mengendalikan tantangan gaya gravitasi Matahari. Secara singkat, sangat sulit menjaga agar Matahari tetap terpusat di dalam bola Dyson. Jika gagal, Matahari bisa saja menabrak dan menghancurkan bola Dyson.

Terlebih lagi, kesulitan ekstrem lainnya adalah menemukan bahan baku untuk membangunnya, karena membutuhkan lebih banyak material daripada yang tersedia di tata surya kita. Meskipun akhirnya kita menemukan cukup bahan baku untuk membangun bola Dyson yang kokoh, kualitasnya juga harus hebat, jika tidak maka akan tercerai-berai.

Jadi, untuk saat ini kita lewati saja dulu bola Dyson yang jauh dari jangkauan, yuk kita beralih kepada sebuah gagasan yang cukup masuk akal.

Ilustrasi layar surya untuk mengumpulkan energi Matahari.
VICTOR HABBICK VISIONS/SCIENCE PHOTO LIBRARY/CORBIS

Freeman Dyson bahkan mengakui tidak mudah untuk membangun bola kokoh di sekitar bintang. Dia lantas mengusulkan sebuah konsep tentang perangkat teknologi otomatis dalam jumlah yang sangat besar untuk ditempatkan di sekitar Matahari, mengumpulkan energi dan mengarahkannya ke Bumi. Satelit-satelit dapat ditempatkan secara teratur untuk membentuk struktur cincin Dyson, atau layaknya segerombolan lebah yang secara otomatis mengumpulkan "serbuk sari" energi Matahari.

Selain megastruktur bola Dyson dan cincin satelit, ada konfigurasi ketiga yang dianggap cukup masuk akal. Sebagaimana ilustrasi di atas, sejumlah layar surya dapat dikerahkan untuk mengorbit Matahari. Layar akan mengembang lebar di sekitar orbit dan tetap bertahan di tempat berkat keseimbangan gaya gravitasi dan tekanan radiasi Matahari.

Disebut "statit", singkatan dari kata satelit dan statis, mereka tetap diam di satu titik dan tidak bergerak saat mengorbit Matahari. Statit akan menyerap tenaga surya dan mengarahkannya ke Bumi untuk kita manfaatkan.

Terlepas dari segala konsep yang telah dicetuskan, untuk mewujudkannya kita membutuhkan sumber daya, bahan baku dan energi dalam skala yang belum pernah kita alami sejauh ini. Kita tidak akan mampu menemukan cukup bahan baku untuk mengerjakan proyek ini di Bumi. Jadi kita harus mengambil bahan baku dari planet lain, seperti Merkurius.

Kita dapat membongkar permukaan Merkurius yang membara panas terpapar cahaya Matahari. Gagasan ini diajukan oleh fisikawan Stuart Armstrong dari Universitas Oxford. Cukup masuk akal jika kita memulainya dari planet terdekat dengan Matahari, selain karena Merkurius mengandung material berkualitas (seperti besi) yang kokoh. Begitu Merkurius dibongkar dan cincin Dyson pertama dipasang, proyek peradaban Tipe II ini akan mengakselerasi momentum dan konstruksi, dengan mengumpulkan lebih banyak energi yang membentuk jajaran pengumpul tenaga surya satu demi satu hingga cincin Dyson akhirnya terwujud. Dan pastinya, semua energi dapat digunakan untuk tujuan lain, seperti superkomputer (pada skala yang tidak pernah dilihat sebelumnya), teknologi perjalanan antariksa yang lebih baik dan tak terhitung banyaknya gagasan-gagasan lain yang bahkan belum pernah kita bayangkan.

Kita tidak perlu bersusah-payah, karena para robot yang akan melakukan perakitan bahan baku dan pekerjaan penambangan. Dan jumlah robot akan terus meningkat (berkat kemampuan mereplikasi diri) seiring meningkatnya skala proyek, sampai mereka menjadi kesatuan tentara robot yang mampu menghancurkan planet dan asteroid untuk memproduksi pengumpul energi dalam jumlah yang lebih banyak lagi.

Dilema Dyson

Alam semesta sebenarnya adalah tempat yang dingin dan tidak ramah. Begitu menghabiskan seluruh sumber energi berbasis Bumi, kita tentu akan memikirkan cara agar tungku dan lemari es kita tetap menyala. Dan Matahari adalah pembangkit listrik luar biasa yang bisa menghangatkan dan memberi kita kehidupan yang lebih baik. Inilah cara terbaik untuk melanggengkan spesies manusia dan untuk berkembang menjadi peradaban yang lebih maju.

Saat ini, kemampuan kita masih terlalu jauh untuk mewujudkan bola Dyson dalam konsep apa pun. Jika kita memilih untuk menambang Merkurius, misalnya, maka kita membutuhkan teknologi robot yang belum ada saat ini. Robot harus dioperasikan dari jarak yang sangat jauh tanpa campur tangan manusia, bekerja selama puluhan tahun untuk merakit bahan baku menjadi teknologi pengumpul energi. Berarti upaya untuk menambang bebatuan dan logam berharga, entah bagaimana caranya, semua dilakukan tanpa bantuan manusia di Merkurius.

Dan jangan lupakan tantangan untuk mengarahkan kembali energi yang telah terkumpul ke Bumi, sehingga bisa menyalakan televisi kita. Kabel ekstensi yang sangat panjang mungkin dirasa mustahil. Banyak yang menggagas penggunaan sinar laser atau gelombang mikro untuk tujuan ini. Tapi laser kehilangan efisiensi setelah melaju kurang dari satu mil. Gelombang mikro efektif pada jarak yang lebih jauh (hampir 161 kilometer), tapi tetap masih sangat jauh untuk menstransfer energi ke Bumi.

Meskipun mampu memberikan energi bagi planet rumah kita dengan cara-cara yang mustahil dilakukan dengan teknologi saat ini, konsep bola Dyson justru dianggap membantu para ilmuwan untuk menemukan peradaban ekstraterestrial maju yang telah melewati tahap Tipe I. Pada tahun 1960, Dyson memprediksi jika memang ada sebuah peradaban asing yang berhasil menyalurkan energi elektromagnetik bintang, akan ada banyak limbah panas yang dihasilkan dari aktivitas tersebut.

Deteksi emisi inframerah mungkin menjadi kunci untuk mendeteksi peradaban asing di luar Bumi, yang terus diselidiki oleh para ilmuwan. Mereka mengklaim telah menemukan wilayah-wilayah dengan banyak panas tapi tanpa cahaya bintang, dan menyebabkan banyak orang menduga alien mungkin sedang mengumpulkan energi dalam jumlah yang besar.

Lantas, dengan semuanya ini apakah berarti kita hanya akan terjebak dalam kategori peradaban Tipe I. Dalam beberapa abad, kemajuan teknologi kita mungkin akan meningkat pesat. Jika benar, mungkin kita dapat menemukan cara untuk mengubah Matahari menjadi sumber energi yang bisa mengubah seluruh dunia, mendorong kita untuk lebih ahli dalam memanfaatkan ruang angkasa melampaui semua yang pernah kita impikan.

Catatan Penulis

Mustahil untuk mengetahui apa yang menanti umat manusia di masa depan. Sepanjang sejarah kita sendiri, banyak peradaban besar yang telah bangkit dan runtuh. Apakah generasi masa kini dapat menemukan jalan untuk lebih maju tanpa harus merusak alam dan peradaban itu sendiri? Akankah kita meledakkan diri kita sendiri dan kembali ke Abad Kegelapan? Atau, apakah perubahan iklim atau virus yang akan mengakhiri kehidupan? Jika peradaban kita saat ini berkembang menjadi peradaban yang lebih maju, kita pasti membutuhkan lebih banyak energi. Tanpa terobosan fisika yang tak terduga, Matahari adalah satu-satunya yang bisa kita pertimbangkan untuk mendorong perkembangan kita selama ribuan atau jutaan tahun yang akan datang.

Ditulis oleh: Nathan Chandler, science.howstuffworks.com

Sumber: How Dyson Spheres Work

Artikel terkait: Bola Dyson, Bagaimana Peradaban Maju Alien Akan Menaklukan Galaksi (Infografis)

#terimakasihgoogle