Fungsi pesawat luar angkasa Electro Dynamic Debris Eliminator

Upaya bersih-bersih sampah antariksa di orbit Bumi

Sumber gambar, Getty Images

Sungguh pemandangan yang menakjubkan. Dua pendorong roket Falcon Heavy mendarat bersamaan dan, beberapa menit kemudian, pemandangan tak terlupakan lainnya mengisi imajinasi warga dunia: sebuah mobil sport warna merah mengorbit planet Bumi.

Orang di balik peristiwa itu, CEO SpaceX Elon Musk, menerima banyak pujian karena kesuksesannya meluncurkan roket terbesar sejak Saturn V Apollo. Tapi mobilnya mendapat tanggapan beragam.

Mobil tersebut bisa dipandang sebagai pemandu sorak untuk sains antariksa, strategi pemasaran brilian, atau – setelah si manekin astronot berswafoto di ruang angkasa – sampah antariksa yang berpotensi bahaya.

Ada lebih dari setengah juta sampah yang tak sampai sebesar kelereng, dan lebih dari 20.000 seukuran bola kasti atau lebih besar lagi yang berserakan di orbit Bumi. Sampah-sampah yang lebih besar itu mulai dari sarung tangan astronot sampai pesawat ruang angkasa nonaktif atau bekas pendorong roket. Tapi ukuran tidak selalu sebanding dengan potensi bahayanya.

• Falcon Heavy: Roket terkuat di dunia milik Elon Musk berhasil diluncurkan
• Vanguard 1: satelit penelitian tertua yang masih mengorbit bumi
• Seperti apa rasanya berada di Segitiga Bermuda luar angkasa?

Seiring dunia memasuki persaingan di ruang angkasa, dengan semakin banyak negara, seperti Cina dan India, mulai turut menjelajahi, kita akan menambah sampah lebih banyak lagi di orbit Bumi. Maka generasi ilmuwan antariksa selanjutnya menghadapi tantangan besar: memastikan pesawat ruang angkasa di masa depan aman dari 'sabuk sampah' yang semakin padat.

Badan antariksa di seluruh dunia berlomba-lomba mencari cara untuk mengatasi serpihan-serpihan berbahaya ini.

"Sampah orbit dalam ukuran milimeter menjadi risiko penetrasi (risiko yang dihadapi pesawat antariksa ketika memasuki atmosfer Bumi -red.) paling tinggi karena dapat menabrak kebanyakan pesawat ruang angkasa yang beroperasi di orbit Bumi rendah dengan kecepatan tinggi," kata kepala ilmuwan Nasa bidang sampah orbit, Jer Chyi Liou.

Fragmen-fragmen kecil ini dapat melaju lebih cepat dari pelor senapan, dengan kecepatan maksimum mencapai 48.000km/jam.

Sumber gambar, NASA

Keterangan gambar,

Sampah di antariksa mulai dari sekecil bintik cat sampai satelit yang sudah tak dipakai.

Pada awal Februari 2018 di Wina, dalam konferensi ke-55 Scientific and Technical Subcommittee Committee on the Peaceful Uses of Outer Space, Liou memaparkan hasil pemantauan baru terhadap lingkungan sampah antariksa serta operasi dan riset badan antariksa AS tersebut. Pada tahun 2017 saja, 86 peluncuran di seluruh dunia meletakkan lebih dari 400 pesawat antariksa di orbit Bumi.

"Jumlah material di orbit Bumi kini lebih dari 7.600 ton," kata Liou. "Sektar 23.000 obyek berukuran besar dilacak oleh Jaringan Pengawasan Antariksa (SNN) Amerika Serikat. Selain itu, terdapat puluhan juta atau lebih serpihan yang terlalu kecil untuk dilacak SSN, tapi tetap cukup besar untuk mengancam penerbangan ruang angkasa yang dilakukan manusia atau robot."

Juga ada risiko yang dikenal sebagai Sindrom Kessler atau Efek Kessler, ketika satu bagian sampah pecah dan menghantam sampah lainnya sehingga menjadi rangkaian tabrakan, yang akhirnya mengotori seluruh area orbit sehingga berbahaya bagi satelit.

Antariksa telah menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari, mulai dari telekomunikasi sampai pemantauan bencana; kehilangan satelit adalah masalah serius.

Jumlah sampah antariksa meningkat tajam pada 2007, ketika Cina dengan sengaja menghancurkan satelit cuaca Fengyun-1C dalam rangka uji coba senjata anti satelit. Dua tahun kemudian, satelit komunikasi Amerika Iridium 33 bertabrakan dengan pesawat antariksa Rusia Cosmos 2251 yang sudah tak terpakai. Konsekuensi dari kedua insiden ini masih dirasakan bertahun-tahun kemudian.

Tahun lalu, Nasa terlibat dalam 21 manuver pesawat tanpa awak untuk menghindari tabrakan. Empat manuver untuk menghindari puing-puing Fengyun-1C; dua untuk menghindari serpihan dari tabrakan Iridium 33-Cosmos 2251.

Memindahkan suatu obyek dengan mengubah orbitnya adalah salah satu metode untuk mengalihkan potensi tabrakan, namun jumlah sampah yang begitu banyak memerlukan pemantauan dan prediksi terus-menerus – dengan berbagai cara.

"Nasa menggunakan kombinasi radar, teleskop, dan pengukuran in-situ untuk memantau, tapi tidak melacak, obyek berukuran sub-milimeter," kata Liou.

Sensor Sampah Antariksa Nasa mengorbit bumi bersama Stasiun Antariksa Internasional. Sensor ini, berbentuk peti seluas 1m persegi dengan ketebalan 20cm, dikaitkan di bagian luar modul Columbus milik Badan Antariksa Eropa pada Desember 2017.

Sensor tersebut akan mendeteksi serpihan sampah berukuran milimeter sedikitnya selama dua tahun, mencatat informasi tentang obyek apapun yang menghantamnya – seperti ukuran, kepadatan, kecepatan orbit – dan menentukan apakah obyek tersebut memang berasal dari antariksa atau sampah buatan manusia.

Sumber gambar, NASA

Keterangan gambar,

Nasa menguji coba panel di laboratorium dengan menembakkan fragmen dengan kecepatan mencapai 2700km/jam.

Amerika Serikat bertanggung jawab atas sekitar satu dari tiga serpihan sampah di orbit Bumi rendah, jadi Nasa bukan satu-satunya lembaga yang menangani masalah ini. Membersihkan orbit dari sampah adalah upaya internasional yang memengaruhi setiap negara yang beraktivitas di ruang angkasa; badan antariksa Rusia telah menandatangani kesepakatan untuk memasang teleskop pelacak sampah di Brasil.

Ada juga upaya partikelir untuk memantau sampah antariksa dan menjual data mereka ke operator satelit. Perusahaan yang melakukannya antara lain ExoAnalytic Solutions di AS dan Space Insights di Inggris. Space Insights mengoperasikan sistem sensor yang berbasis-darat di Cyprus.

Di Spanyol, Deimos Sky Survey menggunakan jaringan teleskop untuk melacak obyek di sekitar Bumi, seperti asteroid dan sampah antariksa. Mereka juga mendeteksi mobil Elon Musk di antariksa.

Tapi tidak setiap serpihan sampah bisa diatasi dengan menghindari tabrakan. Pada bulan April, misi pertama European Active Debris Removal akan diluncurkan dari roket Falcon 9 SpaceX dalam perjalanannya mengantar suplai ke Stasiun Antariksa Internasional.

Satelit bernama REMOVEdebris itu akan memuat dua satelit miniatur CubeSat yang akan melepaskan simulasi sampah antariksa untuk menunjukkan berbagai cara memungutnya.

Empat teknologi kunci akan diuji coba, kata Guglielmo Aglietti, direktur Pusat Antariksa Surrey di Inggris, yang mengoordinasikan misi tersebut. Teknologi ini antara lain sistem navigasi visual, jaring dan harpun untuk menangkap sampah, dan semacam layar untuk melambatkan sampah dan mengubah orbitnya sehingga jatuh ke atmosfer Bumi.

Harpun di antariksa kedengaran tidak masuk akal tapi, mungkin itu satu-satunya yang diperlukan untuk serpihan sampah berukuran lebih besar. Untuk demonstrasi ini, harpun yang dibuat oleh Airbus Defence & Space di Inggris itu berukuran sebesar pulpen.

Misi ini akan melontarkan panel berukuran 10cm persegi sejauh 1,5 meter. Harpun kemudian akan ditembakkan dari pesawat untuk menusuk dan menarik panel tersebut.

Sedangkan fungsi jaringnya juga sederhana: mengurung dan memerangkap sampah.

Prototipe jaring seret, yang terbuat dari membran plastik, hanya dapat diuji coba setelah teknologi lainnya. "Dalam misi betulan, ini akan menjadi fase terakhir," kata Aglietti, "ketika platform dan sampah yang telah ditangkapnya didorong keluar orbit bersama-sama."

Jika REMOVEdebris sukses, ini akan menjadi awal misi lainnya. "Kita bisa menunjukkan bahwa pembersihan sampah antariksa bisa dilakukan dengan menggunakan teknologi berbiaya relatif rendah," kata Aglietti, "dan karena itu kami berharap perusahaan swasta dapat mengikuti dan melakukan pembersihan sampah yang memberikan ancaman paling tinggi."

Sumber gambar, NASA

Keterangan gambar,

Bahkan Stasiun Antariksa Internasional harus menghindari sampah yang ditinggalkan misi sebelumnya.

Menguji teknologi pada serpihan sampah simulasi yang terkontrol adalah langkah yang penting. Tahap selanjutnya, yaitu menggunakan teknologi pada sampah betulan yang tidak terkendali, akan lebih kompleks dan badan antariksa Eropa Esa mengusulkan kepada negara-negara anggotanya untuk meluncurkan misi bernama e.deorbit pada akhir 2019.

"E.deorbit akan menunjukkan bahwa kami dapat menyingkirkan obyek tak terkontrol dari orbit dengan aman," kata Holger Krag, kepala divisi sampah antariksa Esa. "Obyek tersebut bisa jadi satelit Esa yang tak lagi berfungsi dan tak lagi merespon komando dari darat. Untuk pertama kalinya, kami akan menerapkan teknologi ini untuk menyasar satelit betulan."

Pesawat pembersih sampah itu akan dilengkapi serangkaian sensor supaya dapat mendekati satelit dengan aman. Ini bukan hal mudah.

"Mendekati obyek terkontrol pun, misalnya ISS, untuk mengait saja sudah merupakan suatu tantangan," kata Krag, yang berkantor di Pusat Operasi Antariksa Eropa di Darmstadt, Jerman.

Satelit yang tak terkendali bisa terguling atau berputar-putar. "Jika terguling, Anda perlu menyesuaikan diri, dan kemudian menangkapnya dengan suatu cara. Anda dapat menggunakan lengan robot, jaring, atau harpun; kemudian langkah selanjutnya ialah melakukan manuver untuk menjatuhkannya."

Esa pernah mengalami kecelakaan yang untungnya berhasil ditangani. Pada Agustus 2016, sebuah partikel berukuran sentimeter menabrak salah satu panel surya di satelit Sentinel 1A milik Esa dan mengakibatkan sedikit penurunan daya dan perubahan orbit dan orientasi satelit tersebut.

"Kami mengatasi masalah sampah antariksa dengan serius karena kami mengoperasikan armada yang terdiri dari 20 satelit dari sini di Darmstadt," kata Krag. "Sepuluh di antaranya melayang dalam kawasan yang padat di antariksa dan kami perlu melakukan manuver secara rutin untuk menghindari tabrakan."

Tapi Krag juga pragmatis tentang skala masalahnya. "Kami dapat membatasi risikonya, tapi tak bisa sepenuhnya menghindari risiko antara berbagai tabrakan," ujarnya. "Kami hanya berusaha sebisanya."

Anda dapat membaca versi bahasa Inggris artikel ini, The quest to tackle the rubbish dump in orbit, di BBC Future.