[비즈한국] Baru-baru ini, sebuah pemandangan yang menggetarkan hati kembali tersaji dalam sejarah eksplorasi bulan umat manusia. Setelah sekian lama, sebuah pesawat luar angkasa berawak terbang melampaui bulan dan kembali ke Bumi dengan selamat. Ini menandai dimulainya era baru eksplorasi bulan berawak yang sempat senyap selama setengah abad. Namun, di balik kesuksesan misi Artemis 2, masih ada kekhawatiran penting yang menghantui para ilmuwan dan insinyur. Kembali ke bulan memang merupakan tantangan besar umat manusia, namun tantangan tersebut bukan sekadar mengulang kejayaan Apollo di masa lalu. Artemis memberikan tantangan yang jauh lebih kompleks, jauh lebih besar, dan jauh lebih berbahaya daripada Apollo.
Perbedaan terbesar antara misi Apollo dan Artemis terletak pada durasi tinggal di bulan. Apollo adalah misi eksplorasi yang relatif singkat, di mana mereka tiba di bulan dan hanya menetap selama satu hingga tiga hari. Astronot mendarat di permukaan bulan, mengumpulkan sampel batuan, menancapkan bendera, meninggalkan jejak kaki, lalu kembali ke Bumi. Tentu saja itu merupakan pencapaian yang belum pernah ada sebelumnya dalam sejarah umat manusia, namun jika dilihat dari sifat misinya, Apollo lebih menyerupai sebuah ‘kunjungan’.
Sebaliknya, Artemis berangkat dengan mempertimbangkan sistem yang memungkinkan tinggal di bulan untuk jangka panjang sejak awal. Tujuan Artemis bukan sekadar berkunjung sebentar, melainkan membangun fondasi agar manusia dapat terus hidup dan beraktivitas di bulan. 'Lunar presence' jangka panjang yang sering disebutkan secara resmi oleh NASA, yakni keberadaan manusia yang berkelanjutan di bulan, adalah inti dari rencana ini.
Dalam rencana besar ini, Lunar Gateway pernah dianggap sebagai pilar yang paling penting. Lunar Gateway adalah stasiun luar angkasa kecil yang mengorbit bulan. Ini adalah rencana ambisius untuk menjadikannya titik transit yang menghubungkan Bumi, permukaan bulan, dan lebih jauh lagi ke luar angkasa. Menurut rencana awal, Gateway dijadwalkan mengorbit bulan mengikuti jalur yang sangat unik yang disebut 'near-rectilinear halo orbit', atau disingkat NRHO. Dalam orbit ini, Gateway mendekati bulan hingga jarak sekitar 1.500 km saat di titik terdekat dan menjauh hingga sekitar 70.000 km saat di titik terjauh. Ini adalah cara mengorbit dengan lintasan elips panjang yang berputar kira-kira sekali seminggu.
Alasan memilih orbit yang aneh ini sangat jelas. Pertama, orbit ini menguntungkan untuk mengakses wilayah kutub selatan bulan yang paling banyak mendapat perhatian dalam eksplorasi bulan baru-baru ini. Selain itu, karena tetap mengorbit bulan tanpa sepenuhnya terhalang pandangan dari Bumi, komunikasi yang stabil dapat dipertahankan. Karena dapat memanfaatkan gravitasi bulan dan Bumi, bahan bakar yang dibutuhkan untuk menjaga orbit dalam jangka panjang pun relatif lebih sedikit. Sekilas, NRHO tampak seperti pilihan yang sangat cerdas untuk eksplorasi bulan jangka panjang.
Namun, orbit elips yang ekstrem ini memiliki kekurangan yang fatal. Dibutuhkan kemampuan perubahan orbit yang signifikan untuk beralih antara orbit Gateway dan permukaan bulan setiap kali ingin mendarat. Terlebih lagi, kecepatan pesawat berada di titik tertinggi saat Gateway mendekati bulan. Pada saat ini, dibutuhkan teknologi tingkat tinggi bagi modul pendarat untuk lepas landas dari permukaan bulan, melakukan pertemuan (rendezvous), dan berlabuh (docking) dengan Gateway. Dengan kata lain, Gateway adalah cara cerdas untuk membiarkan astronot tinggal di sekitar bulan untuk waktu yang lama, tetapi di sisi lain, metode ini justru meningkatkan tingkat kesulitan pendaratan di bulan itu sendiri.
Akhirnya, menjelang peluncuran Artemis 2 pada Maret 2026, NASA merevisi rencana ini secara drastis. Rencana Gateway pada dasarnya dihentikan total. Strateginya diubah ke arah pendaratan langsung ke permukaan bulan untuk membangun pangkalan bulan sejak awal. Singkatnya, alih-alih membangun stasiun di sekitar bulan sebagai basis, mereka memilih untuk meninggalkan jejak kaki di permukaan bulan dan langsung membangun infrastruktur.
Dengan cara ini, kecepatan eksplorasi dengan menjadikan bulan sebagai pangkalan depan dapat dipercepat. Namun, zona penyangga menengah yang relatif aman akan hilang. Awalnya, Gateway direncanakan sebagai pusat logistik, hunian yang aman, dan bengkel pesawat ruang angkasa. Melewati tahap tersebut dan langsung membangun pangkalan di permukaan bulan sejak awal bisa menjadi pilihan yang jauh lebih kasar dan berbahaya. Ada kemungkinan bahwa perubahan rencana besar-besaran ini akan menjadi risiko terbesar dalam misi-misi Artemis selanjutnya.
Lantas, mengapa umat manusia bersikeras menuju kutub selatan bulan, bukan khatulistiwa atau wilayah lainnya? Karena di sanalah terdapat 'lahan emas' yang paling didambakan di bulan.
Di dekat kutub selatan bulan terdapat area bayangan permanen, yaitu tempat yang hampir tidak terkena sinar matahari selama miliaran tahun. Tempat seperti ini dapat menahan zat volatil, terutama es air, yang ditinggalkan oleh komet atau asteroid untuk waktu yang lama. NASA baru-baru ini memastikan melalui analisis data LRO bahwa es dapat tersebar lebih luas dari perkiraan di tempat-tempat tersebut. Jika es ini dicairkan menjadi air, astronot dapat menggunakannya sebagai air minum. Selain itu, air dapat diurai untuk menghasilkan hidrogen sebagai bahan bakar roket dan oksigen sebagai oksidator. Air juga dapat digunakan sebagai bahan pelindung radiasi. Itulah sebabnya kawah Shackleton dan sekitar cekungan Aitken di kutub selatan bulan mendapat perhatian besar.
Namun, hal itulah yang menimbulkan masalah lain. Adanya es berarti minimnya sinar matahari. Meskipun air mungkin tersedia, lingkungan tersebut sangat tidak menguntungkan untuk pembangkit listrik tenaga surya. Oleh karena itu, NASA baru-baru ini mempertimbangkan rencana berani bersamaan dengan konsep pangkalan bulan, termasuk pembangunan infrastruktur listrik di permukaan bulan, yang pada dasarnya adalah pembangunan pembangkit listrik tenaga nuklir. Keinginan untuk tinggal menetap di bulan bukan berarti hanya mengirim satu modul pendarat. Itu berarti membangun satu kawasan hunian yang dilengkapi dengan pembangkit listrik, gudang, fasilitas komunikasi, hingga ruang perbaikan.
Pada titik ini, misi Artemis menjadi rencana raksasa yang berbeda dimensi dengan Apollo. Ini bukan sekadar proyek untuk mengirim beberapa astronot. Artemis pada dasarnya mirip dengan pindahan rumah ke bulan. Mustahil dilakukan dengan cara seperti Apollo, yaitu dengan membawa beberapa orang, sedikit peralatan, dan beberapa kotak makan siang. Tinggal dalam jangka panjang hanya mungkin dilakukan setelah berkali-kali mengirim kargo, membangun infrastruktur terlebih dahulu, memperluas daya listrik, dan menyiapkan lingkungan kerja di permukaan bulan.
Itulah sebabnya NASA baru-baru ini semakin memperkuat kerja sama dengan berbagai perusahaan swasta. Masalahnya adalah pendarat swasta tersebut tampak terlalu besar dan berani. Pendarat bulan berbasis Starship milik SpaceX adalah konsep yang hampir mendaratkan pesawat luar angkasa super besar secara utuh ke bulan. Pendarat yang diusulkan oleh Blue Origin dan Northrop Grumman juga merupakan struktur besar dengan ketinggian mencapai 10 meter. Secara khusus, pendarat bulan raksasa yang direncanakan SpaceX tingginya mencapai puluhan meter, bahkan mengusulkan cara bagi astronot untuk naik-turun antara bagian atas dan bawah menggunakan lift. Tentu saja, gravitasi bulan jauh lebih lemah daripada Bumi. Namun demikian, bagi manusia dan peralatan untuk naik-turun dari pendarat setinggi itu tetap menjadi kendala keamanan yang realistis.
Mungkin suatu hari nanti, mobil bulan (rover) buatan perusahaan seperti Toyota atau General Motors akan berkeliaran di permukaan bulan. Era iklan luar angkasa mungkin akan terbuka, di mana pangkalan bulan dipenuhi dengan banyak logo perusahaan. Kepulangan umat manusia ke bulan merupakan misi ilmiah yang dipimpin negara, sekaligus proyek yang semakin bergantung pada teknologi dan modal perusahaan swasta. Apakah ini pilihan yang efisien atau ketergantungan yang terlalu berbahaya, harus dipertimbangkan dengan lebih hati-hati.
Tugas penting lainnya adalah kepulangan. Mengirim manusia ke bulan, membangun pangkalan, dan membuat mereka tinggal di sana memang sulit, tetapi teknologi untuk memulangkan astronot yang telah menyelesaikan misi ke Bumi dengan selamat juga mutlak diperlukan. Proses kembali ke Bumi masih sangat berbahaya. Kapsul Orion dalam misi Artemis masuk ke atmosfer bagian atas dengan kecepatan hampir Mach 35 saat kembali ke Bumi. Saat bersentuhan dengan atmosfer, awak kapal menerima percepatan gravitasi maksimum sekitar 3,9g. Plasma dengan suhu ribuan derajat menyelimuti kapsul, menyebabkan komunikasi terputus selama sekitar 6 menit.
Ketika pesawat luar angkasa melambat karena menabrak atmosfer, energi kinetik yang sangat besar diubah menjadi energi panas melalui gelombang kejut dan kompresi panas. Orang sering menganggap masuknya kembali ke atmosfer (re-entry) hanyalah gesekan dengan udara, namun kenyataannya jauh lebih kompleks. Udara di depan pesawat ruang angkasa dikompresi dengan kecepatan luar biasa, menyebabkan lingkungan di sekitarnya berada dalam kondisi plasma. Inilah alasan mengapa kapsul re-entry membutuhkan pelindung panas (heat shield) untuk menahan panas ekstrem.
Namun, teknologi pelindung panas kapsul Orion masih memiliki keraguan dan batasan. Pelindung panas Orion bukan sekadar panel isolasi untuk menahan panas. Justru sebaliknya. Pelindung panas adalah perisai pertahanan yang melindungi pesawat dengan mengorbankan dirinya sendiri saat sebagian terbakar dan terurai. Orion dan misi Apollo masa lalu menggunakan bahan yang disebut Avcoat. Saat bahan ini dipanaskan dengan kuat, terjadi dekomposisi kimia di bagian dalam dan sejumlah besar gas dilepaskan. Gas yang keluar ke permukaan menciptakan semacam perisai pelindung, dan lapisan karbonisasi yang tertinggal di luar mencegah panas tambahan masuk ke dalam kapsul. Dengan kata lain, pelindung panas Orion bukanlah perangkat yang sekadar menahan panas, melainkan struktur yang mencegah panas masuk lebih dalam dengan cara membakar dirinya sendiri hingga habis.
Masalah fatal pada metode proteksi panas ini terungkap saat misi Artemis 1. Artemis 1 menggunakan metode yang disebut 'skip entry'. Alih-alih langsung masuk jauh ke atmosfer bagian atas, kapsul pertama-tama menyentuh atmosfer, memantul sedikit seperti batu yang dilempar ke atas air, lalu masuk kembali untuk terakhir kalinya. Metode ini menguntungkan dalam menentukan secara tepat di titik mana di laut kapsul akan jatuh. Namun, masalah terjadi di segmen tengah tersebut.
Pelindung panas sudah sangat panas saat masuk pertama kali. Gas terus dilepaskan dari bagian dalam. Namun, ketika kapsul kembali naik sedikit ke luar atmosfer, lapisan karbonisasi di permukaan pelindung panas tidak dapat terbuka cukup lebar sementara tekanan gas di dalam terus menumpuk. Akibatnya, tekanan internal terus naik, dan tekanan tersebut mendorong bagian pelindung panas yang lemah, menyebabkan retakan dan pengelupasan di berbagai tempat. Singkatnya, ini bukan masalah yang disebabkan karena terlalu panas, melainkan masalah yang terjadi karena melewati zona yang suhunya tanggung sehingga gas internal tidak memiliki kondisi yang tepat untuk keluar.
Oleh karena itu, Artemis 2 mencoba masuk kembali dengan lintasan yang sedikit berbeda. Metode yang dipilih Artemis 2 disebut 'lofted reentry'. Ini adalah cara yang lebih langsung dan sederhana daripada skip entry. Kuncinya adalah meminimalkan waktu akumulasi tekanan gas di dalam pelindung panas. Dengan mengurangi waktu saat kapsul naik kembali ke luar atmosfer di tengah jalan, mereka mencoba menghindari situasi di mana tekanan di dalam pelindung panas menumpuk secara berbahaya. Berkat perubahan metode ini, pelindung panas pada Artemis 2 dapat bertahan dengan lebih stabil.
NASA pada akhirnya berharap agar kapsul kembali Artemis dapat digunakan kembali berkali-kali. Ini untuk mengurangi biaya, agar bisa pergi ke bulan lebih sering dan lebih aman. Namun, untuk menggunakan kembali pesawat luar angkasa, daya tahan dan keamanan pelindung panas harus jauh lebih baik daripada sekarang. Seberapa konsisten kualitas produksi pelindung panas dapat dipertahankan dan seberapa stabil penggunaannya kembali setelah re-entry yang sebenarnya adalah tugas penting yang masih tersisa.
Kapsul kepulangan harus menjadi pesawat luar angkasa sekaligus perahu. Di luar angkasa ia adalah pesawat ruang angkasa, saat melewati atmosfer Bumi dengan cepat ia adalah wahana terbang, dan terakhir saat melakukan splashdown (mendarat di air) di laut, ia harus menjadi perahu. Pada era Apollo, NASA sebenarnya melakukan eksperimen dengan membiarkan astronot mengapung di laut di dalam kapsul selama dua hari di Teluk Meksiko. Hal ini dikarenakan jika penyelamatan tertunda, kapsul harus tetap berada di laut dengan awak di dalamnya hingga maksimal dua hari. Terkadang kapsul bisa terbalik. Dalam kasus tersebut, kantong udara harus dikembangkan untuk menegakkannya kembali. Palka harus dapat dibuka dengan benar di tengah laut yang bergelombang, dan awak harus dapat bertahan dengan aman meski di tengah rasa mual dan panas.
Misi Artemis menunjukkan masa depan di mana umat manusia akan segera mengunjungi kembali bulan, bahkan menetap dan tinggal di sana. Namun, pada saat yang sama, misi ini juga dengan jelas mengungkapkan apa yang masih harus kita selesaikan dan apa yang harus kita pertimbangkan dengan lebih hati-hati. Bisakah kita mendapatkan pasokan listrik secara stabil di kutub selatan bulan yang bahkan tidak tersentuh sinar matahari? Bagaimana cara mengisi kekosongan Lunar Gateway yang rencananya akan berfungsi sebagai titik transit? Apakah strategi yang terlalu bergantung pada perusahaan swasta adalah pilihan yang tepat? Jika kita mengirim lebih banyak awak ke bulan lebih sering, apakah kapsul kepulangan dan pendarat akan mampu bertahan dengan cukup? Saat kembali ke Bumi, seberapa amankah manusia dapat melewati panas kompresi dan neraka plasma tersebut?
Pertanyaan-pertanyaan ini sama sekali tidak sepele. Jalan menuju bulan adalah jalan menuju masa depan umat manusia yang gemilang, namun di saat yang sama, ini juga merupakan jalan realitas dingin di mana teknologi, keamanan, biaya, dan strategi semuanya saling terkait. Seberapa jauh cara kita pergi ke bulan akan berubah di masa depan? Seberapa makmurnya kehidupan astronot yang tinggal di bulan? Nasib misi Artemis melampaui sekadar keberhasilan eksplorasi ruang angkasa, dan menjadi ujian penting untuk menilai bagaimana umat manusia akan menetap di luar angkasa.
Siapakah penulis Ji Woong-bae? Ia mencintai kucing dan alam semesta. Sejak kecil, setelah menonton 'Galaxy Express 999', ia bermimpi untuk menyebarkan keindahan alam semesta. Saat ini, ia bekerja sebagai profesor asisten di Fakultas Studi Bebas Universitas Sejong, melakukan berbagai kegiatan komunikasi sains seperti ceramah dan menulis. Ia telah menulis buku seperti 'Setiap Hari Satu Potong Alam Semesta', 'Ilmuwan Alam Semesta yang Berbintang', 'Tidak Bisa Pergi Tapi Bisa Tahu', 'Pertanyaan Aneh yang Muncul Saat Melihat Alam Semesta', dan telah menerjemahkan 'Panduan Hitchhiker untuk Menjelajahi Alam Semesta yang Sebenarnya', 'Bagaimana Saya Membunuh Pluto', 'Quantum Life', 'Cosmigraphics', dll.