Letusan Besar Gunung Sinabung 19 Februari 2018

Letusan Gunung Sinabung adalah rutinitas yang telah dijalani Indonesia dalam lima tahun terakhir, tepatnya semenjak 2013 TU (Tarikh Umum). Ini adalah bagian dari episode Letusan Sinabung 2013. Itu adalah letusan magmatis berkepanjangan yang masih terus berlangsung hingga kini. Letusan-letusan itu umumnya berskala kecil, diawali dengan magma segar menumpuk di puncak. Kubah lava pun terbentuk dan kian lama menggemuk. Kubah lava akhirnya longsor menjadi awan panas guguran yang meluncur ke lereng sektor tertentu. Demikian hal ini berlangsung berulang-ulang dan dalam salah satu letusannya sempat merenggut korban.

Gambar 1. Saat-saat rempah letusan dalam kolom letusan besar Sinabung membumbung tinggi mendaki ke langit. Nampak jelas adanya awan Wilson, produk kondensasi uap air di udara akibat penurunan tekanan setempat seiring melintasnya kolom letusan. Diabadikan dari lokasi SPBU Jalan Jamin Ginting kota Kabanjahe, 14 kilometer dari Gunung Sinabung. Sumber: Anonim, 2018 dalam Sutopo Purwo Nugroho, 2018.

Namun tidak demikian pada kejadian Senin pagi 19 Februari 2018 TU. Sinabung lagi-lagi meletus, akan tetapi kali ini bukan letusan biasa. Pada pukul 08:53 WIB Sinabung mendadak meraung. Dari puncaknya rempah letusan nan pekat tersembur hebat pada tekanan cukup tinggi, menghasilkan pemandangan mirip kepalan tangan raksasa yang membumbung tinggi seakan hendak meninju langit. Bersamanya terdengar pula suara gemuruh berkepanjangan yang menakutkan. Panorama menggidikkan ini mengandung hampir semua ciri khas yang hanya terjadi dalam letusan-letusan besar.

Pusat Vulkanologi dan Mitigasi Bencana Geologi (PVMBG) mencatat Gunung Sinabung saat itu menyemburkan kolom letusannya hingga setinggi 5.000 meter di atas puncak, atau hingga 7.500 meter dpl (dari paras air laut rata-rata). Ketinggian tersebut adalah sebelum kolom letusan mulai terpecah dan tersebar mengikuti arah angin. Dalam letusan-letusan sebelumnya, Gunung Sinabung tak pernah disertai suara gemuruh.

Gambar 2. Salah satu potret ikonis dalam peristiwa letusan besar Sinabung 19 Februari 2018. Gunung Sinabung di latar belakang sedang mementaskan drama babak utama dengan mulai runtuhnya kolom letusan ke lereng hingga menjadi awan panas letusan. Di latar depan nampak kepanikan siswa-siswi sebuah sekolah dasar di kaki gunung, di luar zona merah. Sumber: Anonim, 2018 dalam Sutopo Purwo Nugroho, 2018.

Fenomena lain yang juga tak pernah terjadi sebelumnya adalah terbentuknya awan panas letusan (APL). Saat sebagian kolom letusan mulai berjatuhan kembali ke paras Bumi seiring gravitasi, mereka menuruni lereng Gunung Sinabung sektor selatan dan timur sebagai awan panas letusan. Ke arah selatan-tenggara, awan panas letusan ini meluncur hingga sejauh 4.900 meter dalam arah mendatar dari puncak. Sementara ke arah ke arah timur-tenggara, awan panas letusan menyambar hingga sejauh 3.500 meter dari puncak, juga dalam arah mendatar.

Selain awan panas, hujan debu vulkanik pekat dan pasir mengguyur kawasan kaki Gunung Sinabung, menyelimuti sedikitnya tujuh desa di Kabupaten Karo. Selama hampir 2 jam pasca letusan, guyuran debu vulkanik menyebabkan jarak pandang di desa-desa tersebut hanya sebatas 5 hingga 7 meter saja. Suasana pun berubah gulita layaknya malam. Luncuran awan panas dalam skala yang belum pernah terjadi sebelumnya dan hujan debu yang membuat gelap gulita sontak mengagetkan penduduk di sekitar kaki Gunung Sinabung khususnya yang berdekatan dengan zona merah. Kepanikan besar yang belum pernah dialami sebelumnya pun sempat terjadi. Untungnya tak ada korban yang berjatuhan, baik korban luka-luka apalagi korban jiwa.

Sementara itu sisa kolom letusan yang ringan seperti debu vulkanik terus membumbung dan kemudian menyebar ke arah baratlaut-utara dibawah pengarih hembusan angin regional. Debu vulkanik menyebar hingga ke wilayah propinsi Aceh, situasi yang juga belum pernah terjadi sebelumnya. Melimpahnya jumlah debu vulkanik di udara memaksa dibatasinya lalu lintas penerbangan yang lewat di ruang udara sekitar Gunung Sinabung. Sektor barat laut dan sektor utara dari Gunung Sinabung sempat dinyatakan terlarang untuk dilintasi pesawat terbang dalam beberapa jam. Untungnya lalu lintas pesawat terbang di kedua sektor tersebut relatif lengang, tak sepadat sektor timur. Sehingga letusan Sinabung itu tak berdampak pada penutupan bandara Kuala Namu di dekat Medan.

Gambar 3. Zona larangan lalu lintas penerbangan seiring letusan besar Sinabung 19 Februari 2018 seperti dikeluarkan oleh VAAC Darwin. Warna hitam berlaku mulai pukul 16 WIB, warna hijau mulai pukul 22:00 WIB, warna jingga mulai hari berikutnya pukul 04:00 WIB dan warna merah juga mulai hari berikutnya pukul 10:00 WIB. nampak lalu lintas penerbangan di sekitar Gunung Sinabung berdasarkan data FlightRadar24. Sumber: FlightRadar24.com, 2018.

Berubah Sifat?

Tak ada keraguan, hari itu Gunung Sinabung meletus besar. Peristiwa ini didahului rentetan gempa vulkanik sejak 2 hari sebelumnya. PVMBG mencatat jumlah gempa vulkanik Sinabung pada 17 Februari 2018 TU mencapai 17 kejadian, yang terdiri atas gempa vulkanik dalam dan dangkal. Sehari berikutnya jumlah gempa vulkaniknya meroket menjadi 49 kejadian hanya untuk gempa vulkanik dalam saja. Dan pada 19 Februari 2018 TU antara pukul 00:00 hingga 06:00 WIB saja terekam adanya 30 kejadian gempa vulkanik dalam.

Gambar 4. Gunung Sinabung dan lingkungan sekitarnya sehari pasca letusan besar, berdasarkan citra satelit penginderaan jauh Planet Dove milik PlanetLab. Nampak luasnya sebaran debu vulkanik letusan besar ini serta daerah yang terlanda awan panas. Sumber: PlanetLab, 2018.

Sebagai pembanding, sepanjang bulan Desember 2017 TU lalu PVMBG mencatat setiap harinya Gunung Sinabung mengalami gempa vulkanik sebanyak rata-rata 15 kejadian (gempa vulkanik dalam dan dangkal). Maka selama tiga hari berturut-turut menjelang letusan besarnya, gempa vulkanik Sinabung cukup intensif melampaui angka rata-ratanya. Gempa vulkanik selalu berhubungan dengan gerak fluida (magma segar dan gas vulkanik) dari perutbumi menuju kawah atau lubang letusan sebuah gunung berapi.

Intensifnya gempa vulkanik Sinabung selama tiga hari berturut-turut itu mencerminkan tingginya kuantitas fluida yang merangsek ke atas. Semua itu menyebabkan tekanan di dasar kubah lava terbaru Sinabung sangat kuat. Hingga mampu membobol dan menghancurkan kubah lava sekaligus membentuk lubang letusan yang cukup besar di puncak. Pengamatan langsung PVMBG terhadap bentuk puncak Sinabung menegaskan hal tersebut.

Gambar 5. Perubahan panorama puncak Gunung Sinabung akibat letusan besar 19 Februari 2018 TU, diabadikan PVMBG dari lokasi yang sama. Sebelum letusan besar, puncak Sinabung dihiasi kubah lava yang mengandung 1,6 juta meter3 lava segar. Pasca letusan besar, segenap kubah lava tersebut lenyap, digantikan oleh lubang letusan yang cukup besar yang masih berasap. Sumber: PVMBG, 2018.

Letusan besar Sinabung itu demikian bertenaga. Sehingga desing suara infrasonik yang diproduksinya menjalar demikian jauh sampai bisa terdeteksi dari tepian Laut Merah, yang berjarak 6.100 kilometer dari Gunung Sinabung. Tepatnya di Djibouti, pada stasiun infrasonik IS-19 yang menjadi bagian dari jejaring CTBTO (Comprehensive nuclear Test Ban Treaty Organization), lembaga pengawas penegakan larangan ujicoba nuklir global dalam segala matra yang berada di bawah payung Perserikatan Bangsa-Bangsa.

Meski dirancang untuk mengendus gelombang infrasonik produk ledakan nuklir, namun stasiun yang sama juga bisa mendeteksi gelombang sejenis dari sumber lain, baik alamiah maupun buatan. Selain Djibouti, letusan besar Sinabung juga terdeteksi oleh stasiun infrasonik IS-52 di pulau Diego Garcia (Inggris) yang terletak di tengah-tengah Samudera Indonesia. Dan terdeteksi juga oleh stasiun infrasonik IS-6 di pulau Cocos (Australia), yang berjarak 1.600 kilometer dari Gunung Sinabung. Hasil deteksi ini memperlihatkan seperti apa besarnya letusan Sinabung.

Gambar 6. Bagaimana desing infrasonik letusan besar Sinabung 19 Februari 2018 terekam oleh tiga stasiun infrasonik CTBTO, masing-masing di pulau Cocos, pulau Diego Garcia dan yang terjauh di Djibouti. Di bawah nampak infrasonogram dari stasiun pulau Cocos. Dipublikasikan oleh CTBTO Preparatory Commission. Sumber: CTBTO, 2018.

Selain lewat gelombang infrasonik, kedahsyatan letusan besar Sinabung juga tercermin lewat sejumlah liputan satelit. Baik yang memang bertugas di kawasan Asia timur dan tenggara maupun yang kebetulan lewat. Misalnya satelit Himawari-8, satelit cuaca milik Jepang yang menetap pada orbit geostasioner di atas garis bujur 140,7º BT. Citra-citra dari satelit ini, yang diambil setiap 15 menit, memperlihatkan bagaimana debu vulkanik dalam letusan besar Sinabung itu berkembang dan meluas ke arah barat laut dan utara. Hingga menjangkau wilayah propinsi Aceh, hal yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Gambar 7. Letusan besar Sinabung seperti diabadikan pada rangkaian citra satelit Himawari-8 dalam warna nyata (true) sejak pukul 09:00 WIB hingga 12:00 WIB. Nampak debu vulkanik dengan warna kecoklatannya cukup kontras dibandingkan tebaran awan disekitarnya yang putih. Nampak pula bagaimana bentuk dan ukuran debu vulkanik Sinabung yang meluas dari waktu ke waktu. Dipublikasikan oleh Japan Meteorology Agency. Sumber: JMA, 2018.

Analisis Volcanic Ash Advisory Centre (VAAC) Darwin, tim pakar yang bekerja di bawah badan penerbangan sipil internasional dari Perserikatan bangsa Bangsa, menyimpulkan debu vulkanik produk letusan besar ini membumbung hingga ketinggian 16.500 meter dpl. Kesimpulan yang sedikit berbeda dikemukakan tim evaluasi pasca letusan yang berbasis satelit CALIPSO (Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation). Satelit dikelola bersama oleh NASA (Amerika Serikat) dan CNES (Perancis) menunjukkan lima jam pasca letusan besar, puncak debu vulkaniknya bahkan sempat menjangkau ketinggian 18.000 meter dpl. Ketinggian sebesar ini belum pernah terjadi dalam letusan-letusan Sinabung sebelumnya.

Gambar 8. Atas = lintasan satelit Aqua di atas kawasan Gunung Sinabung dalam 5 jam pascaletusan, menyajikan citra dalam warna nyata dari radas MODIS dan hasil pengukuran kadar gas Belerang (SO2). Bawah = Bagaimana debu vulkanik dalam letusan besar Sinabung membumbung tinggi hingga 18.000 meter dpl diungkap lewat penyelidikan satelit CALIPSO yang lewat di atas Sinabung beberapa saat setelah satelit Aqua. Garis hitam menunjukkan tropopause (batas antara lapisan troposfer dan stratosfer). Sumber: Andrew Prata, 2018.

Sebelum letusan besar terjadi, kubah lava yang menduduki ujung lubang letusan Sinabung memiliki volume sedikitnya 1,6 juta meter3. Letusan besar Sinabung menghilangkan seluruhnya. Seperti terlihat pada Letusan Kelud 2014, volume letusan merupakan kombinasi dari volume kubah lava yang nampak di permukaan dengan volume magma segar yang merangsek deras dari perutbumi. Sehingga cukup beralasan untuk mengatakan letusan besar Sinabung menghamburkan setidaknya 2 juta meter3 magma segar. Penyelidikan lebih lanjut akan lebih memastikannya.

Letusan besar Sinabung mengindikasikan ada yang berubah dari gunung berapi yang tak pernah meletus lagi dalam 1.200 tahun terakhir itu. Awalnya erupsi magmatis Sinabung bersifat efusif. Ia ditandai pembentukan kubah lava yang berlanjut ke guguran lava pijar di lereng sekaligus terbentuknya awan panas guguran. Letusan semacam ini dikenal sebagai letusan tipe Merapi. Namun dalam setahun terakhir, Gunung Sinabung mulai memperlihatkan tanda-tanda erupsi eksplosif. Kolom letusan kerap terbentuk dan menyembur hingga ketinggian tertentu, yang dikenal sebagai letusan tipe vulkanian. Letusan besar Sinabung kemarin adalah pemuncak dari erupsi eksplosif tersebut, hingga saat ini. Letusan besar itu memiliki tipe plinian (subplinian).

Apakah Gunung Sinabung sedang berubah?

Referensi

PVMBG. 2018. erupsi Gunung Sinabung tanggal 19 Februari 2018 pukul 08:53 WIB. Pusat Vulkanologi da Mitigasi Bencana Geologi, Badan Geologi, Kementerian Energi dan Sumberdaya Mineral RI. Diakses 21 Februari 2018 TU.

Devy Kamil Syahbana. 2018. komunikasi pribadi.

Andrew Prata. 2018. komunikasi pribadi.

Sutopo Purwo Nugroho. 2018. komunikasi pribadi.

Iklan

Roket Terkuat Sejagat yang Menerbangkan Mobil Termahal

Sebuah sejarah baru nan ganjil tercipta pada Rabu 7 Februari 2018 Tarikh Umum (TU) antara pukul 03:45 WIB hingga 09:30 WIB lalu. Sebuah mobil sport komersial bertenaga listrik berwarna merah melayang di antariksa dekat Bumi. Mobil bermerk Tesla Roadster produksi tahun 2008 TU ini mengedari planet biru kita pada sebentuk orbit lonjong dengan ketinggian bervariasi mulai 184 kilometer hingga 6.953 kilometer, semuanya dari paras air laut rata-rata (dpl). Kemiringan bidang orbitnya terhadap bidang ekuator Bumi, atau inklinasi orbit, adalah 29º. Periode orbitalnya 165 menit, bermakna setiap 2,75 jam sekali mobil sport ini menyelesaikan sekali putaran mengelilingi Bumi.

Gambar 1. Mobil listrik Tesla Roadster dan boneka Starman sesaat setelah mulai meninggalkan lingkungan pengaruh gravitasi Bumi pada Rabu 7 Februari 2018 TU pukul 09:30 WIB. Foto ikonis ini diabadikan dari salah satu kamera yang turut serta dalam penerbangan antariksa Tesla Roadster. Bumi nampak di latar belakang. Sumber: SpaceX, 2018.

Dummy Payload

Mobil sport di beredar orbit Bumi laksana satelit saja sudah cukup ganjil. Ini belum pernah terjadi sepanjang sejarah penerbangan antariksa. Namun keganjilan itu masih ditambah lagi oleh hadirnya sesosok manekin/boneka berjuluk Starman yang mengenakan baju antariksawan dan duduk di sisi pengemudi pada mobil dengan setir kiri ini. Sejumlah kamera, minimal tiga buah, menyoroti Tesla Roadster dan Starman-nya dari berbagai sisi. Semuanya memiliki massa sekitar 1,4 ton. Tatkala sudah mengangkasa, kamera-kamera ini pun menyajikan tayangan liputan langsung yang diunggah ke laman video populer. Seperti terlihat berikut ini :

Tak pelak kehebohan besar pun tercipta dan membelah dunia. Sebagian melihatnya keren dan unik. Sementara sebagian lagi mencibirnya, beranggapan hanya membuang-buang duit sembari menciptakan jenis baru sampah antariksa. Kalangan cendekiawan pun demikian. Sebagian mereka mengkritisi aksi Tesla Roadster dan Starman. Mulai dari mengapa tidak mengirim muatan lebih berharga yang bisa membantu menyokong peradaban manusia modern seperti halnya satelit-satelit buatan, mengingat banyak diantaranya yang masih antri menunggu terbang. Hingga kekhawatiran potensi kontaminasi benda langit lain oleh bakteri bandel yang terbawa dari Bumi, mengingat baik Tesla Roadster dan Starman tidak disterilkan lebih dulu sebelum terbang.

Dalam khasanah penerbangan antariksa, mobil Tesla Roadster dan boneka Starman itu sejatinya hanyalah dummy payload atau muatan inert. Mereka dipilih sebagai bagian unjuk kebolehan penerbangan perdana roket angkut berat Falcon Heavy milik perusahaan Space Exploration Technologies, atau SpaceX. Target uji terbang ini adalah mendemonstrasikan kemampuan roket Falcon Heavy untuk lepas landas, lantas tingkat terbawah (booster) bisa mendarat kembali dengan selamat pada landasan pendaratan masing-masing. Selanjutnya roket tingkat teratas (upperstage) bisa dimatikan dan dinyalakan ulang sesuai kebutuhan berdasarkan orbit tujuan yang ditargetkan. Dengan kemampuan seperti itu, upperstage mampu mengantar muatannya menuju berbagai tingkat orbit. Mulai dari orbit geostasioner hingga orbit heliosentris.

Gambar 2. Roket berat Falcon Heavy saat lepas landas dari landasan nomor 39A yang bersejarah di kompleks Tanjung Canaveral, Florida (AS) pada Kamis 7 Februari 2018 TU pukul 03:45 WIB. Dalam penerbangan antariksa bersejarah ini nampak bagian-bagian struktur roket tingkat dua ini, yang ditambahkan kemudian. Sumber: SpaceX, 2018.

Pilihan Elon Musk, pendiri sekaligus direktur utama dan pemegang saham terbesar SpaceX, akan dummy payload nampaknya bersandar pada pengalaman buruk SpaceX masa silam. Kala mengembangkan roket Falcon 1, SpaceX harus menelan pil pahit saat uji terbang perdana 24 Maret 2006 TU gagal. Meski berhasil lepas landas, namun mesin roket Falcon 1 mendadak mati hanya setengah menit pasca meluncur. Akibatnya muatan mahal berupa satelit FalconSAT-2 milik Departemen Pertahanan AS terpaksa jatuh berdebum mencium Bumi tanpa bisa digunakan lagi. Kegagalan juga menghampiri Falcon 1 pada dua peluncuran berturut-turut berikutnya, masing-masing 21 Maret 2007 TU dan 3 Agustus 2008 TU. Dalam dua peluncuran tersebut roket hancur di udara, membuat satelit-satelit milik Departemen Pertahanan AS dan badan antariksa AS (NASA) turut remuk.

Tidak Dari Nol

Falcon Heavy adalah roket angkut berat produk pengembangan evolutif semenjak 2004 TU. Dalam rancangan terakhirnya ia ditargetkan memiliki kapasitas muatan dalam skala luar biasa. Ia berkemampuan mengangkut 68,3 ton muatan ke orbit rendah (tinggi kurang dari 2.000 kilometer dpl) pada inklinasi 28º. Ke orbit transfer geostasioner (tinggi maksimum 35.900 kilometer dpl) pada inklinasi 27º, Falcon Heavy sanggup mengangkut 26,7 ton muatan. Ke orbit heliosentris (mengelilingi Matahari) dengan tujuan akhir ke orbit Mars, Falcon Heavy sanggup membawa 16,8 ton muatan. Bahkan bila tujuan akhirnya ke orbit Pluto sekalipun, tentu dalam orbit heliosentris, Falcon Heavy masih sanggup mengangkut 3,5 ton muatan. Jadi pada dasarnya ini jenis roket yang mampu mengantar muatan ke bagian manapun tata surya kita.

Kemampuan ini jelas mengesankan, mengingat pesawat ulang-alik AS yang melegenda, kini sudah pensiun, ‘hanya’ sanggup mendorong 27,5 ton muatan ke orbit rendah. Sedangkan bila dibandingkan dengan kapasitas angkut roket-roket berat serupa yang masih aktif pada saat ini seperti Delta IV Heavy, Ariane 5 dan Proton-M, Falcon Heavy masih jauh lebih unggul. Demikian halnya dengan ongkos peluncuran untuk setiap kilogram massa muatan, Falcon Heavy tetap jauh lebih unggul.

Ada dua faktor yang membuat roket Falcon Heavy jauh lebih murah dalam hal ongkos peluncuran ketimbang roket-roket berat sejawatnya. Yang pertama, Falcon Heavy tidaklah dibangun dari nol. Akan tetapi melanjutkan pengembangan roket Falcon 9, kuda beban SpaceX saat ini. Komponen-komponen roket Falcon 9, yang sebagian diantaranya diproduksi industri berskala kecil dan menengah, dapat digunakan juga dalam Falcon Heavy. Struktur Falcon Heavy sendiri pada dasarnya serupa Falcon 9, yakni sebagai roket bertingkat dua. Keduanya sama-sama memiliki booster (lowerstage) dan upperstage. Keduanya juga sama-sama hanya memiliki satu upperstage. Bedanya booster Falcon Heavy berjumlah tiga buah, terdiri dari dua side booster di samping dan satu core booster di tengah. Sementara Falcon 9 hanya memiliki sebiji booster. Namun booster Falcon Heavy sejatinya adalah tiga booster Falcon 9 yang digandeng paralel menjadi satu.

Gambar 3. Roket Falcon 9, tepatnya Falcon 9 FT (Full Thrust), saat mulai mengangkasa dari landasan nomor 40 di kompleks Tanjung Canaveral pada 14 Agustus 2016 TU silam dengan membawa muatan komersial satelit komunikasi JCSAT-16. Sebulan kemudian upperstage-nya mengalami reentry di atas Jawa Timur dan sisa-sisanya jatuh di pulau Madura. Roket berat Falcon Heavy dikembangkan dari roket Falcon 9 ini. Sumber: SpaceX, 2016.

Penggunaan komponen yang sama membuat biaya perakitan Falcon Heavy lebih murah. Namun hal itu juga tak terlepas dari faktor kedua, yakni konsep daya pakai ulang. Selagi Falcon Heavy dirancang di atas kertas, SpaceX juga bereksperimen dengan konsep daya pakai ulang bagi roket Falcon 9. Sejara penerbangan antariksa hingga 2015 TU memperlihatkan daya pakai ulang tak pernah meraup sukses sesuai harapan. Di masa lalu wantariksa (wahana antariksa) ulang-alik menerapkan konsep ini secara parsial. Komponen yang bisa dipakai lagi berulang-ulang adalah dua booster berbahan bakar padat dan pesawat ulang-alik. Sementara tanki bahan bakar eksternal dirancang hanya sekali pakai untuk kemudian dibuang dan hangus dalam proses reentry di ketinggian atmosfer.

Aplikasi konsep daya pakai ulang pada wantariksa ulang-alik merupakan jawaban atas begitu mahalnya ongkos peluncuran roket-roket Saturnus 5 yang menjadi pendahulunya. Akan tetapi wantariksa ulang-alik juga mengemban misi antariksa berawak, yang bisa mengangkut hingga 7 astronot, membuat biaya keamanannya melonjak. Terlebih pasca tragedi meledaknya wantariksa Challenger pada 28 Januari 1986 TU. Maka penghematan yang diidam-idamkan pada wantariksa ulang-alik pun meredup. Peluncuran wantariksa ulang-alik pun akhirnya sama mahalnya dengan Saturnus 5.

Era Baru Penerbangan Antariksa

SpaceX juga menyiasati konsep daya pakai ulang secara parsial, awalnya pada booster. Booster SpaceX memang nampak seperti roket-roket lain umumnya, yakni berupa tabung panjang yang volumenya sangat didominasi bahan bakar dan bahan pengoksid. Bedanya, SpaceX berinovasi menjadikan booster bisa mendarat kembali secara vertikal ke landasan pendaratan tertentu usai menjalankan tugas. Caranya mulai dari membalikkan arah terbang booster menggunakan semburan nitrogen dingin usai menjalani tahap pelepasan (staging). Lantas mengendalikan arah terbangnya melalui empat sirip jala-jala yang bisa dibuka-tutup-putar hingga mereduksi kecepatan lewat penyalaan ulang sebagian mesin roket Merlin 1D. Dan akhirnya memasang empat buah kaki pendarat untuk menyokong booster tetap tegak begitu telah mendarat.

Gambar 4. Diagram implementasi konsep daya pakai ulang (reusability) parsial pada roket Falcon 9. Booster akan didaratkan kembali setelah bertugas, sementara upperstage hanya bisa sekali pakai untuk kemudian dibuang. Roket berat Falcon Heavy juga mengadaptasi konsep daya pakai ulang parsial yang mirip. Bedanya Falcon Heavy harus mendaratkan ketiga booster-nya sekaligus dan mendaratkan pula cangkang-cangkang sungkup muatan dengan selamat. Sumber: SpaceX, 2016.

Ujicoba konsep daya pakai ulang dilakukan dalam sejumlah penerbangan komersial roket Falcon 9 sebagai eksperimen tambahan pasca setiap roket menunaikan tugas utamanya. Setelah mencoba berulang-ulang dengan sejumlah kegagalan, akhirnya SpaceX mencetak sukses lewat variannya, roket Falcon 9 FT (Full Thrust) penerbangan ke-20. Dimana booster mendarat selamat di landasan darat pada 22 Desember 2015 TU pasca mengantar muatan komersial 11 satelit Orbcomm-OG2 ke orbit rendah. Sementara sukses pendaratan misi antariksa ke orbit geostasioner diperoleh dalam penerbangan ke-24 pada 6 Mei 2016 TU lewat peluncuran satelit komunikasi JCSAT-14. Booster mendarat di tengah laut pada sebuah kapal bekas yang didesain ulang sebagai landasan landasan bargas (droneship). Peluncuran satelit geostasioner berikutnya, yakni JCSAT-16, tercatat di Indonesia karena upperstage-nya mengalami reentry di atas Jawa Timur dan sisa-sisanya mendarat di selatan Pulau Madura.

Hingga dua tahun kemudian, tepatnya hingga awal Februari 2018 TU, SpaceX telah sukses mendaratkan 21 buah booster Falcon 9 FT dalam 20 misi antariksa berbeda. Enam diantaranya telah diterbangkan kembali dalam misi antariksa yang lain. Konsep daya pakai ulang pun mulai menjadi rutinitas. Ongkos peluncuran pun mulai bisa ditekan, dimana untuk roket Falcon 9 FT menjadi 30 % lebih murah. Era baru penerbangan antariksa yang menjanjikan biaya lebih murah pun dimulai.

Gambar 5. Momen pendaratan booster roket Falcon 9 FT di landasan bargas di perairan Samudera Atlantik, dalam misi antariksa penerbangan ke-23 yang mengantar muatan kargo CRS-8 ke stasiun antariksa internasional pada 8 April 2016 TU. Keterangan bagian-bagian penting dari komponen kendali pendaratan ditambahkan kemudian. Sumber: SpaceX, 2016.

Kombinasi dua faktor itu membuat biaya pengembangan Falcon Heavy relatif kecil bila dibandingkan roket-roket berat sejenis. Elon Musk dalam satu kesempatan menyatakan SpaceX merogoh kocek hingga sedikit di atas US $ 500 juta guna membangun Falcon Heavy. Seluruhnya dibiayai dari kocek SpaceX sendiri tanpa bantuan pendanaan dari luar.

Meski demikian upaya pengembangan Falcon Heavy harus tertunda berkali-kali. Saat memperkenalkan Falcon Heavy ke publik 2011 TU silam, Musk menyatakan roket berat ini akan siap terbang dua tahun kemudian. Namun beragam masalah teknis menghinggapinya. Pada saat yang sama, berbagai problem juga berkali-kali menerpa pengembangan roket Falcon 9 dan variannya (termasuk Falcon 9 FT). Sementara Falcon Heavy dikembangkan secara paralel dengan Falcon 9. Pada akhirnya, penundaan berlangsung hingga 5 tahun lamanya sebelum Falcon Heavy benar-benar siap diluncurkan.

SpaceX menyiapkan lokasi peluncuran di landasan nomor 39A kompleks Tanjung Canaveral, Florida (AS). Ini adalah lokasi bersejarah yang digunakan dalam peluncuran roket-roket Saturnus 5 (1967-1973 TU) dan selanjutnya digunakan pula dalam peluncuran wantariksa ulang-alik (1981- 2011 TU). SpaceX menyewanya dari badan aeronotika dan antariksa AS (NASA) selama 20 tahun penuh terhitung sejak 2014 TU.

Setelah melewati hari-hari terakhir yang menegangkan, akhirnya roket berat Falcon Heavy pun siap mengangkasa. Saat berdiri tegak di landasan nomor 39A, massa total roket berat Falcon Heavy adalah 1.421 ton. Bagian bawah adalah tiga booster, masing-masing bermesin roket 9 buah, sehingga seluruhnya terdapat 27 buah mesin roket. Jumlah ini hanya bisa dikalahkan oleh roket N1, roket berat era Uni Soviet yang dibangun guna meluncurkan manusia Uni Soviet pertama ke Bulan. Tingkat pertama roket N1 itu memiliki 30 buah mesin roket.

Dua side booster Falcon Heavy ini merupakan booster Falcon 9 FT yang pernah diterbangkan dalam misi antariksa sebelumnya. Sedangkan core boosternya adalah baru, demikian halnya upperstage-nya. Di pucuk upperstage, bertumpu pada sebuah adapter khusus, bertengger muatan Tesla Roadster dan Starman beserta kamera-kameranya. Harga jual Tesla Roadster sekitar US $ 100 ribu. Dengan ongkos peluncuran sekitar US $ 2.200 per kilogram, maka secara keseluruhan Tesla Roadster itu berharga sekitar US $ 3 juta, menjadikannya mobil termahal sejagat. Muatan ini dilindungi oleh sungkup (fairing), sepasang cangkang yang mengatup menjadi satu dan melindungi muatan didalamnya selama penerbangan menembus lapisan atmosfer yang lebih padat.

Saat lepas landas, ke-27 buah mesin roket Merlin 1D menyala penuh menghasilkan daya dorong sekuat lebih dari 2.300 ton. Dorongan ini adalah yang terkuat di antara roket-roket berat aktif pada saat ini. Sepanjang sejarah penerbangan antariksa, daya dorong roket berat Falcon Heavy adalah yang yang terkuat kelima sejagat, setelah roket berat N1, Saturnus 5, Energia dan wantariksa ulang-alik. Hanya saja seluruh roket berat itu telah purna tugas. Ini menjadikan Falcon Heavy sebagai roket terkuat sejagat saat ini.

Menyinkronkan kinerja 27 buah mesin roket berbeda adalah tugas sulit. Sejarah penerbangan antariksa memiliki beberapa pengalaman tak menyenangkan. Paling menonjol adalah yang dialami roket N1. Dalam empat ujicoba penerbangannya, sebagian hingga seluruh 30 mesin roket tingkat pertamanya berjumpa beragam masalah. Mulai dari seluruh mesin mati mendadak hingga sejumlah mesin meledak. Ini berujung pada gagal terbangnya roket secara keseluruhan.

Bahkan dalam satu ujicobanya, tepatnya 3 Juli 1969 TU atau hanya dua minggu sebelum peluncuran Apollo 11, gagalnya mesin-mesin tingkat pertama roket N1 berujung jatuhnya roket berbahan bakar penuh di landasannya. Ledakan dahsyat pun terjadilah, salah satu ledakan non-nuklir terbesar yang pernah tercatat, dengan pelepasan energi sekitar 1 kiloton TNT. Buntutnya program roket N1 dibatalkan dan kelak mesin-mesinnya dijual ke AS). Akan tetapi SpaceX nampaknya telah sanggup mengatasi persoalan tersebut sehingga roket Falcon Heavy pun lepas landas dengan mulus.

Gambar 6. Detik-detik pendaratan dua side booster roket Falcon Heavy pasca menjalani penerbangan perdananya. Keduanya mendarat di landasan daratan dalam kompleks Tanjung Canaveral hanya beberapa kilometer dari landasan nomor 39A tempat Falcon Heavy lepas landas. Keduanya mendarat pada masing-masing titik yang ditentukan, yang berjarak 170 meter satu dengan yang lain. Sumber: SpaceX, 2018.

Dua setengah menit pasca lepas landas, yakni saat mencapai ketinggian kurang dari 100 kilometer dpl, Falcon Heavy mematikan dan melepaskan kedua side booster-nya. Selanjutnya kedua side booster membalik dan mengendalikan arah penerbangan selagi turun kembali ke lapisan atmosfer lebih rendah. Pada setiap booster, 3 dari 9 mesin roketnya dinyalakan ulang selama beberapa saat untuk mengurangi kecepatannya selagi masih di ketinggian. Langkah serupa dilakukan kembali disertai membukanya kaki-kaki pendarat saat side-side booster itu sudah mendekati paras Bumi. Maka hanya dalam 8 menit pasca lepas landas, koreografi manis kedua side booster membuatnya mendarat dengan selamat di landasan darat . Keduanya mendarat di dua titik berbeda yang hanya terpisah jarak 170 meter.

Langkah serupa juga dijalani core booster. Tiga menit setelah lepas landas, pada ketinggian lebih dari 100 kilometer dpl, core booster melepaskan diri dari Falcon Heavy dan mengikuti koreografi serupa side booster tadi. Hanya, karena melepaskan diri di ketinggian lebih tinggi dengan kecepatan lebih besar, maka core booster harus mendarat di landasan bargas yang mengapung di perairan Samudera Atlantik. Sayangnya pengalaman side booster tak terulang. Mengeringnya cairan pematik khusus guna penyalaan ulang mesin roket membuat core booster hanya sanggup menyalakan 1 mesin roketnya saja. Tak cukuplah untuk mengerem. Akibatnya core booster menumbuk paras Samudera Atlantik secepat 500 km/jam yang mematikan. Ia jatuh terhempas sejarak hanya 100 meter dari bargas. Hempasan tumbukan dan puing-puingnya bahkan membuat bargas mengalami kerusakan ringan.

Pasca boosterbooster-nya melepaskan diri mengikuti prinsip dasar penerbangan roket bertingkat, kini Falcon Heavy hanya terdiri dari upperstage dan muatannya saja. Di titik ini sungkup melepaskan diri sembari membuka, menjadi sepasang cangkang. Keduanya lantas mengatur arah dan sikap menggunakan roket-roket kecil yang tertanam di setiap cangkang. Sehingga ketika menurun kembali ke lapisan atmosfer lebih rendah, kedua cangkang sungkup itu memiliki sikap yang benar sehingga tidak hancur. Pada akhirnya keduanya melepaskan parasut supersonik sebagai pengerem, membuatnya cukup pelan kala mendarat di paras air Samudera Atlantik sehingga masing-masing cangkang sungkup tetap utuh dan mengapung. Langkah ini masih menjadi bagian dari jargon daya pakai ulang SpaceX, karena pembuatan sungkup muatan saja bisa menelan ongkos US $ 6 juta.

Lewat di Atas Indonesia

Tiga seperempat menit pasca lepas landas, upperstage menyalakan mesin roketnya selama 5,25 menit penuh. Membuat dirinya beserta Tesla Roadster dan Starman berpindah dari semula mengikuti lintasan balistik menjadi menyusuri orbit sirkular takstabil setinggi 185 kilometer dpl. Dan 28,5 menit pasca lepas landas, kala tiba di atas Afrika Selatan, mesin roket upperstage dinyalakan kembali. Kali ini hanya selama 30 detik, namun cukup untuk mendorong Tesla Roadster dan Starman ke orbit parkir nan lonjong dengan ketinggian bervariasi antara 184 kilometer hingga 6.953 kilometer. Praktis tinggi orbit Tesla Roadster dan Starman menembus sabuk van Allen yang penuh radiasi sebagai pengorbanannya dalam melindungi Bumi. Sejak itu pula Tesla Roadster dan Starman menyedot perhatian dunia. Siaran langsung akan keduanya berjalan selama 4 jam penuh. Meski sesungguhnya Tesla Roadster membawa batere yang sanggup memasok arus listrik mencukupi hingga 12 jam pasca lepas landas.

Gambar 7. Peta lintasan upperstage Falcon Heavy beserta muatannya (Tesla Roadster dan Starman) kala masih menghuni orbit parkir pada 7 Februari 2018 TU antara pukul 03:45 hingga 09:30 WIB. Pada lintasannya yang kedua, mereka sempat lewat di atas Indonesia tepatnya di antara pukul 08:00 WIB hingga 08:30 WIB. Peta digambar oleh Marco Langbroek, astronom amatir Belanda. Sumber: Langbroek, 2018.

Selama menyusuri orbit parkirnya, Tesla Roadster dan Starman sempat lewat di atas Indonesia. Tepatnya di antara pukul 08:00 hingga 08:30 WIB. Tesla Roadster dan Starman melintas dari barat daya menuju timur laut. Awalnya Tesla Roadster dan Starman melintas di atas pulau Lombok (propinsi Nusa Tenggara Barat) sekitar pukul 08:04 WIB. Beberapa menit kemudian tepatnya sekitar pukul 08:15 WIB keduanya sudah melejit jauh sehingga ada di atas pulau Buru (propinsi Maluku). Dan sekitar pukul 08:20 WIB Tesla Roadster dan Starman sudah tiba di atas perairan Raja Ampat (propinsi Irian Jaya Barat) nan elok.

Melintasnya Tesla Roadster dan Starman di atas Indonesia adalah momen terakhir keduanya berada di dekat Bumi. Sebab berselang sejam kemudian SpaceX kembali menyalakan ulang mesin roket upperstage-nya. Kali ini durasinya cukup lama, hingga lebih dari 8 menit, pada tahap yang disebut SOI (Solar Orbit Injection). Dorongan kuat membuat Tesla Roadster dan Starman memiliki kecepatan mencukupi untuk lepas dari kungkungan gravitasi Bumi dan berubah menjadi benda langit buatan pengorbit Matahari dengan orbit heliosentris. Tahap SOI ini dapat disaksikan langsung oleh sebagian benua Amerika khususnya pantai barat AS, negara-negara Amerika Tengah dan Brazil. Mesin roket yang menyala dalam tahap ini nampak sebagai bintik cahaya besar yang cukup terang, lebih terang dari Venus, dan nampak laksana sorot lampu yang bergerak.

Seperti terlihat berikut, berdasarkan rekaman dari Observatorium MMT di University of Arizona (AS), upperstage Falcon Heavy dalam tahap SOI terlihat bergerak dari arah barat ke selatan :

upperstage Falcon Heavy beserta muatannya (Tesla Roadster dan Starman) lalu menempati orbit lonjong dengan periode 1,53 tahun, inklinasi 1º, perihelion 0,986 SA (147,5 juta kilometer) dan aphelion 1,664 SA (248,9 juta kilometer). Ini menempatkan mereka berkeliaran mulai dari lingkungan sekitar orbit Bumi di perihelionnya hingga melambung ke bagian dalam kawasan Sabuk Asteroid Utama di aphelionnya, melampaui orbit Mars. Meski demikian perhitungan menunjukkan mereka takkan singgah dekat-dekat baik ke Mars maupun Bumi hingga berdekade-dekade mendatang. Diperhitungkan pada Kamis 8 Februari 2018 TU pukul 11:20 WIB, Tesla RoadsterStarmanupperstage telah lebih jauh dari orbit Bulan. Pada Senin dinihari 12 Februari 2018 TU pukul 01:00 WIB, Tesla RoadsterStarmanupperstage telah meninggalkan ruang pengaruh gravitasi sistem Bumi-Bulan. Sekitar bulan Juli 2018 TU mendatang Tesla RoadsterStarmanupperstage akan melintasi orbit Mars (namun berjarak puluhan juta kilometer dari planet merah itu) dan pada bulan November 2019 TU akan mencapai titik aphelionnya.

Siaran langsung Tesla Roadster dan Starman berakhir menjelang tahap SOI, meski arus listrik dari baterenya masih mencukupi. Masalahnya adalah jarak yang kian menjauh, sehingga kuat sinyal elektromagnetiknya merosot drastis sebagai fungsi kuadrat terbalik dari pertambahan jarak. Sehingga kekuatan sinyalnya telah merosot dibawah ambang batas yang bisa diterima antenna-antenna SpaceX. Mulai saat itu giliran para astronom mengambil alih, memelototi gerak-geriknya dengan bersenjatakan teleskop-teleskop modern di sejumlah observatorium.

Misalnya observasi dari tim Elecnor Deimos, perusahaan teknologi aeronotika dan antariksa yang bermarkas di Spanyol.Elecnor Deimos merekam gerak Tesla RoadsterStarmanupperstage pada hari Kamis 8 Februari 2018 TU pukul 13:10 WIB pada jarak 520.000 kilometer dari Bumi. Ada juga timVirtual Telescope, mengamati pada hari yang sama mulai pukul 18:10 WIB hingga sejam kemudian dengan memanfaatkan teleskop robotik di Observatorium Tenagra, Arizona (AS). Selanjutnya ada Observatorium Las Cumbres di Cerro Tololo (Chile) yang turut berpartisipasi. Dan masih banyak lagi.

Hasil observasiElecnor Deimos :

Hasil observasiVirtual Telescope:

Hasil observasi Marco Langbroek:

Observasi-observasi para astronom tersebut memperlihatkan bahwa Tesla RoadsterStarmanupperstage kini telah sangat redup, lebih redup ketimbang Pluto. Magnitudo semunya bervariasi antara +17 hingga +18. Variasi ini disebabkan oleh rotasi Tesla RoadsterStarmanupperstage pada sumbunya (tepatnya pada sumbu upperstage) dengan periode rotasi 4,7 menit. Rotasi ini umumnya disebut sebagai barbecue roll, yang biasa dilakukan wantariksa antarplanet sebagai upaya untuk menjaga agar tidak ada bagian yang terpapar sinar Matahari terlalu lama.

Gambar 8. Plot variasi kecerlangan Tesla RoadsterStarmanupperstage berdasarkan observasi Erik Dennihiy (University of North Carolina Chapel Hill) pada 11 Februari 2018 TU. Dari plot ini diketahui bahwa Tesla RoadsterStarman-uperstage berputar pada sumbunya dengan pola barbecue roll pada periode rotasi 4,7 menit. Sumber: Dennihiy, 2018.

Layaknya hal-hal populer lainnya, keputusan SpaceX untuk menerbangkan Tesla Roadster dan Starman ke antariksa dalam uji terbang perdana roket berat Falcon Heavy tak lepas dari pro dan kontra. Meski peran utama Tesla Roadster dan Starman sejatinya hanyalah dummy payload. Akan tetapi di atas pro dan kontra tersebut, ini adalah keputusan yang jenius. Animo besar dunia terhadap tayangan langsung Tesla Roadster dan Starman mengapung di antariksa tak pelak menjadi iklan gratis, atau setidaknya berbiaya cukup murah, dalam memperkenalkan roket Falcon Heavy sebagai roket baru. Ini sangat berbeda dengan langkah-langkah pengenalan roket baru lainnya yang sudah pernah dilakukan, yang terkesan lebih formal dengan standar agak membosankan sehingga jarang menggamit perhatian publik.

Kini praktis sebagian besar dunia mengetahui bahwa telah ada roket Falcon Heavy. Roket berat yang mampu melayani pengantaran muatan untuk beragam jenis orbit, mulai dari orbit rendah dan orbit geostasioner di Bumi hingga ke orbit heliosentris ke sudut manapun dalam tata surya kita. Roket berat ini juga mampu melayani penerbangan antariksa berawak. Jenis penerbangan antariksa yang kini hanya dilayani oleh wantariksa Soyuz (Russia) dan (sedikit diantaranya) oleh wantariksa Shenzou, sementara pesawat ulang-alik sudah purna tugas. Dan yang lebih mengesankan lagi, adalah tawaran biaya penerbangan antariksa yang jauh lebih murah, bahkan termurah untuk saat ini.

Referensi :

SpaceX. 2011. SpaceX Brochure : Falcon Heavy, 9 Agustus 2011. Diakses 10 Februari 2018 TU.

SpaceX. 2018. Falcon Heavy Demonstration Mission, Press Kit, 6 Februari 2018. Diakses 10 Februari 2018 TU.