Tanpa Perang Dingin Takkan Ada Pendaratan Manusia di Bulan

Tahun ini, tepatnya pada 21 Juli 2019 TU (Tarikh Umum) lalu, kita menyongsong setengah abad pendaratan manusia di Bulan dalam dunia yang sudah demikian berubah dan respon yang campur–aduk. Sebagian dari kita terkagum–kagum akan pencapaian ilmu pengetahuan dan teknologi yang menjadi tulang punggung mksi antariksa beresiko tersebut, yang dalam beberapa hal terlalu primitif untuk ukuran masakini. Misalnya, sistem komputer masa itu bertumpu pada prosesor yang selambat siput apabila dibandingkan yang ditanam pada gawai–gawai pintar masakini. Pun kameranya, yang selain lebih lebih berat juga jauh lebih kompleks dibanding kamera berkeping elektronik modern.

Sebaliknya sebagian lainnya mencibir, mencoba denial dan menganggapnya sekedar konspirasi. Pun di Indonesia, negeri yang baru saja melewati tahap demi tahap pemilihan umum 2019, kegiatan elektoral tingkat nasional yang penuh dengan gelimang hoaks. Cacat fotografi di Bulan, besarnya radiasi di sabuk van–Allen hingga kenapa tiada lagi astronot yang mendarat di sana meski sudah berlalu setengah abad lamanya kembali diperbincangkan.

Gambar 1. Pemandangan langka saat roket raksasa Saturnus 5 saat mulai mengangkasa dari landasan peluncuran no. 39A di pusat antariksa Kennedy, Tanjung Canaveral, Florida (Amerika Serikat) pada 16 Juli 1969 TU, diabadikan dari menara peluncuran. Bagian paling atas adalah menara penyelamat, tersambung langsung dengan modul komando wantariksa Apollo 11. Dibawahnya terdapat modul layanan yang berwarna keperakan. Sementara modul pendarat Bulan tersimpan aman dalam sungkup pelindung berbentuk kerucut terpancung, tepat di bawah modul layanan. Sumber: NASA, 1969.

Jarang sekali di antara kita yang mencoba menarik benang merah antara program pendaratan manusia di Bulan dengan dinamika Perang Dingin. Padahal tanpa berkecamuknya Perang Dingin, peristiwa pendaratan manusia di Bulan boleh jadi takkan pernah terjadi hingga masakini. Setidaknya hingga berakhirnya abad ke-20 TU.

Perang Dingin merupakan peningkatan tensi geopolitik yang membentuk perang urat syaraf modern dan mengharu–biru umat manusia sejak usainya Perang Dunia 2 hingga empat dasawarsa kemudian kemudian. Tepatnya sejak 1947 TU hingga tercapainya perjanjian Malta di tahun 1991 TU. Itulah masa tatkala dunia seakan dipaksa memilih untuk berkubu pada salah satu dari dua kekuatan adikuasa. Yaitu blok kapitalis di bawah pimpinan Amerika Serikat atau blok komunis yang digawangi Uni Soviet. Itulah pula rentang masa manakala aneka perseteruan bersenjata berlabel proxy war di antara kedua blok meletus. Mulai dari perang Korea, perang Arab Israel yang berbabak–babak, perang Vietnam, perang sipil Kamboja hingga transisi Orde Lama menuju Orde Baru yang berkuah darah di Indonesia.

Ketertinggalan

Perang dingin juga menjadi masa kala perlombaan senjata didorong jauh menjangkau titik paling ekstrim. Generasi kakek–nenek kita dan kedua orang tua kita menjadi saksi mata betapa kapal–kapal perang menjadi kian tambun yang berdaya gempur kian jauh, langit yang kian riuh oleh lesatan aneka pesawat tempur dan pengebom era jet dan pembangunan senjata–senjata mutakhir berkekuatan dahsyat menggentarkan seperti senjata nuklir. Dan perlombaan antariksa dimana pendaratan manusia di Bulan termasuk didalamnya, adalah turunan langsung dari perlombaan senjata.

Kala John F Kennedy menduduki tahta kepresidenan Amerika Serikat, adikuasa itu nyaris sepenuhnya tertinggal dalam penguasaan antariksa dibandingkan Uni Soviet. Negeri tirai besi, demikian julukan Uni Soviet kala itu, unggul dalam segala hal. Mereka lebih dulu meluncurkan satelit buatan pertama (Sputnik–1), meluncurkan makhluk hidup pertama (anjing bernama Laika), mengorbitkan manusia pertama ke langit (kosmonot Yuri Gagarin) dan bahkan menempatkan perempuan pertama ke orbit (kosmonot Valentina Tereshkova).

Gambar 2. Roket Soyuz-FG saat mulai lepas landas dari Kosmodrom Baikonur (Kazakhstan) pada 18 September 2006 TU mendorong wantariksa Soyuz TMA di hidungnya ke stasiun antariksa ISS. Kecuali sejumlah modifikasi di bagian atas, bentuk dasar roket ini diturunkan dari R-7 Semyorka, rudal balistik antarbenua operasional pertama milik Uni Soviet. Sumber: NASA, 2006.

Kelak mereka pun unggul dalam melakukan perjalanan antariksa pertama (kosmonot Alexei Leonov), mengirimkan wantariksa (wahana antariksa) pendarat pertama ke Bulan dengan selamat (Luna–9) dan mengirim wantariksa pengorbit Bulan pertama yang bekerja baik (Luna–10). Sebaliknya Amerika Serikat terseok–seok dan hanya unggul dalam hal fotografi Bumi pertama dari langit (Explorer 6) serta peluncuran teleskop landas–antariksa pertama (Orbital Solar Observatory).

Kennedy juga melihat Amerika Serikat tertinggal dalam kancah penguasaan rudal balistik antarbenua (ICBM/inter continental ballistic missile), jenis senjata roket baru berhulu ledak nuklir yang berkekuatan menggentarkan. Baik di Amerika Serikat maupun Uni Soviet, pengembangan rudal balistik antarbenua merupakan turunan senjata V-2/A-4 yang dibangun Jerman di masa Perang Dunia 2. Namun Uni Soviet melangkah lebih maju meski mereka tak memboyong insinyur-insinyur top Jerman pascaperang sebagaimana yang dilakukan Amerika Serikat. Analisis badan–badan intelejen menunjukkan hingga tahun 1963 TU Uni Soviet akan memiliki 1.500 butir ICBM, jauh melampaui Amerika Serikat yang diperkirakan baru akan sanggup membangun 130 ICBM saja.

Uni Soviet telah mendemonstrasikan kemampuannya dalam membangun R-7 Semyorka (SS-6 Sapwood), rudal balistik antarbenua operasional pertama di dunia. Awalnya R-7 mampu menghantam sasaran sejauh 6.000 km saat uji terbang di bulan Agustus 1957. Setahun kemudian Soviet bahkan mampu meningkatkan kemampuannya sehingga bisa menjangkau jarak 13.000 km. Soviet pun bereksperimen lebih lanjut dengan memodifikasi R-7 sebagai kuda beban pendorong Sputnik–1 dan wantariksa berikutnya ke orbit. Turunan teknologi rudal balistik R-7 inilah yang tetap dipergunakan hingga saat ini sebagai keluarga roket Soyuz yang mencetak rekor sebagai roket yang paling banyak diluncurkan, yakni lebih dari 1.840 peluncuran sejak 1966 TU. Roket Soyuz sekaligus merupakan roket yang paling andal dan termurah, khususnya sebelum tibanya era roket Falcon 9 dari SpaceX.

Keunggulan dalam hal penguasaan teknologi dan jumlah rudal balistik antarbenua tak sekedar mendemonstrasikan superioritas Soviet. Itu juga menciptakan kekhawatiran ketidakseimbangan kekuatan militer, yang secara langsung mengancam kepentingan Amerika Serikat dan sekutunya. Perasaan inferior itu tak hanya menjangkiti pucuk pimpinan Amerika Serikat, namun juga meluas hingga ke lapisan–lapisan masyarakat. Dan Kennedy ingin membalikkan situasi itu.

Gambar 3. SLBM, varian rudal balistik antarbenua yang diluncurkan dari kapal selam. Peluncuran rudal Trident yang berdaya jangkau 7.400 km ini adalah bagian dari ujicoba peluncuran 9 Oktober 1984 TU. Rudal diluncurkan dari kapal selam nuklir SSBN 658 Mariano G Vallejo milik Angkatan Laut Amerika Serikat. Sumber: US Navy, 1984.

Pertimbangan geopolitik dan strategis militer itulah yang menjadi landasan Kennedy menetapkan program pendaratan manusia di Bulan sebagai salah satu tujuan nasional Amerika Serikat yang baru. Orang Amerika Serikat harus mendarat di Bulan dan kembali lagi ke Bumi dengan selamat sebelum dekade 1960–an Tarikh Umum berakhir. Begitu tekatnya, berapapun biayanya. Program penerbangan antariksa Amerika Serikat pun bertransformasi dari sekedar upaya ala kadarnya berbumbu persaingan antar angkatan dalam tubuh militer menjadi sebuah usaha tersistematis dan massif di bawah administrasi sipil baru bernama NASA dengan tujuan sangat jelas : Bulan.

Program Apollo

Tembakan senapan runduk menutup usia Kennedy secara tragis di jalanan kota Dallas, Texas, pada 22 November 1963 TU. Namun bangunan dasar penerbangan antariksa Amerika Serikat tak berubah meski presidennya silih berganti. Lewat Program Ranger (1961–1965) yang setengah babak–belur, Amerika Serikat mendapatkan pelajaran berharga dalam mengorganisasi pengiriman wantariksa tak berawak ke Bulan. Program Surveyor (1966–1968) menumbuhkan dan melipatgandakan rasa percaya diri, dimana wantariksa tak hanya sekedar memotret namun juga memetakan sebagian wajah Bulan secara sistematis. Baik Program Ranger maupun Program Surveyor meletakkan anak–anak tangga yang dibutuhkan bagi Program Apollo, payung bagi pendaratan manusia Amerika Serikat di Bulan.



Gambar 4. Sebagian besar astronot Program Apollo dalam kesempatan reuni yang langka di NASA Johnson Space Center, Houston (Amerika Serikat) pada 21 Agustus 1978 TU menjelang paparan program antariksa ulang-alik Amerika Serikat. Astronot-astronot yang mendarat di Bulan dilabeli dengan angka merah, sementara yang mengorbit Bulan ditandai dengan angka kuning. Sumber : NASA, 1978.

Neil Armstrong dan Edwin Aldrin memang menjadi dua orang pertama yang menapakkan kaki di Bulan. Akan tetapi tak hanya mereka saja yang pernah berkeliaran di wajah sang candra. Secara keseluruhan terdapat dua belas orang yang pernah mendarat dan mengeksplorasi Bulan. Empat diantaranya masih hidup hingga saat ini. Sebaliknya juga ada dua belas orang pula yang pernah meninggalkan orbit Bumi guna mengorbit sang candra, dengan empat diantaranya telah berpulang.

Di balik langkah–langkah ke–24 orang tersebut, terhampar upaya pengerahan sumber daya manusia dan finansial dalam skala raksasa yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dan belum pernah terulang lagi hingga masakini.

Fisika pendaratan manusia di Bulan dapat disederhanakan sebagai upaya memacu kecepatan sampai hampir melepaskan diri dari pengaruh gravitasi Bumi sembari mengarah ke kedudukan Bulan. Upaya tersebut akan mewujud dalam sebentuk orbit sangat lonjong (ellips) dengan titik terjauh dalam pengaruh kuat gravitasi Bulan. Selanjutnya giliran memperlambat kecepatan hingga bisa memasuki orbit Bulan dan lantas mendarat di paras Bulan dengan lembut.

Dalam praktiknya fisika pendaratan manusia di Bulan menyediakan tiga metode, yakni metode pendaratan langsung, metode perakitan di orbit Bumi dan metode perakitan di orbit Bulan. Metode pendaratan langsung bisa mengirimkan wantariksa berawak tiga astronot langsung ke permukaan Bulan dengan roket berkekuatan tinggi. Namun roket yang dibutuhkan bakal sangat besar. NASA pernah menyiapkan konsep roket Nova, yang diproyeksikan mampu mengangkut 74 ton muatan ke permukaan Bulan. Akan tetapi dengan bobot diperhtungkan hampir 4.500 ton saat peluncuran, Nova dipandang tidak layak secara teknis dan ongkos pembangunannya bakal sangat mahal.

Metode perakitan di orbit Bumi (EOR/earth orbit rendezvous) dipandang lebih murah, tetapi juga lebih kompleks. Pada dasarnya metode ini merupakan variasi dari metode pendaratan langsung, dimana komponen-komponen wantariksanya diluncurkan satu persatu ke orbit rendah Bumi untuk kemudian digandengkan satu dengan yang lain. Peluncuran tambahan harus dilakukan pula guna mengisi bahan bakar roket transfer yang bakal mendorong wantariksa yang sudah tergabung itu ke orbit Bulan. NASA memperhitungkan dibutuhkan 10 hingga 15 peluncuran dengan menggunakan roket Saturnus 1 yang sedang dibangun dan memiliki kapasitas angkut 9 ton ke orbit rendah.

Metode ini tidak menjadi pilihan, selain karena dipandang terlalu kompleks, juga ada kekhawatiran akan penguasaan teknologi penggandengan di langit (orbital rendezvous). Meski kekhawatiran terakhir itu terbukti tak beralasan setelah NASA mengujicobanya lewat misi antariksa berawak di bawah tajuk Program Gemini dengan hasil memuaskan.

Pada akhirnya metode ketiga-lah, yakni perakitan di orbit Bulan (LOR/lunar orbit rendezvous) yang dipilih. Selain yang termurah, metode ini juga hanya membutuhkan satu kali peluncuran roket sehingga jauh lebih efisien. Dengan metode ini pula diperhitungkan impian Kennedy dapat dilaksanakan sebelum dasawarsa 1960-an Tarikh Umum berakhir dengan tenggat waktu yang lebih rasional.

Lewat metode ini maka wantariksa Bulan terbagi atas modul komando, modul layanan dan modul pendarat. Modul pendaratnya dapat dibuat lebih kecil dan dirancang hanya beroperasi di lingkungan bergravitasi rendah seperti Bulan. Ketiganya diluncurkan secara bersama-sama dalam satu roket. Kala tahap transfer ke Bulan dimulai, ketiga modul itu pun digandengkan membuat ketiga astronot memiliki ruang gerak lebih leluasa selama 3 hari mengarungi langit saat berangkat ke Bulan.

Baru setibanya di orbit Bulan, modul pendarat memisahkan diri dan melaksanakan tugas pendaratan di Bulan dengan dua astronot. Usai bertugas, sebagian modul ini (khususnya bagian atas) akan mengangkasa kembali untuk bergandengan dengan modul komando. Begitu kedua astronot dan sampel-sampel batuan/tanah Bulan telah dipindahkan ke modul komando, sisa modul pendarat pun dilepaskan di orbit Bulan. Hanya modul komando inilah yang akhirnya kembali ke Bumi sementara modul layanan dilepaskan di orbit Bumi.

Gambar 5. Sketsa sederhana yang menggambarkan perbedaan besar ukuran wantariksa antara metode pendaratan langsung dengan metode perakitan di orbit Bulan. Dalam metode pendaratan langsung, modul komando dan modul layanan harus didaratkan di Bulan sehingga membutuhkan bahan bakar yang sangat banyak. Konsekuensinya roket pendorongnya harus sangat berat. Sebaliknya dalam metode perakitan di orbit Bulan, hanya modul pendarat saja yang akan mendarat di Bulan. Sehingga roket pendorongnya dapat lebih kecil. Sumber: NASA, 1979.

Sangat Mahal

Pilihan terhadap metode perakitan di orbit Bulan membuat NASA memutuskan membangun roket raksasa Saturnus 5, roket terbesar dan terkuat yang pernah dibuat manusia hingga masa kini. Sebagai roket bertingkat tiga yang menjulang setinggi 111 meter dan bobot 2.900 ton, Saturnus 5 memiliki kapasitas angkut 140 ton ke orbit rendah Bumi (ketinggian 170 km). Kapasitas tersebut mencukupi guna mendorong gabungan modul pendarat Bulan, modul layanan dan modul komando berbobot 30 ton ditambah roket transfer yang bobotnya 90 ton.

Daya dorong akumulatif 3.600 ton timbul kala kelima mesin roket jumbo di tingkat pertamanya dinyalakan. Gabungan kelima mesin itu sungguh rakus, menyedot tak kurang dari 12,5 ton campuran kerosen dan pengoksid dalam tiap detiknya. Daya dorong yang luar biasa itu membuat sensor–sensor pengukur gempa bumi yang berada di segenap daratan Amerika Serikat riuh bergetar manakala roket raksasa ini mulai mengangkasa dari landasan nomor 39A di kompleks peluncuran Tanjung Canaveral, Florida.

Meski telah memilih metode yang paling murah dan paling efisien, begitupun Program Apollo membuat Amerika Serikat harus merogoh koceknya dalam-dalam. Sempat terbelalak menatap usulan anggaran hampir US $ 90 milyar (berdasarkan nilai mata uang 2018) diajukan ke meja kerjanya di Gedung Putih, Kennedy lalu menandatanganinya tanpa banyak cingcong. Kelak anggaran program pendaratan manusia di Bulan membengkak hingga US $ 158 milyar. Itu belum terhitung anggaran Program Ranger (US $ 1 milyar) dan Program Surveyor (US $ 3 milyar). Bayangkan saja, untuk setiap peluncuran roket raksasa Saturnus 5 dibutuhkan dana US $ 1,16 milyar. Sementara Program Apollo meluncurkan 13 roket Saturnus 5 sepanjang periode 1967 hingga 1975 TU.

Gambar 6. Modul pendarat Bulan dari Apollo 11, beberapa jam setelah pendaratan berlangsung, diabadikan oleh Neil Armstrong. Nampak Edwin Aldrin sedang membuka ruang bagasi guna mengeluarkan instrumen ilmiah yang hendak dipasang di Bulan. Sumber: NASA, 1969.

Gambar 6. Modul pendarat Bulan dari Apollo 11, beberapa jam setelah pendaratan berlangsung, diabadikan oleh Neil Armstrong. Nampak Edwin Aldrin sedang membuka ruang bagasi guna mengeluarkan instrumen ilmiah yang hendak dipasang di Bulan. Sumber: NASA, 1969.

Jika kita rupiahkan, anggaran Program Apollo setara dengan Rp 2.200 trilyun (berdasarkan kurs 2018). Sehingga ongkos tiket setiap astronot yang terbang ke Bulan saat itu mencapai Rp 91 trilyun.

Selain dana luar biasa besar, Amerika Serikat juga mengerahkan sumber daya manusia terbaiknya dalam skala yang belum pernah ada. Pada puncaknya Program Apollo mempekerjakan 400.000 orang yang melibatkan 20.000 firma industri dan universitas di segenap penjuru. Di bawah pimpinan Wernher von Braun, pionir peroketan kelahiran Jerman yang bermigrasi ke Amerika Serikat di akhir era Perang Dunia 2, semua itu ditujukan membangun roket raksasa Saturnus 5 dengan modul pendarat, modul layanan dan modul komandonya beserta sistem komunikasi jarak jauh Bumi dan Bulan.

Mobil Bulan

Peluncuran Apollo 11 menyedot perhatian yang sangat besar. Lebih dari sejuta orang berjejalan di tepi pantai dan tepi jalan raya pada jarak yang aman dari landasan nomor 39A. Tokoh-tokoh penting sipil dan militer, termasuk para menteri, gubernur negara bagian, beberapa walikota, duta-dutabesar negara tetangga dan anggota Kongres hadir di panggung kehormatan menyaksikan peluncuran tersebut. Sekitar 25 juta warga Amerika Serikat menyaksikannya lewat siaran langsung stasiun-stasiun televisi. Dunia kian memperhatikannya manakala Armstrong menapakkan kaki di Bulan, disusul Edwin Aldrin. Meski hanya 21,5 jam di paras Bulan dengan hanya 2,5 jam diantaranya yang benar-benar digunakan untuk mengekplorasi wajah sang candra.

Penerbangan Apollo berikutnya tak pernah meraih perhatian sebesar yang diterima Apollo 11. Histeria massa tak terlihat dalam penerbangan Apollo 12 (14 – 24 November 1969 TU), meskipun peluncurannya jauh lebih dramatis (dihempas angin kencang 152 knot dan 2 kali disambar petir) serta mencatat prestasi baru sebagai pendaratan presisi pertama. Penerbangan Apollo 13 (11-17 April 1970 TU) sempat hendak bernasib serupa, sebelum tragedi meledaknya tanki Oksigen yang melumpuhkan total modul layanan menyedot perhatian besar. Misi antariksa berawak ke Bulan pun berubah menjadi misi penyelamatan para astronot. Dan pilihan metode perakitan di orbit Bulan menjadi salah satu kunci penyelamat. Modul pendarat yang nganggur memungkinkan para astronot memodifikasinya sebagai sekoci penyelamat sepanjang sisa misi antariksa yang nyaris berubah bencana itu.

Misi Apollo 14 dan misi-misi antariksa berawak ke Bulan berikutnya (hingga yang terakhir Apollo 17) dipandang sebagai rutinitas NASA belaka. Apollo 14 (31 Januari – 9 Februari 1971 TU) masih melanjutkan eksplorasi Bulan dengan berjalan kaki. Mulai misi Apollo 15 (26 Juli – 7 Agustus 1971 TU), NASA memanfaatkan mobil Bulan sebagai bagian eksplorasi. Mobil Bulan memungkinkan astronot menjelajah lebih jauh ketimbang berjalan kaki. Pada misi Apollo 15, mobil Bulan menempuh jarak hinga 27,8 km. Pada misi Apollo 16 (16-27 April 1972 TU), mobil Bulan menempuh jarak sedikit lebih pendek yakni 27,1 km. Dan pada misi yang terakhir yakni Apollo 17 (7 – 19 Desember 1972 TU), mobil Bulan menempuh jarak yang terjauh hingga 35,74 km. Apollo 17 sekaligus menjadi satu-satunya misi pendaratan manusia di Bulan yang membawa seorang astronot sipil. Yaitu ahli kebumian bernama Harrison Schmitt.

Mengalahkan Soviet

Dipandang dari perspektif politik dan strategi militer, program pendaratan manusia di Bulan pada dasarnya telah mencapai kulminasinya pada misi Apollo 11. Imajinasi bahwa Amerika Serikat telah menang dalam balapan manusia menuju ke Bulan menguasai dunia masa itu. Selepas itu perhatian mulai menyurut dan penerbangan antariksa berawak ke Bulan dipandang mulai menjadi rutinitas, terkecuali pada misi Apollo 13. NASA sendiri telah merencanakan 10 misi pendaratan manusia di Bulan, namun mereka pun mengantisipasi kemungkinan pemotongan anggaran.

Gambar 7. Perbandingan model roket Saturnus 5 milik Amerika Serikat (kiri) dengan roket N-1 milik Uni Soviet (kanan). 13 peluncuran roket Saturnus 5 berlangsung sukses meski dua diantaranya dihinggapi masalah teknis, sementara seluruh peluncuran roket N-1 berujung gagal. Sumber: Anonim, 2011.

Dan benarlah demikian. Di masa kepresidenan Nixon-lah nasib Program Apollo berakhir. Selain dihadapkan pada intensitas Perang Vietnam yang kian meningkat, kian mahal dan makin tak populer di dalam negeri, secara personal Nixon tak menyukai gemuruh penerbangan antariksa yang gemanya terlalu membahana layaknya Program Apollo. Nixon memang menyaksikan para astronot Amerika Serikat satu persatu mendarat di Bulan. Namun ia juga yang mengayunkan kapak pemotong anggaran NASA. Sehingga Program Apollo pun harus berakhir di Apollo 17 dengan Apollo 18 hingga Apollo 20 harus dibatalkan. Seolah meramalkan masa depan, Nixon berujar takkan lagi ada manusia yang mendarat di Bulan hingga abad ke-20 TU berakhir. Ia memang benar.

Nixon memang mengakhiri sebuah era yang dibiayai anggaran berskala raksasa dan ditenagai oleh sumber daya manusia yang tak kalah luar biasa. Sebuah era yang menjadi penanda bahwa Amerika Serikat telah mengungguli Uni Soviet dalam kancah eksplorasi manusia di Bulan. Tanpa tanding.

Di Uni Soviet, walaupun menampakkan kesan enggan berkompetisi sesungguhnya mereka diam–diam juga berupaya mendaratkan manusia di Bulan. Lewat dekrit Nikita Khruschev pada 1964 TU, negeri beruang merah itu memasang tahun 1967 TU sebagai tenggat waktu pendaratan kosmonotnya di Bulan. Tenggat itu lalu direvisi mundur setahun menjadi 1968. Namun dana yang terbatas, desain bangunan roket yang sangat kompleks, berpulangnya sang maestro Sergei Korolev (yang secakap von Braun) secara mendadak pada awal tahun 1966 dan gagalnya ujicoba penerbangan roket Bulannya secara berturut–turut membuat kosmonot Soviet tetap berkutat di titik nol. Tak pernah berhasil pergi ke Bulan.

Salah satu kegagalan yang menyesakkan terjadi hanya dua minggu jelang penerbangan Apollo 11. Roket N–1, sang raksasa bertingkat 5 dengan tinggi 105 meter dan bobot 2.750 ton yang dirancang bakal menjadi kuda beban Soviet ke Bulan, gagal terbang. Hanya 10 detik pasca lepas landas, manakala baru mencapai ketinggian 100 meter, mendadak 29 mesin roket tingkat pertamanya mati. Hanya tersisa sebuah mesin saja yang berfungsi normal. Akibatnya roket terberat kedua sedunia dengan daya dorong terbesar (4.600 ton) itu pun kembali mencium Bumi, meledak dan terbakar hebat selama berjam–jam kemudian hingga menghancurkan landasannya.

Gambar 8. Saat-saat roket raksasa N-1 mulai mengangkasa dari kosmodrom Baikonur, Kazakhstan (saat itu Uni Soviet). Kemungkinan dalam uji terbang yang kedua (3 Juli 1969 TU) atau yang ketiga (26 Juni 1971 TU). Sumber : Smithsonian, 2019.

Bencana ini menandai satu dari empat kegagalan ujicoba terbang roket N–1 selama kurun 1969 hingga 1972 TU. Setelah menyaksikan 12 astronot Amerika Serikat sukses mengeksplorasi Bulan, akhirnya Leonid Brezhnev sang supremo Soviet pasca Nikita memutuskan lempar handuk. Pada tahun 1974 TU ia menghentikan segenap upaya negara beruang merah itu untuk mengirim kosmonotnya ke Bulan. Dunia baru mengetahui semua cerita ini berbelas tahun kemudian, manakala Perang Dingin sudah berakhir dan Uni Soviet tepat di pintu keruntuhan.

Versi singkat artikel ini dipublikasikan di Kompas.com

Kabel Menjuntai dan Listrik pun Memble

Separuh Jawa bagian barat mendadak gulita pada Minggu 4 Agustus 2019 TU (Tarikh Umum) malam seiring peristiwa padam listrik massif (blackout atau power outage) yang berlangsung sejak pukul 11:50 WIB. Sebanyak 22 juta pelanggan di tiga propinsi (Banten, DKI Jakarta dan Jawa Barat) terdampak olehnya. Peristiwa ini berlangsung hingga sekitar 30 jam, meski di beberapa tempat durasinya lebih panjang hingga dua hari kemudian yang sempat diselingi pulihnya aliran listrik dalam sesaat.

Padamnya listrik massif ini berdampak cukup luas. Di ranah transportasi, fasilitas transportasi publik ikonik Jabotabek seperti KRL (kereta rel listrik) dan MRT (moda raya terpadu) terpaksa berhenti. Gardu-gardu otomatis di pintu-pintu tol juga lumpuh dan transaksi pun kembali ke tunai. Di ranah bisnis, potensi kerugian Rp 200 milyar sudah membayang di sektor ritel. Jaringan perbankan dan internet pun terhambat berat, menyebabkan banyak ATM (anjungan tunai mandiri) tak bisa diakses. PLN sendiri, sebagai penyedia layanan listrik tunggal, dikabarkan bakal merogoh koceknya dalam-dalam, hingga senilai Rp 865 milyar, untuk memenuhi kompensasi atas padamnya listrik massif ini.

Skala pemadaman ini adalah yang terbesar dalam sistem interkoneksi Jawa-Bali sejak 2005 TU. Pada 18 Agustus 2005 TU juga terjadi padam listrik massif yang berdampak pada 120 juta orang. Hanya saja durasi pemadamannya terbatas selama 3 jam. Padam listrik massif yang jauh lebih besar, karena meliputi segenap Jawa-Bali, terjadi pada 17 Agustus 1991 TU malam. Durasinya juga selama 3 jam. Hanya di daerah-daerah dimana terdapat pasokan listrik lokal dan tak bergantung pada pasokan PLTU Suralaya saja yang tak terpengaruh. Padam listrik massif berikutnya terjadi pada 13 April 1997 TU yang berlangsung selama 10 jam.

Gambar 1. Peta sederhana sistem interkoneksi Jawa-Bali. Nampak lintasan paralel pantura dan pansela Jawa Tengah. Masing-masing lintasan terdiri atas dua jalur SUTET. Awal reaksi berantai yang menimbulkan padam listrik massif ditengarai berasal dari lintasan pantura Jawa Tengah, tepatnya di sisi barat kota Semarang. Sumber: PLN, 2019.

Interkoneksi

Untuk peristiwa dengan skala sebesar kejadian padam listrik massif 4-5 Agustus 2019 TU kemarin, tentu ada banyak faktor yang berkontribusi. Tak mungkin hanya ada satu faktor tunggal saja yang menjadi penyebabnya. Di sini saya hanya mengupas salah satu dari sekian banyak faktor yang memungkinkan, khususnya dari sudut pandang fisika. Namun sebelum masuk ke bagian itu, lebih dulu perlu dipahami bagaimana sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali pada saat ini. Saya menyarikannya dari beberapa sumber, terutama dari tulisan mas Aldi di media sosial facebook-nya.

Sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali merupakan suatu sistem tenaga listrik yang menggabungkan seluruh pembangkit listrik di pulau Jawa dan Bali beserta segenap gardu induknya melalui saluran transmisi yang bertujuan untuk melayani beban yang ada pada semua gardu induk yang terhubung. Sistem ini menjamin tersedianya penyaluran tenaga listrik secara terus-menerus meskipun kepadatan bebannya cukup tinggi dan meliputi pada area yang cukup luas. Keandalannya dapat dipegang dan kualitasnya pun tinggi. Meski di sisi lain sistem interkoneksi ini pun mengandung kelemahan, mulai dari biayanya yang tinggi hingga kerentanannya apabila salah satu atau beberapa pembangkit listrik yang berpartisipasi mengalami gangguan sehingga harus lepas (trip) dulu untuk sementara. Gangguan itu berpotensi pada kolaps-nya sebagian atau bahkan seluruh sistem.

Pada saat ini sistem interkoneksi listrik Jawa-Bali bertumpu pada dua lintasan paralel, masing-masing lintasan pantai utara (pantura) dan lintasan pantai selatan (pansela) Jawa. Setiap lintasan masih terdiri atas dua jalur SUTET (saluran udara tegangan ekstra tinggi) 500 kilovolt (500.000 volt). Filosofi dari dua jalur ini adalah salah satunya berfungsi sebagai cadangan untuk yang lain apabila mengalami gangguan. Lewat empat jalur SUTET inilah daya listrik yang diproduksi terutama di Jawa Tengah dan Jawa Timur disalurkan ke arah barat, menuju DKI Jakarta dan sekitarnya sebagai daerah dengan beban listrik terbesar. Tentunya setelah kebutuhan masing-masing propinsi terpenuhi.

Dengan cara itulah Jawa Timur memasok 1.277 megawatt 1.034 megawatt listrik ke sistem interkoneksi yang melintasi Jawa Tengah. Dan setelah melewati Jawa Tengah sistem interkoneksi tersebut masih membawa 1.387 megawatt 2.088 megawatt daya listrik menuju Jawa Barat dan DKI Jakarta. Daya sebesar itu dibagi ke dalam dua lintasan. Lintasan pantura Jawa Tengah menyalurkan 940 megawatt 1.586 megawatt listrik sementara lintasan pansela Jawa Tengah kebagian menyalurkan 491 megawatt 475 megawatt listrik.

Kabel SUTET terbuat dari logam yang memiliki kemampuan konduktor (penghantar listrik) namun juga memiliki hambatan listrik. Dua hal berbeda ini yang menentukan seberapa besar daya listrik yang bisa dialirkan melalui kabel SUTET. Besarnya tegangan yang melewati kabel SUTET memang telah dipatok sebagai tegangan ekstra tinggi 500 kilovolt, yang dipilih guna mereduksi sebesar mungkin potensi terjadinya kehilangan daya listrik seiring transmisi di sistem interkoneksi. Maka seberapa besar daya listrik boleh dialirkan menentukan seberapa besar kuat arus dalam kabel SUTET. Umumnya kuat arus listrik yang diperkenankan mengalir dalam kabel SUTET sebesar 2.000 Ampere. Dengan demikian satu jalur SUTET hanya diperkenankan menyalurkan maksimal 1.000 megawatt daya listrik saja.

Sebagai konduktor yang memiliki hambatan listrik, kabel listrik juga menghasilkan panas. Panas diproduksi oleh hambatan listrik yang dimilikinya dan bergantung kepada kuat arus yang mengalir dalam kabel. Pada kabel listrik yang terbuka seperti umum dijumpai di Indonesia, produksi panas diperbolehkan hingga batas tertentu saja. Yakni sepanjang panas tersebut dapat didinginkan dengan cara ditransfer ke lingkungan (udara) untuk mencapai keseimbangan termal.

Pemuluran Kabel

Masalah timbul manakala daya listrik yang mengalir melebihi batasan. Sehingga kuat arus didalam kabel SUTET pun menjadi lebih besar, yang berakibat pada produksi panas lebih besar pula hingga melampaui kemampuan pendinginannya. Karena kabel SUTET terbuat dari logam, pertambahan panas bakal membuatnya mengalami ekspansi termal. Terjadilah pemuaian yang besarnya sebanding dengan pertambahan suhu, yang mewujud sebagai memanjang atau mulurnya kabel SUTET. Karena ditopang oleh menara-menara transmisi (tinggi 40 meter), maka kombinasi antara ekspansi termal dan gravitasi membuat kabel SUTET akan mulai menjuntai di antara dua menara.

Masalah tersebut kian kompleks manakala di bawah bentangan kabel SUTET terdapat obyek pengganggu. Misalnya pucuk pepohonan. Kala kabel SUTET yang kian menjuntai bersua dengan pucuk pepohonan, terjadilah lucutan listrik disertai suara ledakan mirip petir. Di saat yang sama kuat arus yang mengalir dalam kabel akan berosilasi cukup besar yang sontak memicu aktifnya relai pelindung. Relai yang aktif segera memutus jalur tersebut demi melindungi diri dari potensi kerusakan lebih besar. Dan daya listrik yang seharusnya mengalir melalui jalur tersebut pun terpaksa dialihkan ke jalur lain, atau bahkan malah distop.

Itulah yang diindikasikan terjadi di dusun Malon, kelurahan Gunungpati, kota Semarang (Jawa Tengah) sekitar 2 menit sebelum padam listrik massif terjadi. Di sekitar koordinat 7º 05′ 54″ LS 110º 21′ 34″ BT, kabel SUTET terbawah yang sedang menjuntai akhirnya bertemu atau sangat berdekatan dengan pucuk-pucuk pohon tanaman budidaya. Terjadilah lucutan listrik. Penduduk setempat melihat kilatan cahaya, disusul nyala api dan suara ledakan hingga empat kali berturut-turut sejak pukul 11:27 WIB hingga 11:48 WIB. Tak lama kemudian padam listrik massif pun terjadi.

Gambar 2. Dusun Malon, kelurahan Gunungpati, kota Semarang (Jawa Tengah) pada citra Google Earth. Nampak posisi menara SUTET bagian dari lintasan paralel pantura Jawa Tengah. Ellips putus-putus menandakan lokasi dimana lucutan listrik terjadi yang ditandai kilatan cahaya, nyala api dan suara ledakan mirip petir. Sumber: Sudibyo, 2019.

Dalam kasus dusun Malon ini, panjang kabel SUTET yang menggantung di antara dua menara bersebelahan adalah 450 meter. Kabel terbuat dari tembaga, logam dengan koefisien muai panjang 0,000017 /º C pada temperatur lingkungan 20º C. Anggaplah produksi panas akibat beban berlebih yang diterima jalur SUTET ini menyebabkan kabel memiliki suhu 100º C. Pada suhu tersebut maka kabel mengalami pemuluran menjadi sepanjang 450,5 meter. Penambahan panjang inilah yang membuat kabel mulai menjuntai.

Tentu saja, kabel menjuntai akibat panas internal yang berujung terjadinya lucutan di dusun Malon hanya salah satu faktor. Masih tersisa pertanyaan, misalnya mengapa daya yang tersalur lewat jalur ini bertambah sehingga kabel bertambah panas? Lalu mengapa lucutan menyebabkan dua jalur SUTET sekaligus kolaps? Selanjutnya mengapa 940 megawatt 1.287 megawatt daya listrik yang semula melewati lintasan pantura Jawa Tengah beralih begitu saja ke lintasan pansela Jawa Tengah? Sementara di lintasan ini hanya tersedia satu jalur SUTET yang aktif, satunya lagi masih dalam perawatan terjadwal. Dengan satu jalur aktif yang sudah mengangkut 491 megawatt 979 megawatt daya listrik, tambahan 940 megawat 1.287 megawatt daya listrik yang dialihkan begitu saja dari lintasan pantura yang kolaps bakal sangat membebani hingga membuat lintasan pansela Jawa Tengah pun menyusul kolaps. Dan masih banyak pertanyaan lainnya.

Semoga tim penyelidik gabungan Kementerian ESDM – Polri – Kementerian BUMN mampu menelusuri akar permasalahan yang membuat padam listrik massif ini terjadi, termasuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut. Agar bencana serupa tak lagi terulang di masa depan.

Pembaharuan : Data Teknis

Kawan di PLN membagikan outline data teknis terkait peristiwa lucutan di dusun Malon yang telah dipaparkan di atas. Sebelumnya, angka-angka daya listrik yang ditransfer dari Jawa Timur ke barat dan juga dari Jawa Tengah ke barat adalah berdasarkan pada posisi data pukul 10:00 WIB. Menjelang pukul 11:27 WIB, yakni tepat sebelum terjadi lucutan listrik yang pertama, daya listrik yang ditransfer dari Jawa Tengah ke barat mencapai 2.266 megawatt. Ini masih berada di bawah ambang batas stabilitas 2.300 megawatt. Dari daya listrik sebanyak itu, sejumlah 1.287 megawatt disalurkan melalui lintasan pantura Jawa Tengah tepatnya melalui dua jalur SUTET aktif. Sementara sisanya 979 megawatt disalurkan lewat lintasan pansela Jawa Tengah yang pada saat itu hanya memiliki satu jalur SUTET aktif (satunya lagi masih dalam perawatan). Listrik yang dialirkan memiliki kuat arus 842 Ampere dengan frekuensi 49,9 Hz yang stabil baik di ujung timur maupun ujung barat sistem interkoneksi ini.

Lucutan pertama di dusun Malon terjadi pada pukul 11:27 WIB. Perekam data PLN mendeteksi terjadinya lonjakan arus listrik hingga sebesar ~4.000 Ampere yang kemudian turun kembali lewat osilasi eksponensial gayut waktu ke posisi 842 Ampere. Dalam lucutan pertama ini baik jalur kesatu maupun jalur kedua SUTET masih tetap aman. Lucutan kedua terjadi pada pukul 11:45 WIB, yang menimbulkan lonjakan kuat arus listrik hingga sebesar 3.410 Ampere. Jalur kedua SUTET langsung kolaps sementara jalur kedua tetap aman. Lucutan ketiga dan keempat terjadi pada pukul 11:48 WIB, masing-masing hanya berselisih 4 detik. Dalam dua lucutan tersebut, arus listrik masing-masing melonjak ke posisi 4.870 Ampere dan 4.638 Ampere. Tepat 3 detik kemudian jalur kesatu SUTET pun kolaps. Kolaps-nya kedua jalur ini menyebabkan daya listrik sebesar 1.287 megawatt sontak berpindah ke lintasan pansela Jawa Tengah.

Gambar 3. Sekuens peristiwa lucutan listrik di dusun Malon seperti yang terekam dalam Gardu Induk Pemalang dan Ungaran. Terjadi empat peristiwa lucutan sejak pukul 11:27 WIB hingga 11:48 WIB yang pada akhirnya menyebabkan lintasan pantura Jawa Tengah kolaps. Sumber: PLN, 2019.

Kolaps-nya lintasan pantura Jawa Tengah membawa akibat sangat serius dalam upaya menjaga stabilitas frekuensi. Tepat 3 detik pasca kolaps, frekuensi arus listrik di ujung timur (yang tercatat di Gardu Induk Banyuwangi-Gilimanuk) melambung ke 51,43 Hz sementara di ujung barat (yang tercatat di gardu Induk Suralaya) anjlok ke 48,35 Hz. Terjadi selisih 3 Hz, yang seharusnya tak boleh terjadi. Dalam dua menit pasca kolaps, frekuensi arus listrik di ujung timur telah stabil di angka 50,7 Hz. Sebaliknya di ujung barat yang semula sempat melonjak ke posisi 49,24 Hz terus menurun ke 47,11 Hz. Penurunan frekuensi secara konsisten ini menyebabkan sejumlah pembangkit listrik akhirnya melepaskan diri (trip) secara otomatis dari sistem interkoneksi sebagai bagian dari sistem proteksi. Akibatnya padam listrik massif pun terjadi.

Gambar 4. Terjadinya separasi frekuensi listrik dalam sistem interkoneksi Jawa-Bali menyusul kolaps-nya lintasan pantura Jawa seperti yang terekam dalam Gardu Induk Banyuwangi dan Suralaya. Normalnya tidak boleh terjadi perbedaan frekuensi di titik manapun dalam sistem interkoneksi. Sumber: PLN, 2019.

Berikut adalah foto-foto dari pepohonan di dusun Malon yang terlibat dalam proses lucutan listrik. Sejumlah tanda lewatnya arus listrik terlihat di pepohonan tersebut, mulai dari ranting yang menghangus hingga kulit pohon yang tersayat memanjang.

Gambar 5. Pepohonan yang teraliri arus listrik dalam serangkaian kejadian lucutan listrik di dusun Malon tepat menjelang padam listrik massif di pulau Jawa. Nampak jejak aliran arus listrik dalam bentuk sayatan panjang di kulit pohon (panah kuning) dan ranting yang hangus (panah merah). Sumber: PLN, 2019.

Referensi:

Marsudi. 2005. Pembangkitan Energi Listrik. Jakarta : Erlangga.

Stevenson. 1983. Analisa Sistem Tenaga Listrik. Jakarta : Erlangga, edisi keempat.

PLN. 2019. Gangguan Partial Blackout Sistem Jawa Bali 4 Agustus 2019.

Gempa Pelabuhan Ratu, Sebuah Catatan Singkat

Gambar 1. Peta intensitas getaran dari Gempa Pelabuhan Ratu 2 Agustus 2019 (magnitudo 7,4) menurut BMKG

Hingga 2 jam pasca Gempa Pelabuhan Ratu 2 Agustus 2019, tak terdeteksi adanya usikan khas tsunami pada stasiun-stasiun pasangsurut BIG (Badan Informasi Geospasial) terdekat, yakni stasiun Pelabuhan Ratu (Jawa Barat) dan stasiun Binangeun (Banten). Laut terlihat normal seperti biasanya. Patut disyukuri, mengingat berdasarkan kedudukan lokasi episentrum dan durasi gempa yang lumayan lama sempat membuat saya menerka mungkin ini jenis gempa unik yang dikenal sebagai slow-quake atau tsunami-earthquake. Yakni jenis gempa yang bsa memproduksi tsunami lebih besar ketimbang skala gempanya itu sendiri.

Dengan magnitudo 7,4 menurut rilis awal BMKG, maka gempa ini melepaskan energi 1,89 megaton TNT (setara 95 butir bom nuklir Nagasaki) yang merambat sebagai gelombang seismik. Energi totalnya tentu jauh lebih besar lagi, namun nggak perlu lah disinggung di sini. Yang jelas gempa ini bersumber dari area seluas 75 x 27 kilometer persegi. di area tersebut terjadi pematahan kerak bumi yang menimbulkan pergeseran rata-rata 260 cm (dengan pergeseran maksimal 330 cm). Pergeserannya besar? Ya. Namun mekanisme sumber gempanya (beachball) didominasi oleh pematahan mendatar (strike slip).

Komponen pergeseran vertikal sangat kecil. Dalam hitungan pak Widjo Kongko (dan saya juga setuju), hanya sekitar 5 cm saja. Dengan pergeseran vertikal yang kecil maka andaikata pergeseran tersebut juga mencapai dasar Samudera Indonesia di atas sumber gempa, deformasi dasar laut yang terjadi bakal sangat kecil. Usikan kolom air laut diatasnya pun bakal sangat kecil sehingga tsunami tak terbentuk. Keyakinan pribadi bahwa gempa ini tak menimbulkan tsunami juga datang dari lamanya durasi gempa, yang mengindikasikan bahwa sumber gempa tersebut relatif dalam. Hampir segenap tsunami merusak yang dibangkitkan oleh gempa bumi memiliki gempa dengan sumber yang dangkal / sangat dangkal.

Tentu saja, semua ini hanya bisa dituliskan dalam beberapa waktu pascagempa. Ya 2 jam untuk saya sendiri, di tengah sok sibuk ini dan itu serta data lebih lengkap telah berdatangan dari sana sini Namun jika anda misalnya bertugas di ruang operasi Sistem Peringatan Dini Tsunami Indonesia (InaTEWS) di gedung BMKG Kemayoran, Jakarta, dimana sahabat saya pak Daryono bertahta, anda hanya punya waktu lima menit untuk menganalisis sebelum menyebarluaskan informasi. Ya hanya lima menit, dengan data yang masih terbatas. Sistem peringatan dini tsunami Indonesia memang dirancang harus cepat, mengingat kajian-kajian menunjukkan banyak pesisir Indonesia yang hanya punya waktu kurang dari 15 menit sebelum terjangan tsunami datang manakala sumber gempanya berada persis di hadapannya. Bahkan dalam kasus khusus seperti di Palu 2018 lalu, tsunami menggempur pantai hanya dalam tempo 3 menit (!).

Semoga Gempa Pelabuhan Ratu 2019 ini tidak menelan korban. Pelajaran yang bisa diambil, bagi saya pribadi, tetaplah waspada namun jangan berlebihan. Manakala kelak ada gempa bumi lagi dengan peringatan dini tsunami-nya, cermati daerah-daerah mana saja yang tergolong Waspada dan Siaga. Kita yang berada di luar daerah itu silahkan tetap waspada, namun tak perlu ikut-ikutan mengungsi.