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.

Mendongengi Pendongeng Geologi, Mengenang Rovicky Dwi Putrohari (1963-2019)

“Hambok aku diewangi,” begitu perbincangan pertama saya dan pakdhe dalam beberapa jam setelah kami berbagi nomor ponsel per-email. Ya, lawan bicara saya adalah almarhum Rovicky Dwi Putrohari, sang pendongeng kebumian legendaris yang baru berpulang itu. Perbincangan itu berlangsung pada medio Juni 2006, sekira 2 atau 3 minggu selepas Gempa Yogya 2006 nan mengharu-biru. Bencana yang menyayat hati, saya bersama banyak saudara menyaksikan langsung kala bumi laksana diguncang angkara. Malapetaka yang merenggut nyawa 6.234 orang, membuat 36.299 orang lainnya luka-luka berat maupun ringan serta memaksa lebih dari 1,5 juta orang menjadi pengungsi seiring rusaknya 616.458 unit bangunan di Bantul, Klaten, kota Yogyakarta, Kulonprogo dan Gunungkidul.

Gambar 1. Pertemuan terakhir dengan pakdhe dalam satu forum kebencanaan di Yogyakarta, medio Oktober 2018 TU. Dari kiri ke kanan adalah mas Budi (Muhammadiyah Disaster Management Centre), pak Suharko (geolog, kawan karib pakdhe), pakdhe, saya dan mas Fahmi (geolog muda yang baru pulang dari kota Palu). Dokumentasi pribadi.

Di sela-sela kegiatan ber-relawan, iseng saya kirimkan ringkasan hasil perhitungan energetika Gempa Yogya ke Dongeng Geologi. Energetika itu mengupas seberapa besar energi seismik Gempa Yogya 2006 sekaligus menjadi bantahan bencana itu adalah ulah kotor tangan-tangan manusia. Karena butuh senjata nuklir berkekuatan besar untuk bisa melepaskan energi sebesar Gempa Yogya dan jelas bakal ada efek samping detonasi nuklir yang tak bisa dinegasikan, mulai tsunami hingga masalah pencemaran radiasi nuklir. Saat itu memang berkembang hoaks adanya tangan-tangan jahat yang meledakkan senjata nuklir di dasar laut di selatan Parangtritis hingga memproduksi Gempa Yogya. Perhitungan energetika serupa pernah saya kerjakan pada momen Gempa Aceh 2004 nan fenomenal itu. Meski hasilnya dibagi terbatas ke sejumlah sejawat (dan sepi tanggapan), sementara versi yang lebih lunak (yang tak berhias aneka angka dan persamaan matematika) sambil lalu saya kirim ke satu koran Jawa Tengah (dan entah bagaimana ceritanya malah naik cetak).

“Ngewangi pakdhe? Lah apa ndak nguyahi segara?” Ya, saya selalu memanggilnya pakdhe sedari awal perkenalan kami. Sebaliknya panggilan untuk saya-lah yang berubah-ubah laksana gayut alur evolusi geologis. Mulai dari thole yang jadi ciri khasnya, hingga mas dan belakangan malah pak. Diajak membantu sang pendongeng geologi yang saya kagumi, yang tulisan-tulisan di blognya saya ikuti bertahun-tahun terutama semenjak peristiwa Gempa Aceh 2004? Itu laksana menggarami lautan. Ngajari wong pinter. Lagipula energetika gempa bumi bukanlah perkara sulit. Itu sekedar memainkan kalkulator pada persamaan umum Gutenberg-Richter (log E = aM + b) yang telah diderivasikan ke berbagai bentuk. Diikuti seni mengubah besaran satuan.

Saya lebih menyukai penggunaan satuan kiloton TNT maupun megaton TNT karena lebih ‘nendang,’ lebih kontekstual. Bukannya Joule apalagi Erg yang relatif ‘kering.’ Kiloton/megaton TNT banyak digunakan dalam cabang ilmu fisika energi tinggi dan awalnya digunakan menjelaskan kekuatan ledakan nuklir. Bom nuklir yang meluluhlantakkan Hiroshima memiliki energi 12 kiloton TNT, sementara kembaran-beda-bentuk -nya di Nagasaki berkekuatan 20 kiloton TNT. Belakangan satuan ini digunakan pula dalam ilmu kebencanaan, misalnya mendeskripsikan besarnya energi letusan gunung berapi maupun gempa bumi/tsunami.

Di sisi lain saya saat itu hanya ingin menulis. Cuma berhasrat menata kata dalam guratan pena. Berharap bisa menuangkan penat dalam hati. Sembari merintis jalan menuju cahaya, mencari kekuatan penyembuh bagi luka dalam jiwa setelah anugerah kehidupan yang susul-menyusul. Kata seorang sejawat, menulislah agar tak ada lagi bisul dalam sukma. Bukan untuk berargumen atau berdebat dalam koridor sains tertentu guna mencari kebenaran ilmiah. Apalagi mengunduh popularitas.

Aku belajar geologi di Yogya lalu lanjut studi geofisika di Depok, tukasnya. Bahasan energi adalah makanan sehari-hari. Tapi aspek energi yang kupahami ya melulu seluk-beluk minyak bumi, gas alam dan batubara. Kadang geotermal. Bagaimana gempa terjadi, aku tahu mekanismenya. Aku bisa jelaskan tentang sesar (patahan), gejala-gejalanya dan kemungkinan pergerakannya. Tapi ya hanya sebatas itu. Tidak dengan aspek energinya. Berapa besar energi seismik yang dilepaskan? Berapa besar energi total gempa itu (istilah kerennya momen-seismik)? Seberapa besar fraksi energi yang berubah menjadi getaran dan bagaimana intensitas getarannya? Berapa yang berubah menjadi energi tsunami? Apakah energi sebesar itu bisa dipicu dari luar dengan tetap mempertahankan prinsip kekekalan energi? Itu semua di luar pengetahuanku.

Gambar 2. Diagram sederhana sumber Gempa Yogya 2006 berdasarkan analisis episentrum gempa-gempa susulan dan interferometri satelit. Pematahan pada sesar Oya melepaskan energi yang merambat kemana-mana, terutama melalui sesar Siluk sebagai jalan tol-nya. Bentang lahan lunak di antara sesar Opak dan sesar Progo tergetarkan hebat hingga mengalami amplifikasi getaran. Kerusakan terparah terjadi di sini. Sumber: Tsuji dkk, 2009 digambar ulang Sudibyo, 2015.

Geologi memandang gempa bumi hanya dari satu sisi, sedangkan peristiwa gempa bumi sendiri jelas multidimensi pengetahuan. Baik ilmu alam maupun sosial. Memandang gempa bumi dalam berbagai dimensi membuat kita bisa tahu fenomena itu secara lebih komprehensif. Untuk saat sekarang, itu bisa mengeliminasi hoaks yang tak berkeruncingan dan membantu menenangkan khalayak. Dalam jangka panjang, semoga membantu anak cucu kita dalam menyiapkan diri menghadapi peristiwa yang sama. Karena gempa bumi selalu berulang di satu lokasi setelah sekian waktu. Dan thole kan ngerti, geologi kadang sulit memberi penjelasan jika tak dibantu kacamata bersudut pandang lebih lebar.

Makanya astronomi pernah menjadi kacamatanya, tukas saya sambil mengutip cerita Alfred Wegener. Kami pun ngakak. Ya, Alfred Wegener sang pencetus gagasan pengapungan benua yang menjadi pondasi tektonik lempeng, sejatinya seorang astronom. Dialah yang pertama kali menyadari kemiripan bentuk pesisir timur benua Amerika bagian selatan dengan pesisir barat benua Afrika sebagai kepingan puzzle yang bisa dipersatukan. Maka pada tahun 1912 TU Wegener pun mengungkapkan gagasan pengapungan benuanya, hanya untuk melihatnya ‘dibantai’ habis-habisan oleh para pesohor dunia ilmu kebumian saat itu. Butuh waktu hampir setengah abad kemudian atau dua dasawarsa selepas berpulangnya Wegener dalam ekspedisi kutub utara, setelah melalui serangkaian survei bawahlaut Samudera Atlantik dan survei magnetik, untuk menyatakan Wegener memang benar. Benua-benua memang saling mengapung dan bergerak. Segenap kerak bumi kita yang padat dan kaku itu mengapung di atas bubur panas sangat kental yang dipenuhi gerakan berskala besar arus konvektif. Itulah lapisan selubung (mantel) Bumi. Dan dahulu semua benua pernah menjadi satu, sebagai superbenua Pangaea.

Berhari kemudian ada saudara mampir ke rumah mengangsurkan koran sembari nyengir menyebalkan. Di halaman depan bagian bawah terpampang artikel energetika Gempa Yogya berciri khas tulisan saya, lengkap dengan foto bertampang culun dalam ukuran kecil. Astaga! Ini kan yang kemarin kukirim ke Dongeng Geologi? Dikutip utuh bulat-bulat, plek-jiplek kata orang Kebumen. Pakdhe ketawa saja saat kami berbincang per telepon, memaparkan betapa kenalan jurnalisnya tertarik dengan lika-liku perbincangan seputar Gempa Yogya 2006 dan telah mohon izin untuk dimuat secara bersambung.

Gambar 3. Saat-saat tsunami Pangandaran 2006 menggempur kolam PLTU Bunton, Cilacap (Jawa Tengah). Tsunami ini dibangkitkan oleh Gempa Pangandaran 17 Juli 2006 (magnitudo 7,7) yang terjadi 45 menit sebelumnya. Gempa tersebut merupakan gempa-lambat sehingga meproduksi tsunami besar. Sumber: PLTU Bunton, 2006 dalam Lavigne, 2007.

Pancawarsa pasca perkenalan kami menjadi masa yang amat sibuk dan juga produktif bagi Dongeng Geologi. Sejumlah fenomena alam terjadi secara beruntun. Sebutlah Gempa Pangandaran 2006 yang tsunamigenik dan bersifat gempa-lambat (tsunami-earthquake) sehingga nyaris tak terasa getarannya, namun tanpa diduga samudera mendadak bergelora dalam sejam pascagempa. Juga Gempa Solok 2007, gempa ganda (doublet) yang sama energetiknya dengan Gempa Yogya 2006 dan meninggalkan banyak retakan tanah menarik di sekitar Danau Singkarak. Lantas Gempa Bengkulu 2007, yang meletup di zona megathrust Sunda di Sumatera terutama pada segmen Mentawai bagian selatan. Gempa yang menjadi bagian dari dekade teror gempa Sumatera (dalam istilah geolog legendaris pak Danny Hilman Natawidjaja) dan diduga adalah babak pertama dari perulangan doublet gempa megathrust 1797 – 1833.

Ada juga Gempa Laut Jawa 2007, episentrumnya berdekatan dengan Jakarta dan getarannya mengguncang luas seantero pulau Jawa, sebuah ciri khas gempa intralempeng berhiposentrum sangat dalam. Meski episentrumnya ada di lepas pantai utara Jawa, uniknya getarannya justru menyebabkan puluhan rumah rusak di Cianjur yang berada di pesisir selatan Jawa. Si ‘intra’ lain datang menerjang dua tahun kemudian dalam dua kejadian, tepatnya pada bulan September 2009. Diawali Gempa Tasikmalaya 2007 pada senja menjelang buka puasa, yang memicu tanah longsor Cikangkareng yang menewaskan puluhan orang. Disusul Gempa Padang 2009, hanya beberapa hari selepas Idul Fitri. Ratusan nyawa meregang dalam peristiwa gempa yang sama sekali tak diduga dan bukanlah bagian dekade teror gempa Sumatera. Dan berikutnya Gempa Mentawai 2010 naik ke panggung, sebuah gempa-lambat tsunamigenik dengan getaran yang ringan namun diikuti terjangan tsunami besar yang merenggut nyawa hampir 500 orang.

Bencana gempa bumi di mancanegara tak kalah menarik perhatian Dongeng Geologi. Sebut saja Gempa Wenchuan 2008 di sudut barat China, yang meletup di area konservasi kawanan panda. Gempa darat sangat kuat akibat patahnya sesar Longmenshan itu menelan korban jiwa tak kurang dari 60.000 orang. Lalu Gempa megathrust Chile 2010, yang sedikit lebih kuat ketimbang Gempa Nias 2005. Gempa yang melepaskan tsunami ke sekujur pesisir Samudera Pasifik, mulai dari California (AS) hingga Jepang dan Russia. Demikian halnya Gempa Hati 2010, gempa kuat yang tidak begitu besar namun menohok langsung ibukota sebuah negara miskin berpenduduk padat. Korban jiwa yang jatuh tak kurang dari 100.000 orang. Meski pemerintah Haiti sendiri mengklaim korban jiwa mencapai 316.000 orang, angka yang dianggap terlalu dibesar-besarkan untuk tujuan tertentu.

Dan yang paling fenomenal tentulah Gempa megathrust Tohoku-Oki 2011 di Jepang, yang setara kuatnya dengan gempa Aceh 2004. Gempa yang melepaskan tsunami raksasa ke seantero pesisir Samudera Pasifik dan merenggut nyawa tak kurang dari 16.000 orang. Tak sekedar merenggut korban jiwa, gempa itu juga memicu aneka krisis di Jepang. Yang paling menonjol tentulah krisis nuklir di keempat reaktor nuklir PLTN Fukushima Daichi. Keempatnya kehilangan aliran pendingin seiring putusnya catudaya listrik akibat matinya generator oleh terjangan tsunami. Reaktor-reaktor yang memanas, meleleh dan (sebagian) berujung pada ledakan Hidrogen menjadi panorama menggidikkan yang menghantui dunia.

Selain peristiwa gempa bumi, letusan sejumlah gunung berapi pun menggamit minat. Misalnya Gunung Merapi, yang letusannya pada 2006 TU meluncurkan awan panas dan lava pijar hingga mengubur bunker Kaliadem. Gunung Merapi meletus kembali empat tahun berikutnya, dengan letusan aneh yang menyebal dari kebiasaan umum. Letusan Merapi 2010 menjadi amukan gunung berapi terdahsyat di Indonesia dalam kurun seperempat abad terakhir, semenjak letusan Gunung Galunggung. Dua letusan itu diselingi oleh letusan Gunung Kelud di tahun 2007. Letusan ini semula dikhawatirkan bakal sangat merusak, seperti hikayat amukan Gunung Kelud sebelumnya. Tapi semesta raya selalu punya cara sendiri dalam menggoda kita manusia. Di tahun itu Gunung Kelud ternyata hanya menyembulkan gundukan kubahlava dari danau kawahnya secara berangsur-angsur hingga sebesar bukit. Tanpa ada pasir dan debu vulkanik menghujani kawasan sekitar. Tujuh tahun berikutnya barulah Gunung Kelud kembali ke perilaku aslinya dengan letusan dahsyat katastrofik, meremukkan kubahlavanya berkeping-keping dan melontarkannya ke langit untuk kemudian membedaki separo pulau Jawa.

Pakdhe selalu hadir dalam peristiwa-peristiwa tersebut. Tak hanya sebatas satu, kerap pakdhe menghadirkan rentetan artikel berkesinambungan bagi satu peristiwa. Semua tersaji dengan gayanya yang khas: ringan, renyah, bernas dan hidup. Tak seperti umumnya artikel ilmiah populer yang melulu datar dan kering dengan sedikit nuansa. Tak heran, meski terdapat sekian banyak blogger yang menggumuli popularisasi ilmu kebumian, perlahan namun pasti pakdhe menjadi selebriti. Pesohor geologi. Media darling. Kunjungan ke Dongeng Geologi pun melonjak pesat. Hingga pakdhe wafat sudah menyentuh angka 9 juta kunjungan, jauh di atas blog saya (Ekliptika) yang baru berkutat di angka 700 ribuan.

Gambar 3. Lubang Letusan Kelud 2014 di dalam kawah aktif Gunung Kelud, nampak masih berasap dan kering pascaletusan. Sebelum 2007 TU lubang ini tergenangi air sebagai danau kawah Kelud. Setelah 2007 TU danau kawah menghilang hampir sepenuhnya, digantikan oleh gundukan kubahlava sebesar bukit. Sumber: PVMBG, 2014.

Dalam masa tersebut pula diskusi kami menjadi kian intensif dengan memanfaatkan semua media yang memungkinkan. Mulai dari email dan media sosial saat itu (terutama facebook), telepon hingga layanan pesan singkat (SMS). Tak jarang kami masih berdiskusi hingga lepas tengah malam. Seperti kala Letusan Merapi 2010. Hingga sehari sebelum erupsi terjadi, kami mulai menyadari akan terjadi peristiwa yang tak biasa. Saat itu energi seismik akumulatif Merapi membumbung tinggi hingga tiga kali lipat energi pra-letusan Merapi 2006. Akan tetapi secara visual tak terlihat perubahan berarti di puncak selayaknya peristiwa letusan-letusan sebelumnya. Saya sudah khawatir akumulasi energi luar biasa besar itu akan keluar dari Gunung Merapi dalam tempo singkat sebagai erupsi eksplosif yang melepaskan gelombang kejut (shockwave), hempasan udara bertekanan sangat tinggi dan menjalar cepat yang khas pada kejadian-kejadian eksplosif. Berhari-hari hari kemudian kekhawatiran itu terbukti. Dan hingga Desember 2010, amukan Gunung Merapi telah melepaskan 27 megaton TNT energi, yang tak pernah terjadi dalam letusan-letusan Merapi sebelumnya (kecuali 1930).

Namun minat pakdhe tak hanya sebatas itu. Fenomena geologi lainnya pun menggamitnya untuk dibahas di Dongeng Geologi. Paling menonjol adalah kejadian semburan lumpur di dekat area pengeboran eksplorasi Lapindo Brantas di Porong, Sidoarjo (Jawa Timur). Peristiwa yang kini dipahami sebagai erupsi gunung lumpur (mud volcano) terbesar di dunia. Begitu intensifnya diskusi didalamnya sampai-sampai pakdhe memutuskan membuat spin-off Dongeng Geologi. Lahirlah blog khusus bertema HotMudFlow. Diskusi, pertarungan ide dan gagasan hingga otot-ototan argumentasi pun berlangsung seru di HotMudFlow. Baik dari kutub yang berpendapat mud volcano ini sebagai bencana alam yang dipicu getaran Gempa Yogya 2006, hingga kutub yang berargumen mud volcano ini sebagai kecelakaan industri akibat kelalaian manusia. Sependek amatan saya inilah satu-satunya platform yang secara konsisten dan berkelanjutan membahas kejadian mud volcano Sidoarjo hingga bertahun-tahun. Bukan sekedar hangat-hangat tahi ayam.

Minat pakdhe pun berkembang meluas. Bagaimana mataair zamzam eksis di kotasuci Makkah disertai cekungan air tanah yang menopang, dikupasnya dalam artikel yang ringan namun berkelas dan berbobot. Beliau juga tertarik pada hal-hal di luar lingkup ilmu kebumian seperti beberapa hal yang saya pelajari, mulai dari aneka benda langit hingga bagaimana cara kerja semesta raya beserta realitas fisik didalamnya. Dalam ranah ini saya laksana mendongengi sang pendongeng.

Peristiwa-peristiwa Gerhana Matahari dan Gerhana Bulan dikupas dan didokumentasikannya dengan baik. Dan sebagai sosok Muslim, pakdhe secara khusus menaruh perhatian besar bagaimana fenomena-fenomena alam (baik dalam astronomi maupun geologi) bisa dideskripsikan dalam rangka mempertebal keimanan. Termasuk dalam diskursus penentuan awal bulan Hijriyyah dan penyatuan kalender Hijriyyah di Indonesia, bidang khusus yang di kemudian hari saya garap dengan serius dan formal.

Gambar 4. Rekaman naik-turunnya paras (permukaan) air laut saat peristiwa Tsunami Selat Sunda 2018. Nampak paras laut yang tadinya mengalami kenaikan secara bertahap dan lama mendadak naik dan turun dalam tempo jauh lebih singkat, sebuah ciri khas tsunami. Sumber: BIG, 2018.

Pakdhe adalah kawan diskusi yang menyenangkan. Kadangkala juga menjadi lawan diskusi yang tangguh dan susah ditaklukkan. Tak jarang kami berselisih pendapat pada berbagai hal hingga berujung pada diktum sepakat untuk tidak sepakat. Terutama jika diskusi sudah menyentuh masalah politik, kebijakan dan ketatanegaraan. Seperti persoalan blue energy yang mencuat di masa pemerintahan Susilo Bambang Yudhoyono. Pakdhe mengulasnya dengan antusias, menganggap sebagai salah satu solusi bagi energi Indonesia di tengah menyusutnya produksi minyak dan gas nasional (sementara konsumsi terus membengkak) dan belum jua ditemukan lapangan-lapangan raksasa minyak dan gas baru. Sebaliknya saya skeptis sedari awal, terutama karena memicu ‘radar’ too good to be true yang menjadi pedoman saya dalam mengidentifikasi hoaks. Aspek-aspek blue energy bertentangan dengan pengetahuan akan kekekalan dan perubahan energi.

Belakangan skandal meruak di Yogyakarta atas klaim menyadap energi listrik secara langsung dari fenomena peluruhan radioaktif. Klaim terbukti bohong dan memaksa pucuk pimpinan satu perguruan tinggi mengundurkan diri. Dan beliau adalah kawan pakdhe. “Sampeyan bener mas,” tukas pakdhe kala itu. Saya kalem saja. Karena ini bukanlah kemenangan yang patut dirayakan. Memprihatinkan bahwa perguruan tinggi yang menjadi tempat ilmu pengetahuan teknologi disemaikan, dikembangkan dan diajarkan bisa terperosok dalam situasi tersebut. Dalam beberapa hal saya masih bisa menerima bilamana hoaks berkembang di lingkungan masyarakat umum. Bukan pada masyarakat kampus yang sesungguhnya sangat terdidik.

Energi dan semangat pakdhe tak surut meski di tahun-tahun terakhir kondisi kesehatannya kian menurun seiring pergulatannya melawan sigmoid diverticulosis beserta segenap implikasinya. Kita harus terus menyampaikan seperti apa sesungguhnya bencana geologi semacam gempa bumi, tsunami, letusan gunung berapi dan gerakan tanah. Bukan menyebarkan rasa pesimis dan sikap tanpa harapan, meski ulasan tentang kebencanaan memang sering-seringnya seperti itu. Tapi dengan harapan membangun sikap kesiapsiagaan dan mental positif. Karena sebagai negara yang berdiri di atas pertemuan tiga lempeng inilah high risk high gain bagi Indonesia. Negeri yang beresiko besar terhadap aneka bencana geologi, namun juga dianugerahi sekian banyak kelebihan sumberdaya alam dibanding para tetangga. Dalam setiap kalimat dan kata, mari tempatkan semuanya di bawah payung besar agar berharap yang terbaik akan tetapi tetap bersiap untuk yang terburuk. Ya, jargon pengurangan resiko bencana.

Lewat semangat itulah pakdhe tetap tampil dimana-mana kala terjadi bencana Gempa Lombok 2018, Gempa dan tsunami Palu 2018 serta Tsunami Selat Sunda 2018. Pakdhe berkibar dimana-mana hingga kesulitan mengatur waktu wawancara dari satu stasiun televisi ke stasiun berikutnya. Sebaliknya beliau enggan menuangkan gagasannya di suratkabar. “Itu wilayah panjenengan pak,” tukasnya ketika itu. Sepanjang masa itu kami tak hanya bertukar pikiran akan hal-hal teknis semacam energetika maupun mekanisme bencana. Tetapi juga pada ranah strategis seperti saat mencorat-coreti dan menambahkurangi draft rancangan Sisnas-Perdimana. Tak peduli bahwa selama periode itu pakdhe bolak-balik ke rumah sakit. Tetap semangat hingga tiba di garis akhir.

Sugeng tindak pakdhe. Panjenengan saestu piyantun sae. Terimakasih atas semua ilmumu. Doa kami menyertaimu. Akan kami teruskan perjuanganmu…

Tekanan Hidrostatik: Insiden Goa Thailand dan Kecelakaan Danau Toba Indonesia

John Volanthen masih menyelam sembari memasangi tali pandu di dasar lorong goa Tham Luang Nan Non, atau goa Putri Tidur, yang dibanjiri air. Mendadak sosok yang disebut sebagai penyelam spesialis goa terbaik di dunia itu tersadar kalau gulungan tali yang dibawanya habis. Kondisi yang memaksanya berenang ke paras air, sesuai prosedur standar, untuk berorientasi dan beristirahat barang sejenak. Saat itu pukul 22:00 waktu Thailand (setara dengan WIB di Indonesia), hari Senin 2 Juli 2018 TU (Tarikh Umum). Lorong itu gelap gulita dan hening seperti seharusnya, tapi mendadak terdengar suara lirih memanggil. Begitu lampu sorotnya diarahkan ke sumber suara, terpampang pemandangan 12 remaja dan seorang dewasa berkumpul pada satu serambi sempit di tepi air. Semua nampak tenang meski terduduk lemas tanpa bisa berdiri. Mereka inilah yang telah dicari-cari dan menyedot perhatian dunia selama sembilan hari terakhir.

Drama dimulai pada Sabtu 23 Juni 2018 TU. Kisah sesungguhnya masih simpang siur. Versi yang banyak dikutip menjelaskan, 13 remaja yang berasal dari desa-desa miskin di dekat perbatasan Thailand dan Myanmar meluncur ke kompleks goa Tham Luang usai berlatih sepakbola. Mereka adalah bagian klub kecil yang menjuluki dirinya klub Wild Boar. Setibanya di mulut goa, mereka segera masuk menjalani ritual inisiasi khas setempat. Yakni masuk sejauh mungkin dalam lorong goa, menuliskan namanya di dinding dan lantas bergegas keluar sebelum tergenang air. Juga ada rencana merayakan ulang tahun salah satu dari mereka. Beberapa bungkus makanan ringan pun turut dibawa.

Sang pelatih, pemuda yatim piatu berusia 25 tahun yang dididik menjadi biksu dan mengabdi pada kuil setempat, awalnya tak tahu rencana anak-anak didiknya. Bergegas ia menyusul mereka mengingat sifat goa Tham Luang yang tak boleh dimasuki selama periode Juli hingga September setiap tahunnya karena selalu tergenangi air dari hujan lebat muson. Apalagi mendung sudah membayang. Ia terlambat, para remaja itu sudah terlanjur masuk dan meninggalkan sepeda-sepedanya di dalam mulut goa. Ia pun menyusul masuk. Benar saja, hujan deras pun mengguyur selama berhari-hari kemudian.

Tak ada pilihan bagi mereka kecuali terus masuk kian jauh ke dalam lorong, mencari tempat yang kering dan menunggu. Selama sembilan hari kemudian mereka bertahan hidup dalam ruang sempit nan gelap dengan meminum tetes-tetes air dari stalaktit dan menjatah tiap keping makanan ringan yang dibawa. Sang pelatih juga mengajari bermeditasi, menekankan tetap tenang, tetap berkumpul dan tetap menghemat energi. Mereka sempat berusaha membuat jalan keluar dengan menggali dinding goa hingga 5 meter.

Drama itu menyedot perhatian berskala internasional sekaligus menyatukan kembali rakyat Thailand, yang terpecah oleh perbedaan politik berkepanjangan, untuk sementara. Angkatan Laut Thailand menyiagakan 18 penyelam Navy Seals terbaiknya. 24 sukarelawan penyelam goa pun berdatangan dari mancanegara, mulai dari negara-negara tetangga seperti Laos, Myanmar, China, Filipina, Jepang dan India. Hingga dari negeri-negeri jauh seperti Amerika Serikat, Inggris, Australia, Russia, Belanda, Belgia, Ceko, Denmark, Finlandia, Jerman, Ukraina dan bahkan Israel. Di luar itu ada sekitar 1.000 sukarelawan yang berpartisipasi dari beragam latar belakang. Mulai dari para relawan bencana, petugas penyelamat untuk keadaan darurat hingga petani, pencari sarang burung, tukang masak, pemilik usaha laundry dan juga tukang pijat.

Setelah mempertimbangkan aneka opsi masak-masak, otoritas Thailand memutuskan yang paling rasional dan memungkinkan adalah membawa mereka keluar melalui lorong yang tergenangi air. Begitu ditemukan dan diketahui masih hidup serta lengkap, mereka yang terjebak dalam goa segera diasup makanan dan minuman tinggi kalori. Mereka akan dikeluarkan dari goa dengan didampingi dua penyelam profesional. Mempertimbangkan derasnya arus air dan lebar lorong (yang di satu lokasi sangat menyempit menjadi leher-angsa yang khas), maka diputuskan mereka yang terjebak akan dikeluarkan secara bertahap dalam tiga kelompok.

Gambar 1. Penampang melintang goa Thamn Luang Nan Non di propinsi Chiang Rai (Thailand) berdekatan dengan perbatasan Thailand – Myanmar. Nampak lorong-lorong yang melebar membentuk ruang-ruang goa, juga yang menyempit membentuk sejenis terowongan yang dibanjiri air. Jarak antara pintu masuk goa (entrance) dengan lokasi terjebaknya para remaja dan pelatih sepakbolanya adalah 4 kilometer. Sumber: Anonim, 2018.

Meski serambi tempat mereka terjebak berjarak sekitar 4 kilometer dari mulut goa, namun setiap orang hanya perlu menempuh jarak 2 kilometer untuk tiba di pusat operasi penyelamatan yang ditempatkan ruangan besar kering dalam goa. Dari sini mereka akan dibawa dengan tandu ke mobil ambulans yang sudah menunggu di luar mulut goa, atau ke helikopter jika situasinya mendesak. RS Chiang Rai Prachanukroh yang berjarak 70 kilometer dari goa pun disiagakan.

Operasi evakuasi mulai dilaksanakan pada Minggu 8 Juli 2018 TU. Hari itu kelompok pertama yang terdiri dari empat remaja berhasil dikeluarkan. Sehari berikutnya giliran kelompok kedua, juga terdiri dari empat remaja, berhasil dikeluarkan. Operasi hari kedua berjalan dalam waktu lebih cepat ketimbang hari pertama. Sehingga komandan operasi cukup percaya diri untuk mengeluarkan kelimanya pada hari ketiga. Dan demikianlah adanya. Operasi penyelamatan dinyatakan berakhir pada Selasa malam 10 Juli 2018 TU.

Danau Toba

Lima hari sebelum drama goa Thailand dimulai, tragedi yang lebih memilukan berlangsung di Indonesia. Yakni tenggelamnya Kapal Motor (KM) Sinar Bangun VI di perairan Danau Toba sebelah utara pada Senin 18 Juni 2018 TU senja selagi melayari rute antara pelabuhan Simanindo di pulau Samosir ke pelabuhan Tigaras di pesisir timur danau. 21 orang berhasil diselamatkan sementara 3 jasad berhasil dievakuasi. Namun ratusan orang, dalam perhitungan terakhir adalah 164 orang, dinyatakan hilang .

Sejauh ini penyelidikan memperlihatkan kecelakaan yang menimpa KM Sinar Bangun VI terjadi akibat kelebihan muatan. Dimana kapal yang hanya berkapasitas 40 penumpang dijejali hampir 200 orang. Demikian berlebih bebannya sehingga kala berlayar, penumpang yang selamat menuturkan bahwa paras air Danau Toba hanyalah sejarak sejengkal dari bibir geladak kapal. Faktor berikutnya adalah cuaca buruk yang menerpa kawasan Danau Toba ditandai dengan hujan lebat dan angin kencang yang menciptakan gelombang di paras air danau. Diceritakan pula, kelebihan muatan merupakan hal yang biasa dilakukan pada pelayaran di Danau Toba selama bertahun-tahun di bawah hidung otoritas terkait.

Gambar 2. Diagram Kapal Motor Sinar Bangun IV, yang mengalami kecelakaan dan tenggelam di Danau Toba (Indonesia) pada 18 Juni 2018 TU. Kapal terdiri dari tiga dek dengan panjang hanya 17,5 meter dan kapasitas penumpang maksimum hanya 40 orang tanpa diperkenankan mengangkut barang. Namun pada saat kecelakaan terjadi, kapal dijejali oleh hampir 200 orang dan mengangkut sejumlah sepeda motor. Sumber: Reuters, 2018.

Posisi bangkai kapal dan sejumlah jasad penumpangnya baru diketahui sepuluh hari pasca tenggelam. Awalnya Badan SAR Nasional (Basarnas) mendeteksi adanya obyek asing tergolek di dasar danau sedalam 450 meter melalui sonar. Saat wahana otomatik bawahair (ROV) milik Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) dioperasikan guna melihat lebih lanjut temuan sonar secara visual, terlihat reruntuhan yang diduga adalah bangkai kapal. Terekam pula sejumlah jasad dan benda-benda yang terlontar keluar dari kapal, seperti sepeda motor.

Meski posisi bangkai kapal telah diketahui, namun pada Minggu 2 Juli 2018 TU otoritas Indonesia memutuskan menghentikan operasi pencarian bawahair pada keesokan harinya. Sementara pencarian di permukaan air terus berlanjut. Sebagai kenangan sekaligus peringatan ke masa depan akan peristiwa ini, akan dibangun tugu peringatan. Keputusan ini telah dikonsultasikan dengan keluarga para korban hilang. Walaupun demikian beberapa pihak mengkritik keras keputusan tersebut.

Kini, sukses operasi evakuasi para remaja dan pelatihnya yang terjebak dalam goa di Thailand memberikan bahan bakar baru. Bila remaja Thailand saja bisa dievakuasi, mengapa korban Sinar Bangun VI di Indonesia tidak?

Perbandingan

Membandingkan langsung operasi evakuasi goa Thailand dengan Danau Toba Indonesia sesungguhnya tak berimbang dan tak saling mendekati. Karena keduanya sangat berbeda. Terutama korban hilang terjebak di goa Thailand ditemukan masih hidup. Sementara korban hilang di Danau Toba Indonesia (sebagian kecil) ditemukan telah meninggal di dasar danau. Strategi evakuasi antara korban hidup dengan yang sudah meninggal jelas berbeda.

Gambar 3. Peta kedalaman air Danau Toba dan lokasi ditemukannya bangkai KM Sinar Bangun IV. Nampak bagian terdalam danau adalah sepanjang sisi timur pulau Samosir. Peta diadaptasi dari Chesner (2012). Sumber: Reuters, 2018.

Andaikata mau dibandingkan, dalam hemat saya salah satu faktor fisis yang bisa dievaluasi adalah persoalan hidrostatika yang mewujud dalam bentuk tekanan hidrostatis. Dalam fisika, tekanan hidrostatis berbanding lurus dengan kedalamannya. Semakin dalam maka tekanannya kian meninggi. Disinilah letak perbedaan mendasar kasus goa Thailand dengan Danau Toba Indonesia.

Goa Tham Luang Nan Non terletak pada elevasi 450 meter dpl (dari paras air laut rata-rata). Tekanan udara paras air laut didefinisikan sebagai tekanan 1 atmosfer (1 atm), yang setara dengan 1,013 bar atau 101.325 Pascal. Secara umum terjadi pengurangan tekanan udara sebesar 1.200 Pascal dalam tiap kenaikan elevasi 100 meter. Maka tekanan udara di lokasi goa Tham Luang diperhitungkan sebesar 0,95 atmosfir atau hanya 5 % lebih rendah ketimbang tekanan udara paras air laut. Lorong goa ini memang berliku-liku dan naik-turun dengan bagian yang lebih rendah digenangi air yang keruh berlumpur.

Namun genangan air terdalam hanyalah 3 meter, yakni di bagian lorong tersempit dan berbentuk mirip leher-angsa yang umum dijumpai pada wastafel atau toilet. Jika massa jenis air yang menggenangi goa dianggap 1.100 kg/m3 (karena berlumpur) maka dapat diperhitungkan pada titik genangan terdalam besarnya tekanan total (yakni kombinasi tekanan hidrostatis dan tekanan udara permukaan) adalah 1,27 atm. Ini hanya 27 % lebih tinggi ketimbang tekanan udara paras air laut. Maka di goa Tham Luang di Thailand, para penyelamat bisa mencoret problem tekanan hidrostatis dari daftar hal-hal yang harus diperhatikan dan diatasi dalam operasi penyelamatan.

Sebaliknya tidak demikian dengan Danau Toba di Indonesia.

Paras air danau berada pada elevasi 900 meter dpl. Sehingga tekanan udaranya diperhitungkan sebesar 0,89 atmosfir atau hanya 11 % lebih rendah ketimbang tekanan udara paras air laut. Akan tetapi bangkai kapal beserta para korban hilang tergeletak pada kedalaman 450 meter. Air danau terlihat jernih, sehingga massa jenisnya diperkirakan bernilai sekitar 1.000 kg/m3. Jika kerapatan air danau dianggap seragam untuk setiap titik kedalaman, maka dapat diperhitungkan pada kedalaman 450 meter itu tekanan totalnya mencapai 44,5 atm. Ini tekanan cukup tinggi, mencapai 44,5 kali lipat lebih besar ketimbang tekanan udara paras laut. Tekanan setinggi itu bisa disetarakan dengan tekanan udara yang berkekuatan menghancurkan di paras Venus.

Gambar 4. Gambaran sederhana akan perbandingan tekanan hidrostatis yang diderita di dasar Danau Toba dengan bagian terdalam lorong goa Tham Luang yang digenangi air. Jelas terlihat bahwa tekanan total (kombinasi tekanan hidrostatis dan tekanan udara paras air lokal) di dasar Danau Toba jauh lebih besar ketimbang goa Tham Luang. Inilah salah satu faktor yang membedakan proses evakuasi dalam kecelakaan di Indonesia dan insiden di Thailand. Sumber: Sudibyo, 2018.

Sehingga, bertolak belakang dengan goa Tham Luang di Thailand, para penyelamat di Danau Toba sedari awal harus berhadapan dengan masalah tingginya tekanan air di dasar danau. Indonesia memang memiliki perlengkapan penyelaman laut dalam, yang memungkinkan penyelam bisa bekerja pada kedalaman ekstrim. Namun kedalaman maksimum yang bisa dicapai hanyalah 200 meter. Untuk menjangkau kedalaman 450 meter diperlukan peralatan khusus untuk penyelaman laut dalam nan berat. Atau alternatif lainnya yang telah tersedia, dengan berkaca pada pengalaman evakuasi korban-korban hilang pada jatuhnya pesawat Airbus A330 Air France penerbangan 447 di Samudera Atlantik pada 1 Juni 2009 TU. Yakni menggunakan kapal selam mini khusus yang sanggup menyelami kedalaman lebih dari 200 meter. Dalam kasus Air France tersebut, kapal selam mini khusus itu mengangkut jasad-jasad dari kedalaman 4.000 meter.

Masalah tersulit adalah, baik peralatan penyelaman laut dalam maupun kapal selam mini khusus itu hanya bisa dioperasikan lewat kapal induk yang memang dirancang khusus untuknya. Mendatangkan kapal selam mini khusus ke Danau Toba, secara teknis memungkinkan. Ia bisa diangkut lewat jalur laut melalui Pelabuhan Belawan di Medan, atau lewat jalur udara ke Bandara Kuala Namu. Dari situ kapal selam mini khusus tersebut akan menempuh jalur darat ratusan kilometer menuju Danau Toba. Namun tanpa keberadaan kapal induknya, kapal selam mini khusus itu tak bisa berbuat apa-apa. Sementara kapal induknya, misalnya seperti kapal induk HSwMS Belos (A214) milik Swedia, berbobot mati 6.500 ton sehingga mustahil diangkut lewat jalur darat.

Disini saya tidak mengecilkan upaya evakuasi para korban yang terjebak dalam goa Tham Luang di Thailand. Evakuasi itu pun berhadapan dengan aneka problem di luar problem tekanan hidrostatis. Misalnya, paras genangan air dalam goa yang terus naik. Masalah ini diatasi lewat dipasangnya pompa berkekuatan tinggi yang sanggup menyedot 1,6 juta liter air perjam. Pemerintah Ceko mengirim bantuan pompa tambahan berkapasitas 1,4 juta liter perjam. Dan dalam dua hari terakhir operasi, sebuah pintu air pengendali dibangun tepat di jalan air masuk goa. Sehingga volume air yang memasuki goa dapat dikontrol dan demikian pula paras genangannya.

Begitupun pada saat-saat terakhir, yakni sekitar 30 menit setelah korban terakhir berhasil dikeluarkan dari dalam goa, mesin pompa mendadak meledak. Alhasil air terus masuk tak terkontrol lagi ke dalam goa, sementara di dalam masih ada 20 petugas penyelamat. Petugas terakhir berhasil keluar dari goa manakala air telah menggenang hingga setinggi kepala.

Problem berikutnya adalah ruangan goa tempat mereka terjebak merupakan ruang tertutup. Pernafasan setiap orang membuat kadar Oksigen menurun (terakhir terukur hanya 15 % dari normalnya 21 %) sebaliknya kadar CO2 terus meningkat. Awalnya masalah ini dicoba diatasi dengan memasang pipa penyalur udara segar dari luar goa. Setelah terbukti tak membantu, maka diputuskan mereka harus dievakuasi secepatnya.

Evakuasi secepatnya pun berhadapan dengan masalah tersendiri, karena mereka tak bisa berenang apalagi menyelam. Awalnya direncanakan untuk melatih mereka. Namun mengingat potensi rasa panik yang bisa timbul, terlebih mereka harus menyelam selama 3 jam penuh, maka diputuskan untuk memberi asupan obat penenang dosis tinggi. Sehingga seluruh korban melintasi genangan air dalam kondisi tertidur.

Namun begitu dalam perspektif hidrostatika, evakuasi goa Tham Luang Thailand tidak berhadapan dengan rejim tekanan tinggi sebagaimana halnya evakuasi di Danau Toba.

Referensi :

Chesner. 2012. The Toba Caldera Complex. Quaternary International, volume 258 (2012), hal 5-18.

Scar dkk. 2018. Tragedy on Lake Toba. Reuters Graphic, diakses 6 Juli 2018 TU.

Hawking, 1942-2018 Tarikh Umum

Dari kota kecil Cambridge di Inggris pada Rabu 14 Maret 2018 TU (Tarikh Umum) tersiar kabar duka yang sejatinya tidak terlalu mengejutkan, namun tetap membuat tertegun. Fisikawan besar Stephen William Hawking berpulang hari itu. Ia tutup usia dengan tenang di kediamannya hanya 2 bulan setelah merayakan ulang tahun ke-76. Kondisi kesehatannya memang kian memburuk dalam sebulan terakhir.

Segera dunia menangisi kepergiannya. Hawking tak hanya seorang fisikawan. Ia adalah legenda. Ia berpulang setelah lebih dari setengah abad menerima vonis mati seiring gerogotan penyakit ALS. Ini akronim dari Amyothropic Lateral Schlerosis, sejenis penyakit tak menular langka dengan penyebab belum diketahui yang menyerang sistem syaraf penderitanya sehingga menyebabkan jaringan otot terkait pun tak dapat digerakkan dan akhirnya menyusut. Serangan selalu dimulai dari sistem syaraf tepi, seperti jari-jemari, kaki dan tangan lantas terus berkembang progresif. Atau mengutip kata-kata Premana Premadi, astronom perempuan Indonesia yang juga survivor ALS, serangan penyakit ini secara perlahan namun pasti membikin jaringan syaraf dalam tulang belakang penderitanya menjadi kriting.

ALS secara perlahan-lahan melumpuhkan satu demi satu organ penderitanya. Menggerogoti terus secara pasti hingga pada akhirnya jaringan syaraf pengendali jantung dan paru-paru pun akan terkena. Penyakit ini lebih populer dengan nama penyakit Lou Gehrig, sebagai penghormatan anumerta pada seorang atlet baseball legendaris Amerika Serikat dan terjangkiti penyakit ini menjelang berkecamuknya Perang Dunia 2.

Film Theory of Everything menggambarkan bagaimana Hawking pasca divonis sakit ALS ini. Kaki dan tangannya mulai melemah dan akhirnya sekaku papan. Mudah jatuh bahkan tanpa penghalang apapun di kakinya. Pita suara mulai terserang sehingga suara Hawking mulai pecah dan sulit didengar. Kerongkongan juga demikian, membuatnya mudah tersedak dan sulit minum. Dan urusan tersedak ini bisa berbahaya. Film ini dan salah seorang tetangga yang juga menderita penyakit serupa memberikan gambaran utuh bagi saya akan penyakit ALS.

Tetapi Hawking adalah anomali bagi penyakit ALS. Didiagnosis pada tahun 1964 TU dalam usia 22 tahun, dokter memvonisnya takkan bertahan lebih dari 2 tahun. Secara statistik, umumnya harapan hidup seorang penderita ALS tidak melebihi 5 tahun sejak diagnosisnya ditegakkan. Tetangga saya, almarhum pak Hendra, pun tutup usia dalam 3 tahun pasca gejala-gejala ALS mulai terlihat. Namun Hawking masih tetap bertahan hingga berpuluh tahun kemudian. Entah apa sebabnya. Berpuluh tahun kemudian dalam sebuah wawancara, Hawking menyebut harapannya sudah anjlok ke titik nol sejak usia 22 tahun itu. Apa yang terjadi setelahnya adalah bonus.

Bonus baginya dan juga bagi peradaban manusia. Sebab di tengah suasana suram tersebut, di tengah kondisi fisik yang terus melemah hingga melumpuhkannya dan menghilangkan kemampuannya berbicara, Hawking tetap belajar dan bekerja, mencoba menguak rahasia serta cara kerja alam semesta. Tekad bajanya berbuah manis. Tiada yang menyangka berbelas tahun kemudian sosok setengah lumpuh yang mulai sulit bicara ini akhirnya menduduki kursi mahaguru Lukasian untuk Matematika nan prestisius, pada Departemen Matematika Terapan dan Fisika Teoritis di Universitas Cambridge yang kesohor itu. Tiga abad sebelumnya kursi itu diduduki Isaac Newton, salah satu raksasa dalam fisika dan pembuka pintu ke dunia struktur skala besar alam semesta. Dan tiga perempat abad sebelumnya, kursi yang sama ditempati oleh Paul Dirac, raksasa lainnya yang menggumuli struktur skala mikro alam semesta.

Selempang galaksi Bima Sakti, pemandangan langit malam yang bisa kita saksikan mulai bulan Juli kala langit cerah. Sagittarius A-star (Sgr A*) adalah kawasan pusat galaksi yang menyembunyikan sebuahlubang hitam raksasa bermassa 4,31 juta kali Matahari kita dan berjarak antara 24.500 hingga 27.300 tahun cahaya dari Bumi kita. Diabadikan dari Gunung Sumbing pada Juni 2014 TU oleh Enggar. Sumber: Enggar, 2014.

Hawking wafat pada tanggal yang sama dengan tanggal kelahiran fisikawan besar legendaris lainnya, Albert Einstein. Sebuah kebetulan? Entah. Tetapi ada beberapa contoh dimana para fisikawan besar seakan-akan secara kebetulan memiliki momen penting dalam hidupnya yang beririsan pada satuan masa yang sama antara satu dengan yang lain. Tatkala Galileo Galilei wafat di tahun 1642 TU selagi menjalani tahanan rumah akibat hukuman yang dijatuhkan Inkuisisi Roma, di tahun yang sama pula seorang Isaac Newton lahir di tanah Inggris Raya. Kelak Newton tak hanya mendukung penuh kesimpulan Galileo, namun juga mengembangkannya hingga ke taraf yang tak pernah terbayangkan umat manusia pada masanya. Hingga hari ini dunia terus berhutang kepada Newton melalui mekanika klasiknya yang mampu menjelaskan dinamika pergerakan mobil dan sepeda motor kita, kapal laut kita, pesawat terbang kita serta kinerja mesin-mesin industri kita.

Hawking dan Einstein adalah dua sosok fisikawan besar yang menjadi etalase ilmu pengetahuan di abad ke-20 TU. Merekalah wajah bagi dunia sains, dunia sunyi yang kadangkala dicemooh sebagai menara-menara gading pada bentangan peradaban. Merekalah sosok-sosok ilmuwan yang bertransformasi dari lingkungan laboratorium ataupun kerja teoritis ke panggung-panggung ceramah dan multimedia dunia dengan daya penetrasi yang luar biasa.

Hawking memang tak seglamor Einstein. Meski koleksi penghargaannya tak kalah menggunung (termasuk gelar bangsawan Inggris yang dengan sopan ditolaknya), Hawking tak pernah meraup Nobel Fisika sebagaimana Einstein. Akan tetapi, suka atau tidak, lewat Hawking-lah generasi abad ke-20 TU, khususnya generasi X dan generasi Y, memahami dunia dan cara kerja alam semesta baik dalam skala makro maupun mikro. Hawking jugalah sosok yang mengilhami komunikasi sains, yang mengkhususkan diri dalam menyampaikan hasil-hasil kerja para ilmuwan dari balik dinding-dinding laboratoriumnya ke dunia luas dalam bahasa populer, visual dan mudah dipahami.

Jejak karya Hawking dalam fisika salah satunya adalah mengeksplorasi gejala-gejala relativitas umum dari Einstein. Dalam hal ini nama Hawking identik dengan lubang hitam, benda langit eksotik yang hingga setengah abad silam masih sangat samar dan menempati perbatasan ada dan tiada. Hipotesa tentang lubang hitam telah dipelopori dan dibangun sejak sebelum meletusnya Perang Dunia 2. Antara lain oleh Robert Oppenheimer, sosok jenius yang di kemudian hari membidani abad nuklir lewat kepemimpinannya dalam The Manhattan Project semasa perang.

Lubang hitam dideskripsikan sebagai benda langit kecil mungil bermassa amat sangat besar, sehingga menciptakan kelengkungan ruang-waktu demikian besar disekelilingnya dalam perspektif relativitas umum. Demikian besar kelengkungannya sehingga menjadi asimtot, sumur tanpa dasar. Akibatnya setiap materi yang masuk kedalamnya takkan pernah bisa meloloskan diri. Termasuk berkas cahaya sekalipun, obyek berkecepatan tertinggi dalam alam semesta. Sehingga tak ada cara untuk membuktikan keberadaannya secara langsung.

Benda langit eksotik semacam ini adalah produk evolusi bintang massif (massa lebih dari 20 kali Matahari kita). Saat bintang massif itu kehabisan bahan bakar fusinya di ujung kehidupannya, keseimbangan yang mengatur dimensinya selama ini pun berantakan. Tekanan radiasi menghilang sehingga bintang massif tak kuasa menahan kekuatan gravitasinya sendiri. Ia pun mulai mengerut dan berujung pada peristiwa ledakan kosmik nan gigantik yang menyemburkan sebagian besar materinya ke lingkungan. Akan tetapi bagian inti bintang massif itu masih tersisa, dengan massa lebih dari 4 kali Matahari, dan terus mengerut oleh gravitasinya sendiri. Inti-inti atom dalam eks inti bintang massif itu pun diperas-peras demikian dahsyat hingga tercabik-cabik menjadi partikel-partikel elementer seperti kuarka.

Hawking melihat hipotesa lubang hitam semacam ini mengandung masalah. Ada hukum termodinamika yang dilanggar. Agar tetap dipatuhi, maka ia mengusulkan bahwa lubang hitam seharusnya bisa dideteksi secara langsung. Dengan kata lain ada aliran informasi melalui arus partikel-partikel energetik (berenergi tinggi) yang berasal dari lubang hitam (khususnya lubng hitam yang berotasi). Meski lubang hitam takkan bisa meloloskan materi dan energi apapun, namun mekanika kuantum melalui asas ketidakpastian ternyata mengijinkan situasi tersebut. Inilah yang kemudian dikenal sebagai radiasi Hawking. Pancaran radiasi Hawking, di atas kertas, ternyata bisa mengurangi massa lubang hitam mengikuti hubungan kesetaraan massa dan energi Einstein E = mc². Hawking menyebutnya evaporasi (penguapan) lubang hitam. Semakin kecil massa sebuah lubang hitam, semakin cepat ia menguap.

Kini lembaga-lembaga penelitian astronomi termaju sedang giat-giatnya mendeteksi ada tidaknya radiasi Hawking ini. Termasuk NASA, lewat operasi teleskop landas-antariksa Fermi yang bekerja pada spektrum sinar gamma sejak 2008 TU silam. Sejauh ini hasilnya belum memuaskan. Tetapi saya melihatnya hanya masalah waktu saja sebelum radiasi Hawking benar-benar ditemukan. Sebagai pembanding, kita harus menanti hingga seabad lamanya dari sejak gagasan gelombang gravitasi diusulkan Einstein hingga penemuannya melalui observatorium gelombang gravitasi LIGO dan Virgo pada 14 September 2015 TU silam.

Di sisi lain, lewat gejala-gejala tak langsungnya melalui peredaran bintang-bintang di sekeliling inti galaksi, eksistensi cakram panas membara dan semburan material terkutub ke arah tertentu, maka lubang hitam adalah benar-benar ada di semesta ini. Sangat mengesankan, deteksi pertama gelombang gravitasi juga berasal dari solah-tingkah lubang hitam, tepatnya sepasang lubang hitam (masing-masing dengan massa 36 dan 29 kali Matahari kita) yang bergabung menyatu dalam tarian kosmik pada jarak 1,4 milyar tahun cahaya dari kita.

Lubang hitam menjadi salah satu topik menarik yang dibahas Hawking pada opus magnumnya : A Brief History of Time. Ini salah satu buku sains terlaris pada masanya dan secara keseluruhan telah terjual lebih dari 10 juta eksemplar. Buku yang telah dialihbahasakan pula sebagai Riwayat Sang Kala adalah buku yang membayangi masa SMA saya. Mulai membacanya semenjak kelas 1 SMA (sekarang disebut kelas 10), dengan kapasitas otak yang pas-pasan saya baru bisa memahami paparan Hawking setelah lulus. Meskipun buku ini, seperti janji Hawking, ditulis dengan narasi utuh tanpa menyertakan sebiji pun persamaan matematis kecuali E = mc².

Dalam bukunya Hawking menggambarkan dengan elok tentang relativitas umum dan bagaimana diuji. Salah satunya (yang cukup mengesankan) adalah pengamatan bintang-bintang yang tampak berada di dekat Matahari dalam peristiwa Gerhana Matahari Total. Relativitas umum mengusulkan setiap berkas cahaya yang lewat di dekat Matahari akan dibelokkan sedemikian rupa karena tak punya pilihan lain kecuali menyusuri ruang-waktu yang melengkung di sekitar Matahari. Tatkala menyaksikan Gerhana Matahari Total 16 Maret 2016 silam, saya dirambati sensasi tentang pembelokan cahaya bintang dan dalam kinerja alam semesta. Sensasi yang juga dirasakan oleh rekan-rekan di tempat observasi lain dan bersenjatakan instrumen termutakhir, yang secara gemilang menunjukkan cahaya memang melintas melengkung di sekeliling Matahari sebagai benda langit bermassa cukup besar.

Namun tak hanya galaksi dan bintang-bintang, Hawking juga menggambarkan struktur skala mikro alam semesta dengan elok. Ia mengajak kita masuk ke dunia yang lebih kecil dari butiran debu, ke dunia atomik dan sub-atomik. Bagaimana materi bisa dibelah-belah terus hingga akhirnya mencapai dasarnya, batu bata substantif yang disebut molekul. Bagaimana molekul bisa dibelah lagi menjadi atom-atom. Bagaimana atom bisa dibelah-belah lagi menjadi elektron, proton dan neutron. Hingga akhirnya bagaimana mereka itu bisa dibelah kembali hingga menghasilkan batu bata ultimat bisa diungkap, dalam rupa elektron, kuarka dan gluon. Dunia yang ajaib, yang dikendalikan mekanika kuantum, dan mengandung sejumlah gejala yang kerap terasa tak masuk akal. Misalnya asas ketidakpastian dari Heisenberg, yang membuat dunia menurut mekanika kuantum tak semulus dunia dalam pandangan relativitas umum.

Hawking juga memaparkan salah satu tantangan terbesar ilmu pengetahuan khususnya fisika pada masa ini adalah unifikasi dua aras berbeda : mekanika kuantum dan relativitas umum. Mekanika klasik atau mekanika Newton bisa diunifikasikan dengan relativitas umum karena sama-sama bersandar pada interaksi gravitasi, perbedaannya salah satunya hanya pada kecepatan obyeknya. Hingga paruh kedua abad ke-20 TU, alam semesta (dalam pandangan fisika) dibentuk oleh empat interaksi berbeda. Masing-masing interaksi gravitasi, interaksi elektromagnet, interaksi nuklir kuat dan interaksi nuklir lemah. Selain interaksi gravitasi, ketiga interaksi lainnya menjadi cakupan mekanika kuantum.

Upaya unifikasi pernah dilakukan. Misalnya pada interaksi elektromagnet sendiri, yang merupakan unifikasi dari interaksi listrik dan interaksi magnet. Unifikasi ini dirintis James Clerk Maxwell pada 1879 TU, tahun kelahiran Einstein, sekaligus menjadi pondasi berkembangnya relativitas. Seabad kemudian, yakni pada dekade 1960-an TU, upaya unifikasi yang lain oleh Abdus Salam, Steven Weinberg dan Sheldon Glashow membuahkan hasil. Yakni antara interaksi elektromagnet dengan interaksi lemah yang menghasilkan interaksi elektrolemah. Interaksi elektrolemah hanya bisa terjadi manakala foton (sebagai partikel pembawa gaya elektromagnet) serta boson W dan boson Z (sebagai partikel pembawa gaya lemah) sama-sama memiliki energi sangat tinggi, yakni minimal 246 Giga elektonvolt. Energi sebesar itu berkorelasi dengan suhu alam semesta sebesar minimal 1.000 trilyun derajat Celcius, tingkat suhu yang hanya pernah terjadi pada 13,7 milyar tahun silam. Atau tepatnya sesaat setelah lahirnya alam semesta kita.

Selamat jalan Hawking. Terima kasih.

Bom, Ledakan dan Dampak Gelombang Kejutnya

Sebuah peledak rakitan dalam rupa bom pressure cooker atau lebih populer dengan nama bom panci ditemukan polisi dalam penggerebekan di Bekasi (propinsi Jawa Barat) pada Sabtu 10 Desember 2016 Tarikh Umum (TU) lalu. Peledak atau bom rakitan tersebut mendapat nama demikian karena desain dasarnya menggunakan panci tekan (pressure cooker) sebagai wadah untuk muatan primer dan muatan sekundernya. Muatan primernya disebut-sebut sebagai bahan peledak TATP (tri aseton tri peroksida) dengan berat 3 kilogram. Sementara muatan sekundernya disebut-sebut berupa paku dan bola-bola kecil (gotri).

Hanya muatan primer yang telah dipasang dalam wadahnya. Untuk menghindari kemungkinan terjadinya ledakan yang tak terduga saat barang-barang bukti ini diangkut dari lokasi penemuan, maka tim penjinak bahan peledak memutuskan untuk memusnahkan muatan primer dengan meledakkannya melalui teknik tertentu. Sehingga dampak ledakannya disebu-sebut tinggal seperlima dari normal.  Begitupun penduduk di sekitar lokasi hingga radius 500 meter dari titik pemusnahan harus dievakuasi untuk menghindari hal-hal yang tak diinginkan. Polisi menyebut peledak rakitan ini bisa berdampak hingga radius 300 meter dari titik ledak.

Gambar 1. Penampakan bom pressure cooker yang disita polisi dalam penggerebekan di Bekasi. Nampak panci tekan yang akan menjadi wadah. Nampak juga muatan primer berupa TATP seberat 3 kg (warna merah bata) yang telah dipasangi detonator (terlihat dari kabel yang menjulur). Sumber: Detikcom, 2016.

Gambar 1. Penampakan bom pressure cooker yang disita polisi dalam penggerebekan di Bekasi. Nampak panci tekan yang akan menjadi wadah. Nampak juga muatan primer berupa TATP seberat 3 kg (warna merah bata) yang telah dipasangi detonator (terlihat dari kabel yang menjulur). Sumber: Detikcom, 2016.

Benarkah demikian ?

Low Explosive dan High Explosive

Pada dasarnya ledakan adalah peristiwa pelepasan energi dalam jumlah cukup besar pada volume ruang yang sempit dalam tempo singkat. Energi tersebut bisa berupa energi kimia, energi gas yang tertekan atau bahkan energi nuklir. Ledakan bisa disebabkan oleh pembakaran bahan peledak ataupun bahan mudah meledak, baik secara sengaja maupun tidak. Salah satu dampak dari ledakan adalah penjalaran gelombang kejut (shockwave), yakni tekanan kuat tak-kasat mata yang melebihi tekanan atmosfer setempat sebagai hasil dorongan amat sangat kuat gas-gas maupun plasma produk ledakan ke udara sekitar. Namun sebelum mengupas lebih lanjut perihal gelombang kejut, mari kita tinjau dulu klasifikasi bahan peledak.

Berdasarkan kecepatan awal pelepasan gelombang kejutnya, atau disebut sebagai kecepatan peledakan, maka dikenal ada dua kelompok bahan peledak. Kelompok pertama adalah kelompok bahan peledak berdaya tinggi atau high explosive. Ia mendapatkan namanya karena memiliki kecepatan peledakan yang lebih besar ketimbang kecepatan suara di udara. TATP tergolong kelompok ini karena kecepatan peledakannya sebesar 5,3 km/detik atau setara 19.000 km/jam. Segolongan dengannya adalah TNT (trinitrotoluena) yang legendaris. Selain menjadi standar untuk mendeskripsikan energi ledakan, TNT juga digunakan sebagai bahan racikan campuran untuk membentuk bahan-bahan peledak berdaya tinggi lainnya (misalnya Composition B, Composition H6, Amatol dan lain-lain). TNT memiliki kecepatan peledakan 6,9 km/detik atau setara 24.800 km/jam. Sebagai pembanding, kecepatan suara di paras Bumi pada suhu dan tekanan standar adalah ‘hanya’ 340 meter/detik atau setara 1.200 km/jam. Peristiwa ledakan yang disebabkan oleh kelompok bahan peledak ini memiliki nama khas sendiri: detonasi.

Kelompok kedua adalah kelompok bahan peledak berdaya rendah atau low explosive. Dinamakan demikian karena memiliki kecepatan peledakan yang lebih kecil ketimbang kecepatan suara. Kelompok bahan peledak ini memiliki kecepatan peledakan mulai dari hanya beberapa sentimeter per detik hingga maksimum 400 meter/detik. Bubuk petasan/mercon dan juga kembang api tergolong ke dalam kelompok ini. Seperti halnya detonasi, peristiwa ledakan yang disebabkan kelompok bahan peledak ini pun memiliki nama tersendiri: deflagrasi.

Ledakan melepaskan energi yang secara praktis disebut energi ledakan. Ia dinyatakan dalam TNT dengan standar 1 kilogram TNT = 4,18 Mega Joule (MJ). Jika energinya sangat besar, ia bisa juga dinyatakan dalam ton TNT (1 ton TNT = 1.000 kilogram TNT), kiloton TNT (1 kiloton TNT = 1.000 ton TNT) atau bahkan megaton TNT (1 megaton TNT = 1.000.000 ton TNT). Ledakan terbesar yang pernah diproduksi umat manusia hingga saat ini adalah yang dilakukan eks-Uni Soviet dalam ujicoba nuklir Tsar Bomba (RDS-220) pada 30 Oktober 1961 TU. Ujicoba bom hidrogen yang diledakkan di ketinggian 4.000 meter dpl (dari paras air laut rata-rata) itu melepaskan energi 50 megaton TNT. Atau 2.500 kali lipat lebih dahsyat ketimbang bom Hiroshima.

Gambar 2. Panorama pasca ledakan Oklahoma (Amerika Serikat) 19 April 1995 TU. Nampak kawah yang tercipta saat peledak rakitan berbasis pupuk dan minyak dengan kandungan energi setara 1,8 ton TNT didetonasikan. Hempasan gelombang kejut membuat sebagian gedung federal ambruk dan menelan banyak korban jiwa. Sumber: Associated Press, 1995.

Gambar 2. Panorama pasca ledakan Oklahoma (Amerika Serikat) 19 April 1995 TU. Nampak kawah yang tercipta saat peledak rakitan berbasis pupuk dan minyak dengan kandungan energi setara 1,8 ton TNT didetonasikan. Hempasan gelombang kejut membuat sebagian gedung federal ambruk dan menelan banyak korban jiwa. Sumber: Associated Press, 1995.

Dalam persepsi umum, bahan peledak berdaya tinggi memiliki komposisi rahasia dan hanya digunakan di kalangan militer. Itu tidak sepenuhnya benar. Banyak bahan peledak berdaya tinggi yang bisa dirakit sendiri di luar kalangan militer. Dalam aksi pengeboman gedung federal Oklahoma (Amerika Serikat) pada 19 April 1995 TU, dua tersangka yakni Timothy McVeigh dan Terry Nichols menggunakan bahan yang umum dijumpai di lingkungan pertanian: pupuk dan minyak. Peledak rakitan berdaya ledak tinggi seberat 2,2 ton yang ditaruh pada truk sewaan itu sungguh dahsyat sehingga tatkala diledakkan melepaskan energi setara 1,8 ton TNT. Ledakan dahsyat itu menewaskan 169 orang dan melukai lebih dari 680 orang. Ia juga memproduksi kawah selebar 8 meter dengan kedalaman 2 meter di titik ledakan, sementara gelombang kejutnya merusak segala bangunan hingga radius 500 meter dari titik ledakan.

Dampak Gelombang Kejut

Bagaimana jika sebuah peledak berdaya tinggi didetonasikan di udara bebas?

Gambar 3. Berbagai dampak hempasan gelombang kejut dari Peristiwa Chelyabinsk 2013 di kota Yemanzhelinsk (Russia). Mulai dari kaca-kaca jendela yang pecah dan jendela yang rusak (A, B, D, E, F, H), kerangka jendela yang terdorong masuk (C ) hingga eternit yang jebol (G). Semua kerusakan ini disebabkan oleh pelepasan energi tinggi mirip-ledakan dari sebutir asteroid kecil yang memasuki atmosfer Bumi menjadi boloid. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gambar 3. Berbagai dampak hempasan gelombang kejut dari Peristiwa Chelyabinsk 2013 di kota Yemanzhelinsk (Russia). Mulai dari kaca-kaca jendela yang pecah dan jendela yang rusak (A, B, D, E, F, H), kerangka jendela yang terdorong masuk (C ) hingga eternit yang jebol (G). Semua kerusakan ini disebabkan oleh pelepasan energi tinggi mirip-ledakan dari sebutir asteroid kecil yang memasuki atmosfer Bumi menjadi boloid. Sumber: Popova dkk, 2013.

Gelombang kejut adalah dampak yang paling dominan. Gelombang kejut senantiasa terbentuk saat bahan peledak apapun, baik berdaa rendah apalagi berdaya tinggi, diledakkan. Gelombang kejut juga senantiasa terbentuk dalam peristiwa mirip-ledakan. Baik mulai dari kecelakaan industri seperti misalnya dalam peristiwa ledakan kompleks pelabuhan Tianjin (Cina) pada 12 Agustus 2015 TU hingga letusan eksplosif gunung berapi seperti misalnya Letusan Merapi 2010. Bahkan peristiwa langit pun kerap melepaskan gelombang kejut, misalnya saat jatuhnya meteor di Chelyabinsk (Russia) pada 13 Februari 2013 TU.  Dalam kejadian yang disebut Peristiwa Chelyabinsk 2013 itu sebanyak 7.320 bangunan pecah kaca-kaca jendelanya akibat hempasan gelombang kejut. Pecahan kaca-kaca jendela itu beterbangan dan melukai orang-orang didekatnya. Akibatnya 1.613 orang terpaksa mendatangi rumah sakit dan klinik terdekat dengan luka-luka iris akibat hantaman pecahan kaca.

Gelombang kejut merupakan tekanan tak-kasat mata yang diekspresikan oleh nilai tekanan-lebih atau overpressure, yakni selisih antara tekanan gelombang kejut terhadap tekanan atmosfer standar (diidealkan pada paras air laut rata-rata). Nilai overpressure itu bisa mulai dari sekecil 200 Pascal (Pa, 1 Pa = 1 Newton/meter2) dengan dampak minimal yakni hanya menggetarkan kaca jendela dan berkemungkinan meretakkan kisi-kisinya. Namun bisa juga sebesar 1 MegaPascal (1.000.000 Pa) dengan dampak sangat mematikan bagi manusia, karena mampu memutilasi tubuh kita tanpa ampun. Bahkan jika overpressure-nya mencapai 2,5 MegaPascal, dampaknya sanggup melubangi tanah dan menciptakan cekungan kawah yang khas. Semua bergantung kepada jarak terhadap titik ledakan. Karena overpressure berbanding terbalik dengan bertambahnya jarak dan dalam kondisi tertentu dapat berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari titik ledakan.

Menjalarnya gelombang kejut menyebabkan titik-titik yang dilintasinya memiliki tekanan udara lebih besar dibanding lingkungan sekitar untuk sesaat. Dan perbedaan tekanan udara menyebabkan berhembusnya angin. Maka penjalaran gelombang kejut pun diikuti dengan hembusan angin dri arah titik ledakan menuju keluar. Kuat lemahnya hembusan angin akibat ledakan bergantung kepada besar kecilnya overpressure yang terjadi. Maka ia bisa berhembus dengan kecepatan hanya 13 km/jam (pada overpressure 200 Pascal). Namun bisa juga secepat lebih dari 2.200 km/jam (pada overpressure 1 MegaPascal).

Gambar 4. Contoh dampak gelombang kejut pada medium dari dua peristiwa berbeda, yakni ujicoba detonasi 500 kilogram TNT Angkatan Laut AS dalam Operation Sailor Hat 1965 di pulau Kahoolawe, Hawaii (AS) dan bencana industrial terbakarnya pabrik amonium perklorat PEPCON di Nevada (AS) pada 4 Mei 1988 TU yang menghasilkan peristiwa mirip-ledakan dengan energi 1 kiloton TNT. TL = titik ledak, 1 = medium (air atau tanah) yang tepat dilintasi gelombang kejut, 3 = medium yang belum terlintasi gelombang kejut. Perhatikan perubahan fisis pada medium sebelum dan saat terlintasi gelombang kejut. Sumber: AL AS, 1965 & Discovery Channel, 2010.

Gambar 4. Contoh dampak gelombang kejut pada medium dari dua peristiwa berbeda, yakni ujicoba detonasi 500 kilogram TNT Angkatan Laut AS dalam Operation Sailor Hat 1965 di pulau Kahoolawe, Hawaii (AS) dan bencana industrial terbakarnya pabrik amonium perklorat PEPCON di Nevada (AS) pada 4 Mei 1988 TU yang menghasilkan peristiwa mirip-ledakan dengan energi 1 kiloton TNT. TL = titik ledak, 1 = medium (air atau tanah) yang tepat dilintasi gelombang kejut, 3 = medium yang belum terlintasi gelombang kejut. Perhatikan perubahan fisis pada medium sebelum dan saat terlintasi gelombang kejut. Sumber: AL AS, 1965 & Discovery Channel, 2010.

Bagaimana dampak ledakan bom panci dengan muatan primer TATP 3 kilogram?

Mari kita simulasikan. Beberapa referensi menyebut kandungan energi TATP setara dengan 80 hingga 90 % TNT. Artinya TATP 3 kilogram sama dahsyatnya dengan TNT 2,4 hingga 2,7 kilogram. Mari keluarkan TATP dari wadahnya (panci) dan singkirkan muatan sekundernya (paku dan bola-bola besi), lalu detonasikan di udara terbuka. Penjalaran gelombang kejutnya dan dampaknya (dalam hal overpressure) dapat ditelaah melalui persamaan-persamaan simultan yang disajikan Kinney & Graham dalam buku  “Explosive Shocks in Air”  (1985). Persamaan-persamaan yang sama banyak diterapkan dalam mengevaluasi dampak gelombang kejut dari peristiwa ledakan entah dari peledak konvensional berdaya tinggi bahkan hingga peledak nuklir. Disini diasumsikan bahwa energi ledakan TATP tersebut setara dengan 3 kg TNT. Asumsi lainnya, tinggi titik ledakan adalah 1 meter dari permukaan tanah, atau sesuai dengan ketinggian pinggang rata-rata manusia dewasa saat berdiri.

Hasilnya menakjubkan. Dalam jarak 18 meter, gelombang kejut ledakan TATP 3 kilogram menghasilkan overpressure sebesar 8.500 Pascal yang dampaknya sanggup menjatuhkan orang yang sedang berdiri tegak. Tentu saja orang tersebut akan jatuh berdebam dengan keras sehingga diikuti patah tulang di berbagai tempat dan kemungkinan gegar otak. Dalam jarak 25 meter, overpressure-nya masih sebesar 5.500 Pascal sehingga kaca jendela masih bisa dibikin remuk. Yang lebih mengerikan, pecahan-pecahan kaca jendela ini lantas akan dilesatkan dengan kecepatan tinggi laksana peluru hingga jarak 54 meter. Orang yang berada dalam rentang jarak ini bisa mengalami luka tembus laksana diberondong peluru. Hingga jarak 82 meter, kaca jendela masih bisa dibikin pecah sebagian akibat overpressure sebesar 1.200 Pascal. Orang yang kebetulan berada didekatnya bisa mengalami luka iris. Bahkan hingga jarak 432 meter, tepi kaca jendela masih bisa dibikin retak akibat overpressure sebesar 200 Pascal.

Bagaimana dampak bagi manusia? Uraian di atas memperlihatkan bahwa jika anda berdiri hingga jarak 25 meter dari titik ledak, maka anda kemungkinan besar akan tewas. Baik akibat terjatuh sangat keras (terlebih bila tak segera ditangani) maupun dihujani remukan kaca dalam jumlah tak kepalang banyaknya yang melesat secepat peluru, bak tembakan mitraliur. Jika anda berdiri pada jarak 50 meter, anda masih akan terluka (sedang hingga berat) akibat semburan puing-puing. Dan di jarak 82 meter, anda masih akan terluka (ringan) khususnya jika berada di dekat jendela.

Gambar 5. Dampak gelombang kejut ledakan TATP 3 kg yang dipilih untuk lima overpressure dengan dampak tertentu. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di satu titik di sebelah utara landasan pacu FASI di kawasan pantai Parangtritis, Bantul (DI Yogyakarta). Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 5. Dampak gelombang kejut ledakan TATP 3 kg yang dipilih untuk lima overpressure dengan dampak tertentu. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di satu titik di sebelah utara landasan pacu FASI di kawasan pantai Parangtritis, Bantul (DI Yogyakarta). Sumber: Sudibyo, 2016.

Harus digarisbawahi bahwa perhitungan ini dikerjakan dalam kondisi ideal dengan titik ledak di udara terbuka tanpa muatan sekunder. Jika paku dan bola-bola besi turut disertakan, maka saat TATP meledak gelombang kejutnya akan mendorong paku dan bola-bola besi tersebut melesat dengan kecepatan tinggi seperti peluru. Mereka bisa melesat hingga sejauh 100 meter dari titik ledak. Jelas bahwa jika ada seseorang yang berdiri dalam jarak kurang dari 100 meter dari titik ledak. ia bisa mengalami luka tembus dan luka tusuk layaknya terkena peluru senapan. Tingkat keparahan luka jenis ini lebih tinggi ketimbang luka akibat tembusan atau irisan pecahan kaca. Maka dapat dikatakan bahwa penambahan muatan sekunder membuat daya hancur bom ini lebih besar.

Muatan sekunder dalam bentuk potongan-potongan logam acap dijumpai dalam persenjataan militer. Misalnya dalam sistem rudal antipesawat udara, yang memandaatkan potongan-potongan logam dengan geometri tertentu untuk bisa menembus badan pesawat. Sehingga pesawat sasaran akan tetap rusak berat dan rontok dibobol oleh potongan-potongan logam berkecapatn tinggi meskipun rudal meledak dalam jarak tertentu, katakanlah 10 meter, dari pesawat tersebut. Jenis rudal seperti inilah yang tempo hari menjatuhkan pesawat Boeing-777 Malaysia Airlines penerbangan MH17 di Ukraina timur.

Dapat dilihat bahwa dengan hasil perhitungan dampak gelombang kejut, pernyataan polisi bahwa peledak rakitan berbasis TATP 3 kilogram itu bisa berdampak hingga radius 300 meter dari titik ledak tidaklah berlebihan. Jadi bom pressure cooker itu  bukan bom mainan, bukan mercon. Dampaknya bisa mengerikan. Apalagi jika muatan sekundernya, seperti paku maupun gotri, turut dipasang. Sebab saat detonasi terjadi, muatan sekunder itu akan melejit secepat peluru. Jarak 150 meter dari titik ledak pun belum tentu aman.

Perbandingan

Sebagian kita ada yang mencoba membandingkan kemampuan TATP 3 kilogram ini dengan bom kelas berat seperti MOAB dan FOAB. Tujuannya untuk mendiskreditkan temuan peledak rakitan di Bekasi. Disebut bahwa dampak ledakan bom MOAB adalah 150 meter sementara dampak ledakan FOAB mencapai 300 meter. Sementara peledak rakitan Bekasi juga bisa berdampak 300 meter, padahal bobotnya jauh lebih kecil ketimbang MOAB (11 ton TNT) maupun FOAB (44 ton TNT). Satu hal yang mustahil, begitu kesimpulan mereka.

Bagaimana perbandingan yang sebenarnya?

Bom MOAB (Mother of All Bombs) memiliki nama resmi GBU-43/B Massive Ordnance Air Blast. Ini adalah jenis bom pintar atau bom yang dipandu untuk menuju ke sasaran tertentu tanpa penggerak aktif (GBU = guided bomb unit) yang juga berfungsi sebagai bom psikologis, senjata untuk meratakan lahan berhutan dan bom pemusnah ladang ranjau. Amerika Serikat (AS) mengembangkan bom kelas berat berbobot 10.300 kilogram dengan bahan peledak Composition H6 seberat 8.500 kilogram ini pada 2003 TU sebagai pengganti dari bom sejenis (yang lebih ringan) yakni BLU-82 Daisy Cutter. Saat ini dalam gudang senjata militer AS hanya tersedia 15 unit bom MOAB .

Dengan kandungan energi 11 ton TNT, bom MOAB memiliki blast radius 150 meter. Blast radius adalah radius dimana kerusakan berat dan kerusakan total akibat hempasan gelombang kejut ledakan terjadi. Dalam blast radius inilah pepohonan di hutan akan tumbang, dan ranjau-ranjau yang ditanam pada ladang ranjau akan meledak akibat overpressure hebat (sebesar 21.700 Pascal).

Sementara bom FOAB (Father of All Bombs) dikembangkan oleh militer Russia sejak 2007 TU dengan nama resmi ATBIP (Aviation Thermobaric Bomb of Increased Power). Ini juga merupakan bom pintar dan bom psikologis yang berpinsip termobarik (memanfaatkan oksigen di udara) dengan bobot 9.000 kilogram. Dengan kandungan enerfi 44 ton TNT, bom kelas berat ini memiliki blast radius 300 meter. Berbeda dengan MOAB, saat ini tersedia 100 buah bom FOAB dalam arsenal militer Russia sekaligus menjadikannya bom non nuklir terkuat yang pernah ada. Baik bom MOAB maupun FOAB memiliki kesamaan, yakni tak satupun yang pernah digunakan dalam medan pertempuran.

Gambar 6. Perbandingan dampak gelombang kejut antara ledakan TATP 3 kg, MOAB (11 ton TNT) dan FOAB (44 ton TNT). Perbandingan dibatasi pada blast radius dan dampak yang memecahkan kaca jendela. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di dalam kawasan dataran pantai Ambal, Kebumen (Jawa Tengah). Sumber: Sudibyo, 2016.

Gambar 6. Perbandingan dampak gelombang kejut antara ledakan TATP 3 kg, MOAB (11 ton TNT) dan FOAB (44 ton TNT). Perbandingan dibatasi pada blast radius dan dampak yang memecahkan kaca jendela. Titik ledakan hipotetik ini diasumsikan berada di dalam kawasan dataran pantai Ambal, Kebumen (Jawa Tengah). Sumber: Sudibyo, 2016.

Bagaimana dampak gelombang kejut produk ledakannya? Perhitungan pada bom MOAB dengan asumsi titik ledak setinggi 1 meter dan ledakan di udara terbuka memperlihatkan ledakan bom ini menciptakan blast radius hingga jarak 150 meter dari titik ledak. Lebih jauh lagi, ia sanggup menjatuhkan seseorang yang berdiri sejauh 276 meter dari titik ledak. Gelombang kejutnya juga masih bisa meremukkan kaca jendela pada jarak 376 meter dari titik ledak. Kian jauh lagi, gelombang kejutnya juga masih mampu menyebarkan puing-puing hingga sejauh 821 meter dari titik ledak. Bahkan gelombang kejutnya masih sanggup meretakkan kaca jendela yang terletak sejauh 6.670 meter dari titik ledak.

panci-tabelHal serupa berlaku juga pada bom FOAB. Hanya harus digarisbawahi bahwa bom termobarik memproduksi gelombang kejut dengan durasi lebih lama ketimbang bom non-termobarik. Sehingga radius dampak gelombang kejut ledakan bom termobarik akan lebih besar. Ini terlihat dari blast radius-nya. Perhitungan dampak gelombang kejut bom FOAB dengan asumsi titik ledak setinggi 1 meter dan ledakan di udara terbuka memperlihatkan blast radius-nya (yakni overpressure 21.700 Pascal) hingga sejauh 240 meter dari titik ledak. Tetapi dlam praktiknya blast radius bom FOAB adalah sebesar 300 meter. Sehingga terdapat faktor multiplikasi (pengali) sebesar 1,25. Dengan mempertimbangkan hal ini maka dapat diperhitungkan bahwa seseorang yang berdiri sejauh 548 meter dari titik ledak akan jatuh terhempas dengan keras. Gelombang kejut masih berkemampuan meremukkan kaca jendela pada jarak 745 meter dari titik ledak. Gelombang kejut juga masih mampu menyebarkan puing-puing hingga sejauh 1.629 meter dari titik ledak. Dampak terlemahnya, yakni retaknya kaca jendela akibat paparan gelombang kejut, akan terjadi hingga jarak 13.214 meter dari titik ledak.

Baik bom MOAB maupun FOAB tak pernah dipakai dalam medan pertempuran. Namun ada peledak rakitan yang hampir sama dahsyatnya yang pernah didetonasikan pada masa silam. Datanglah ke Beirut (Lebanon) pada 1983 TU, negeri indah pada masa Kahlil Gibran namun dirobek-robek kesumat nan kisut  antara tahun 1975 hingga 1990 TU. Sedemikian dalam angkara yang membara sehingga pernah pada satu masa penduduk Beirut menyimpan stok granat dalam jumlah lebih banyak ketimbang payung. Di tengah-tengah kekacauan inilah pada 23 Oktober 1983 TU pagi sebuah truk berbobot 19 ton melaju di kompleks bandara internasional Beirut. Ia bergerak ke arah Hilton Beirut, nama tak-resmi bagi markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat yang menjadi bagian dari pasukan penjaga perdamaian internasional di Lebanon. Setelah memaksa masuk ke dalam kompleks dengan menerjang kawat berduri yang mengelilingi markas, truk berhenti tepat di lobi gedung bertingkat 4 tersebut. Pengemudinya, bagian dari milisi Hezbollah, lantas menekan tombol maut.

Gambar 7. Kepulan asap tebal membumbung tinggi dari kompleks markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat sesat setelah dihantam detonasi peledak rakitan termobarik dengan energi setara 9,5 ton TNT. Secara keseluruhan 255 orang tewas akibat ledakan ini. Sumber; US Marine Corps, 1983.

Gambar 7. Kepulan asap tebal membumbung tinggi dari kompleks markas Batalyon ke-1 Marinir ke-8 Amerika Serikat sesat setelah dihantam detonasi peledak rakitan termobarik dengan energi setara 9,5 ton TNT. Secara keseluruhan 255 orang tewas akibat ledakan ini. Sumber; US Marine Corps, 1983.

Ledakannya sungguh dahsyat. Peledak rakitan termobarik itu melepaskan energi setara 9,5 ton TNT, ledakan non-nuklir terbesar sepanjang sejarah sejak berakhirnya Perang Dunia 2. Ledakan itu menciptakan kawah selebar 10 meter. Seluruh bagian truk tersebut hilang menguap tak berbekas, kecuali blok mesinnya saja. Bangunan Hilton Beirut pun dibikin remuk bertumpuk, laksana diangkat ke udara untuk kemudian dibanting sangat keras ke tanah. 242 orang didalamnya  yang terdiri dari 220 Marinir, 18 pelaut, 3 tentara dan 1 sipil sontak meregang nyawa, sementara 128 orang lainnya mengalami luka-luka berat. Di antara korban luka-luka, 13 diantaranya akhirnya tewas. Sehingga secara keseluruhan jumlah korban tewas mencapai 255 orang. Inilah korban jiwa terbesar yang dialami Marinir AS semenjak pertempuran Iwo Jima (Januari 1945 TU) dalam Perang Dunia 2. Detonasi peledak rakitan inilah faktor utama yang mendorong Ronald Reagan, Presiden AS saat itu, untuk menarik mundur seluruh pasukannya dari Lebanon tanpa terkecuali.

Referensi :

Amelia. 2016. Ini Penampakan Bom Panci yang Diamankan Polisi di Bintara Bekasi. Detik.com, diakses 10 Desember 2016.

Painter. 2007. The Forensic Analysis of Triacetone Triperoxide (TATP) Precursors and Synthetic Byproducts. Tesis. Florida: Dept. of Science, College of Sciences, University of Central Orlando.

Kinney & Graham. 1985. Explosive Shocks in the Air. Springer-Verlag, New York, 2nd edition.

Membaca Ujicoba Senjata Nuklir Korea Utara

Sebuah gempa meletup dari kawasan Pegunungan Sungjibaegam (Korea Utara) pada Jumat pagi 9 September 2016 Tarikh Umum (TU) pukul 07:30 WIB. Magnitudonya 5,3 dalam bentuk body-wave magnitude (mb). Kedalaman sumbernya? Badan geologi Amerika Serikat atau USGS (United States Geological Survey)  menempatkannya pada nol km (!). Sementara badan lain semisal pusat penelitian geofisika Jerman atau GFZ (Geo Forschungs Zentrum) menyebut hiposentrumnya sangat dangkal, yakni pada kedalaman hanya 1 km. Demikian halnya Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG) di Indonesia, yang juga menempatkan hiposentrumnya pada kedalaman 1 km.

Episentrum gempa yang aneh ini terletak di dekat Punggye-ri, nama legendaris jika berbicara tentang Korea Utara masakini. Punggye-ri adalah fasilitas ujicoba nuklir bawah tanah yang dikelola oleh militer Korea Utara di kawasan Pegunungan Sungjibaegam, yang telah aktif selama sedikitnya 10 tahun terakhir. Kawasan Pegunungan Sungjibaegam bukanlah kawasan yang tergolong zona sumber gempa tektonik potensial, fakta yang menambah aneh gempa ini. Pola gelombang dari gempa yang aneh itupun tak kalah anehnya. Amplitudo gelombang P (primer) yang dirambatkannya lebih besar ketimbang amplitudo gelombang S (sekunder) dengan impuls pertama menunjukkan gerakan kompresi (tekanan) ke segala arah. Pola semacam itu merupakan ciri khas getaran seismik produk ledakan, bukan getaran khas gempa tektonik seperti umumnya.

Gambar 1. Getaran seismik produk ujicoba nuklir Korea Utara 9 September 2016 TU seperti yang terekam dari stasiun Baumata, Nusa Tenggara Timur (BATI). BMKG menyimpulkan getaran seismik ini memiliki magnitudo 5,3 dengan kedalaman sumber hanya 1 km. Sumber: BMKG, 2016.

Gambar 1. Getaran seismik produk ujicoba nuklir Korea Utara 9 September 2016 TU seperti yang terekam dari stasiun Baumata, Nusa Tenggara Timur (BATI). BMKG menyimpulkan getaran seismik ini memiliki magnitudo 5,3 dengan kedalaman sumber hanya 1 km. Sumber: BMKG, 2016.

Apa yang sedang terjadi di Pegunungan Sungjibaegam? Kini dapat dipastikan bahwa salah satu negara termiskin di dunia itu kembali melaksanakan ujicoba detonasi (peledakan) senjata nuklir di bawah tanah di lokasi tersebut. Secara formal inilah ujicoba nuklir kelima yang diselenggarakan Korea Utara dalam kurun satu dasawarsa terakhir. Pertama kali mereka meledakkan senjata nuklirnya di bawah tanah (sebagai ujicoba nuklir) pada 9 Oktober 2006 TU. Ujicoba itu tak sukses, sebab energi ledakan (yield)-nya hanya 0,48 kiloton TNT. Ujicoba kedua berlangsung tiga tahun kemudian, tepatnya pada 25 Mei 2009. Kali ini hasilnya lebih bagus, dengan energi ledakan sebesar 7 kiloton TNT.

Ujicoba ketiga terlaksana empat tahun kemudian, setelah tampuk pimpinan negeri berganti dari tangan Kim Jong-il (wafat 17 Desember 2011 TU) ke Kim Jong-un. Ujicoba ketiga berlangsung pada 12 Februari 2013 TU dengan hasil lebih baik ketimbang sebelumnya, yakni energi ledakan mencapai 12 kiloton TNT. Dan ujicoba keempat dilaksanakan pada 6 Januari 2016 TU, yang diklaim sebagai ujicoba pertama bom Hidrogen (tahap lebih lanjut pengembangan senjata nuklir). Klaim ini meragukan, sebab energi ledakannya hanya berkisar 10 kiloton TNT. Selain keempat ujicoba tersebut, juga terdapat satu ujicoba lainnya yang nampaknya tak dipublikasikan secara formal mengingat hasilnya jelek. Yakni ujioba pada 12 Mei 2010 TU dengan pelepasan energi ‘hanya’ 0,0029 kiloton TNT.

Energi

Gambar 2. Diagram dasar efek ledakan nuklir bawah tanah sebagai panduan umum dalam pelaksanaan ujicoba nuklir bawah tanah. Saat senjata nuklir diledakkan pada titik ledak (shot point), suhu sangat tinggi yang dihasilkannya akan melelehkan apapun disekelilingnya hingga terbentuk rongga (cavity).  Rongga besar ini akan membuat lapisan-lapisan tanah diatasnya ambles hingga menutupinya. Akibatnya seluruh sampah nuklir praktis tersekap di bekas rongga ini. Sebagai imbasnya di permukaan tanah terbentuk cekungan kawah. Sumber: Glasstone & Dolan, 1977.

Gambar 2. Diagram dasar efek ledakan nuklir bawah tanah sebagai panduan umum dalam pelaksanaan ujicoba nuklir bawah tanah. Saat senjata nuklir diledakkan pada titik ledak (shot point), suhu sangat tinggi yang dihasilkannya akan melelehkan apapun disekelilingnya hingga terbentuk rongga (cavity). Rongga besar ini akan membuat lapisan-lapisan tanah diatasnya ambles hingga menutupinya. Akibatnya seluruh sampah nuklir praktis tersekap di bekas rongga ini. Sebagai imbasnya di permukaan tanah terbentuk cekungan kawah. Sumber: Glasstone & Dolan, 1977.

Seberapa kuat energi ledakan nuklir dari ujicoba terakhir Korea Utara ini? Kita bisa memprakirakannya dari getaran seismik yang dihasilkannya. Ada dua cara untuk itu. Pertama, secara umum ada  hubungan matematis sederhana antara energi ledakan sebuah senjata nuklir yang diledakkan di bawah tanah dengan magnitudo gempa yang ditimbulkannya dalam bentuk :

korea-rumus_1Dalam persamaan tersebut, C merupakan konstanta empirik yang bergantung kepada karakter geologi lokasi ujicoba nuklir. Untuk Pegunungan Sungjibaegam, dengan mengacu pada ujicoba nulir pada tahun 2006 TU dan 2009 TU, maka C bernilai antara 3,9 hingga 4,2. Jika diterapkan, maka kita akan mendapatkan energi senjata nuklir dari ujicoba nuklir Korea Utara kali ini berada dalam rentang antara 29 hingga 74 kiloton TNT. Angka 74 kiloton TNT nampaknya terlalu besar dan terdapat alasan rasional bahwa ujicoba tersebut mungkin menghasilkan ledakan berenergi di sekitar 29 kiloton TNT.

Alasan tersebut adalah bagian dari cara yang kedua. Khusus untuk kawasan ujicoba nuklir Korea Utara telah diketahui adanya hubungan antara energi ledakan nuklir bawah tanah dengan magnitudo gempa dan kedalaman titik ledakan dari paras/permukaan tanah tepat diatasnya melalui persamaan empirik berikut:

korea-rumus_2Cara yang kedua ini membutuhkan informasi terkait kedalaman titik ledak. Untuk itu digunakan pendekatan tak langsung. Tujuan ujicoba nuklir bawah tanah adalah agar bisa meledakkan senjata nuklir jenis apapun (baik bom fissi, bom fusi dan variannya) dengan aman sehingga sampah nuklir yang diproduksinya tersekap sempurna didalam tanah tanpa punya peluang untuk lolos ke paras Bumi dan tersebar melalui udara. Agar tujuan tersebut dapat dicapai, maka senjata nuklir yang akan diujicoba harus diletakkan pada kedalaman melebihi kedalaman kritis yang dinyatakan oleh persamaan empiris :

korea-rumus_3-kritisDari ujicoba nuklir Korea Utara pada tahun 2006 TU, 2009 TU dan 2013 TU dapat diketahui bahwa seluruh titik ledaknya terletak pada kedalaman yang lebih besar dibanding kedalaman kritis. Nilai kedalaman titik ledak akan sama dengan kedalaman kritis pada angka 360 meter, yang setara dengan energi ledakan 25,6 kiloton TNT. Untuk alasan keamanan, titik ledak tersebut harus lebih dalam ketimbang kedalaman kritis, sehingga cukup rasional untuk menempatkannya pada kedalaman 450 meter. Pada kedalaman tersebut, persamaan empirik memberikan nilai energi ledakan sebesar 30,5 kiloton TNT. Kedalaman 450 meter bukanlah titik terdalam bagi ujicoba nuklir Korea Utara. Sebab pada ujicoba tahun 2009 TU diprakirakan titik ledaknya lebih dalam lagi, yakni sedalam 650 meter.

Sehingga ujicoba nuklir Korea Utara kali ini mungkin melepaskan energi 30 kiloton TNT. Ini menjadikannya ujicoba nuklir paling bertenaga sepanjang sejarah Korea Utara. Sebagai pembanding, energi bom nuklir yang meremukkan Hiroshima dan Nagasaki di akhir Perang Dunia 2 masing-masing adalah sebesar 15 dan 20 kiloton TNT. Sehingga dapat dikatakan bahwa senjata nuklir yang diujicobakan Korea Utara kali ini telah berkualifikasi sebagai senjata nuklir taktis kelas penghancur sebuah kota.

Gambar 3. Lokasi ujicoba nuklir Korea Utara terbaru dalam tanda bintang (*) warna merah, bersama dengan titik-titik lokasi ujicoba nuklir sebelumnya di medan percobaan nuklir Punggye-ri, kawasan Pegunungan Sungjibaegam (Korea Utara). Terlihat juga lokasi ujicoba nuklir yang dianggap gagal dan tidak dipublikasikan secara formal, yakni ujicoba 12 Mei 2010 TU (tanda segitiga). Sumber: Sudibyo, 2016 dengan basis Google Maps dan Zhang & Wen, 2014.

Gambar 3. Lokasi ujicoba nuklir Korea Utara terbaru dalam tanda bintang (*) warna merah, bersama dengan titik-titik lokasi ujicoba nuklir sebelumnya di medan percobaan nuklir Punggye-ri, kawasan Pegunungan Sungjibaegam (Korea Utara). Terlihat juga lokasi ujicoba nuklir yang dianggap gagal dan tidak dipublikasikan secara formal, yakni ujicoba 12 Mei 2010 TU (tanda segitiga). Sumber: Sudibyo, 2016 dengan basis Google Maps dan Zhang & Wen, 2014.

Booster

Tiap kali Korea Utara mengujicoba senjata nuklirnya selalu muncul pertanyaan apakah gagal atau tidak. Ujicoba nuklir tahun 2006 TU tergolong gagal karena energinya terlalu kecil. Kegagalan ini mengesankan adanya salah desain atau salah perhitungan dalam pembangunan senjata nuklir. Demikian halnya ujicoba nuklir Januari 2016 TU, yang diklaim sebagai ujicoba bom Hidrogen namun juga dianggap gagal karena energinya terlalu kecil, bertolak-belakang dengan energi bom Hidrogen yang telah dikenal dalam sejarah.

Apakah ujicoba nuklir Korea Utara kali ini sukses? Tergantung sudut pandang yang kita gunakan untuk melihatnya dalam konteks fisika energi tinggi. Jika sudut pandangnya adalah sudut pandang primitif, maka ujicoba nuklir Korea Utara bisa dikatakan sukses. Karena toh mereka berhasil membangun dan sukses meledakkan senjata nuklir.  Upaya tersebut tidaklah mudah, sebab Korea Utara harus mengumpulkan isotop Plutonium239 hingga mencapai kuantitas tertentu. Untuk sebuah senjata nuklir, secara umum dibutuhkan Plutonium239 hingga sebanyak 10 kilogram agar tercapai massa kritis, yakni massa minimum yang dibutuhkan agar terjadi reaksi fissi nuklir (pembelahan inti-inti atom berat) secara berantai. Jika yang digunakan adalah isotop Uranium235, maka secara umum massa kritisnya jauh lebih besar yakni mencapai 52 kilogram.

Baik menggunakan Uranium235 maupun Plutonium239, membangun senjata nuklir menjadi pekerjaan yang berat. Hanya terdapat 0,7 % isotop Uranium235 dalam mineral Uranium di alam, sehingga harus dilakukan pemurnian baik dengan cara teknik difusi gas maupun pemisahan elektromagnetis. Sementara Plutonium239 tak hadir di alam sehingga harus diciptakan terlebih dahulu dalam tungku reaktor nuklir, melalui penembakan logam Uranium dengan guyuran partikel neutron secara terus-menerus. Sehingga terjadi transformasi dari Uranium238 (yang kadarnya 99,3 % di alam) menjadi Uranium239 yang kemudian meluruh ke Neptunium239 hingga akhirnya meluruh lagi menjadi Plutonium239. Baik Uranium235 maupun Plutonium239 lantas harus dibuat ke dalam bentuk bola berongga, yang diselubungi oleh lapisan bahan peledak konvensional di segala arah. Di pusat bola juga harus ditempatkan inisiator neutron untuk memulai reaksi fissi nuklir kala senjata nuklir ini sudah diaktifkan.

Gambar 4. Perbandingan gelombang seismik dari kelima ujicoba nuklir Korea Utara sejak 2006 TU seperti yang terekam dalam stasiun seismik Hedmark (Norwegia) yang berjarak 7.360 kilometer dari lokasi ujicoba, diplot dalam skala yang sama. Nampak amplitudo dan magnitudo gelombang seismik produk ujicoba 9 September 2016 TU adalah yang terbesar dibanding yang lain. Sumber: NORSAR, 2016.

Gambar 4. Perbandingan gelombang seismik dari kelima ujicoba nuklir Korea Utara sejak 2006 TU seperti yang terekam dalam stasiun seismik Hedmark (Norwegia) yang berjarak 7.360 kilometer dari lokasi ujicoba, diplot dalam skala yang sama. Nampak amplitudo dan magnitudo gelombang seismik produk ujicoba 9 September 2016 TU adalah yang terbesar dibanding yang lain. Sumber: NORSAR, 2016.

Namun dari sudut pandang modern, ujicoba tersebut mungkin (sekali lagi) mendemonstrasikan kegagalan Korea Utara. Karena sudut pandang modern menekankan pada efisiensi senjata nuklir. Senjata nuklir paling awal, meski terkesan dahsyat, dikenal tak efisien sehingga membutuhkan bobot yang sangat besar. Bom Little Boy yang meremukkan Hiroshima memiliki massa total 4,4 ton. Sementara bom Fat Man yang menghancurkan Nagasaki massanya sedikit lebih besar, yakni 4,6 ton. Pada Little Boy, hanya 1,4 % saja dari 64 kilogram Uranium235 yang mengalami reaksi fissi nuklir dan melepaskan energi, atau setara dengan hanya 880 gram Uranium235. Pada Fat Man sedikit lebih baik karena 13 % dari 6,2 kilogram Plutonium239 yang mengalami reaksi fissi nuklir, setara dengan 810 gram Plutonium239. Sisanya terbuang percuma sebagai sampah nuklir.

Dalam sudut pandang modern, efisiensi ini harus ditingkatkan hingga 20 % atau lebih. Sehingga kita tak lagi harus menyaksikan senjata nuklir berukuran dan berbobot jumbo yang hanya bisa diangkut dengan armada pesawat pengebom terberat. Namun cukup hanya dengan pesawat yang lebih ringan atau bahkan dengan sistem persenjataan non pesawat seperti rudal jelajah atau rudal balistik. Sebab dalam sudut pandang modern, massa senjata nuklir bisa direduksi menjadi di bawah 1.000 kilogram atau bahkan dibawah 500 kilogram. Sementara kandungan energinya tetap setara atau bahkan beberapa kali lipat lebih besar ketimbang bom Little Boy maupun Fat Man.

Peningkatan efisiensi reaksi fissi nuklir tersebut umumnya dilakukan dengan pendorong (booster). Pada dasarnya sebuah senjata nuklir dalam rupa bom fissi nuklir hanya bisa bekerja jika didalamnya terjadi banjir partikel neutron. Partikel inilah yang akan membelah isotop Uranium235 atau Plutonium239 sehingga menjadi isotop-isotop yang lebih ringan sembari melepaskan 2 atau 3 neutron baru dan energi besar. Dalam sudut pandang primitif, banjir neutronnya dikategorikan sedikit karena hanya berasal dari reaksi fissi itu sendiri. Agar efisiensi fissi nuklir meningkat, maka kuantitas banjir neutron didalamnya pun harus berlipat ganda. Untuk itu dibutuhkan sumber eksternal yang sanggup menghasilkan banjir neutron dalam jumlah besar, yakni reaksi fusi nuklir. Fusi nuklir adalah penggabungan inti-inti atom ringan (umumnya Hidrogen dan isotopnya) pada suhu yang teramat tinggi hingga menghasilkan inti yang lebih berat (umumnya Helium) disertai pelepasan neutron dan energi. Dalam kondisi tertentu, kuantitas banjir neutron produk reaksi fusi nuklir bisa mencapai 8 kali lipat produk reaksi fissi nuklir.

Gambar 5. Diagram dasar senjata nuklir berupa bom fissi nuklir dengan pendorong. Saat diledakkan, maka lapisan bahan peledak terluar (bentuk ellipsoid, disini nampak berbentuk lonjong) akan memberikan tekanan kuat ke internal, membuat selubung bahan peledak terdalam (berbentuk bola, disini nampak sebagai lingkaran) akan terpicu dan meledak. Ledakan tersebut menghasilkan tekanan kuat menuju ke pusat bola sekaligus menekan kuat Plutonium dan campuran Tritium-Deuterium. Plutonium melampaui massa kritis, yang membuat Tritium-Deuterium mulai mengalami reaksi fusi nuklir. Banjir neutron yang dihasilkannya membelah-belah inti Plutonium dalam jumlah yang lebih besar. Selimut Berilium berfungsi sebagai pemantul neutron kembali ke internal bola. Sumber: Anonim.

Gambar 5. Diagram dasar senjata nuklir berupa bom fissi nuklir dengan pendorong. Saat diledakkan, maka lapisan bahan peledak terluar (bentuk ellipsoid, disini nampak berbentuk lonjong) akan memberikan tekanan kuat ke internal, membuat selubung bahan peledak terdalam (berbentuk bola, disini nampak sebagai lingkaran) akan terpicu dan meledak. Ledakan tersebut menghasilkan tekanan kuat menuju ke pusat bola sekaligus menekan kuat Plutonium dan campuran Tritium-Deuterium. Plutonium melampaui massa kritis, yang membuat Tritium-Deuterium mulai mengalami reaksi fusi nuklir. Banjir neutron yang dihasilkannya membelah-belah inti Plutonium dalam jumlah yang lebih besar. Selimut Berilium berfungsi sebagai pemantul neutron kembali ke internal bola. Sumber: Anonim.

Inti atom yang digunakan sebagai bahan bakar fusi nuklir adalah isotop Deuterium (Hidrogen2) dan Tritium (Hidrogen3). Fusi nuklir yang melibatkan inti Deuterium dan Tritium akan terjadi mulai suhu 10 juta Kelvin dan akan lebih efisien pada suhu 20 juta hingga 30 juta Kelvin. Suhu setinggi itu dapat dicapai pada beberapa mikrodetik pertama dalam meledaknya bom fissi nuklir. Hanya sejumput jumlah Deuterium dan Tritium yang terlibat dalam proses pendorong ini, dimana pelepasan energi reaksi fusi nuklir yang dihasilkannya hanya setara dengan 1 % energi keseluruhan senjata nuklir. Namun ia menghasilkan banjir neutron yang mencukupi untuk meningkatkan jumlah reaksi fissi nuklir. Selain meningkatkan efisiensi fissi nuklir, penggunaan teknik pendorong juga mengurangi atau bahkan menghilangkan kebutuhan lapisan pemantul neutron (tamper). Lapisan pemantul merupakan lapisan logam padat yang berfungsi untuk memantulkan balik partikel-partikel neutron yang tidak sempat bersua dengan inti Uranium235 atau Plutonium239 dan hendak lolos dari internal senjata.

Penggentar

Pada praktiknya penambahan Deuterium dan Tritium sebagai pendorong dilakukan dengan memasukkan kedua isotop tersebut (yang berwujud gas) ke dalam rongga di pusat bola massa Plutonium239 dalam bom fissi nuklir. Korea Utara mungkin telah mencoba hal ini, setidaknya seperti tecermin dalam ujicoba nuklir Januari 2016 TU.  Namun ujicoba nuklir September 2016 TU  ini di satu sisi mencerminkan mereka masih gagal. Sebab dalam desain ideal senjata nuklir, energi maksimum yang mungkin dicapai dari sebuah bom fissi nuklir berbasis Plutonium239 tanpa pendorong adalah mencapai 60 kiloton TNT. Sehingga jika desainnya sempurna dan pendorong bekerja dengan baik, kita seyogyanya akan menyaksikan ledakan bawah tanah yang melepaskan energi di atas  50 atau bahkan 100 kiloton TNT. Energi sebesar itu akan menghasilkan getaran seismik dengan magnitudo 5,7 atau lebih besar lagi.

Namun di sisi lain, ujicoba nuklir September 2016 TU dapat pula mengesankan sukses Korea Utara. Apalagi jika tujuannya adalah miniaturisasi senjata nuklir dengan sedikit mengorbankan kandungan energinya. Dengan miniaturisasi, maka senjata nuklir akan memiliki massa dan dimensi yang lebih kecil. Sehingga dapat digendong dalam sistem rudal jelajah maupun rudal balistik. Apa yang mengkhawatirkan dari sisi ini adalah bahwa pada saat yang sama Korea Utara cukup berhasil dalam mengembangkan sistem rudal balistik. Pada 22 Juni 2016 TU mereka berhasil meluncurkan rudal balistik berjangkauan menengah berbasis darat dengan nama Musudan-1. Rudal tersebut dirancang untuk menghantam sasaran sejauh 4.000 kilometer, meski pada peluncuran tersebut hanya ditembakkan sejauh 400 kilometer (konsekuensinya ketinggian maksimum  rudal pun meningkat menjadi 1.413 kilometer). Selanjutnya pada 24 Agustus 2016 TU giliran rudal balistik Pukkusong-1 ditembakkan dari kapal selam. Jangkauan maksimumnya diperkirakan setara dengan Musudan-1, meski pada saat itu hanya ditembakkan sejauh 500 kilometer. Dan hanya beberapa hari sebelum ujicoba nuklir terakhirnya, Korea Utara menembakkan tiga rudal Rodong-1 sekaligus dengan akurasi tinggi. Rodong-1 mampu menjangkau sasaran sejauh 1.000 kilometer. Baik Musudan-1, Pukkusong-1 maupun Rodong-1 dapat dimuati dengan hululedak nuklir da dapat menjangkau negara-negara yang bermusuhan di Asia timur jauh (seperti Korea Selatan dan Jepang) dengan mudah.

Gambar 6. Bagaimana pengaruh penggunaan teknologi pendorong pada bom fissi nuklir diperlihatkan dalam gambar perbandingan ini. Kiri: bom Fat Man, senjata nuklir generasi pertama tanpa pendorong dengan kandungan energi 20 kiloton TNT memiliki diameter maksimum 150 cm dan massa total 4,6 ton. Fat Man hanya bisa diangkut dengan pesawat pengebom terberat. Kanan: bom W54, senjata nuklir dengan teknologi pendorong, yang massanya  hanya 23 kilogram dan diameter maksimum hanya 27 cm. Meski sangat kecil, namun kandungan energinya mencapai 6 kiloton TNT atau sepertiga Fat Man. Sumber:  Glasstone & Dolan, 1977.

Gambar 6. Bagaimana pengaruh penggunaan teknologi pendorong pada bom fissi nuklir diperlihatkan dalam gambar perbandingan ini. Kiri: bom Fat Man, senjata nuklir generasi pertama tanpa pendorong dengan kandungan energi 20 kiloton TNT memiliki diameter maksimum 150 cm dan massa total 4,6 ton. Fat Man hanya bisa diangkut dengan pesawat pengebom terberat. Kanan: bom W54, senjata nuklir dengan teknologi pendorong, yang massanya hanya 23 kilogram dan diameter maksimum hanya 27 cm. Meski sangat kecil, namun kandungan energinya mencapai 6 kiloton TNT atau sepertiga Fat Man. Sumber: Glasstone & Dolan, 1977.

Maka dari sisi geopolitik, kombinasi ujicoba nuklir terkini dan peluncuran rudal-rudal balistik membuat Korea Utara boleh dikata berhasil mencapai tujuannya. Senjata nuklir dikombinasikan dengan rudal balistik adalah faktor penggentar (deterrent) bagi negara tetangga, bahkan bagi adidaya seperti Amerika Serikat sekalipun. Kepemilikan senjata nuklir ditambah dengan rudal balistik membuat  Korea Utara memiliki daya tawar yang lebih baik ketika berhadapan dengan kepentingan-kepentingan internasional yang sering dipaksakan. Terlebih negeri itu secara teknis masih dalam kondisi berperang sejak 1950 TU, kala Perang Korea meletus. Perang tersebut hanya berakhir secara teknis dengan sebuah perjanjian gencatan senjata, bukan berakhir permanen dalam bentuk perundingan perdamaian.

Referensi :

BMKG. 2016. Laporan Gempa Bumi akibat Ledakan Nuklir Korea Utara, 9 September 2016. 

NORSAR. 2016. North Korean Undergorund Nuclear Test Larger than Previous Tests, Pers Release.

Glasstone & Dolan. 1977. The Effects of Nuclear Weapons. Washington DC, US Department of Defense.

Zhang & Wen. 2014. Seismological Evidence for a Low-yield Nuclear Test on 12 May 2010 in North Korea. Seismological Research Letter, vol. 86 (January/February 2016), no. 1.

Ledakan Dahsyat Tianjin, Cina

Empat hari pasca peristiwa ledakan dahsyat di kompleks pelabuhan Tianjin (Cina), korban tewas tercatat mencapai 104 orang. Sementara korban luka-lukanya, baik berat maupun ringan, membengkak menjadi 720 orang lebih. Statistik ini hanyalah sementara dan dikhawatirkan masih akan terus membengkak. Apalagi masih banyak yang dinyatakan hilang, termasuk diantaranya 85 petugas pemadam kebakaran yang berada di lokasi tepat sebelum ledakan kedua. Ribuan penduduk mengungsi, yang membikin macet jalan-jalan raya kota itu pada jam-jam pertama pasca ledakan. Beragam isu khas bencana pun berseliweran. Salah satunya (yang terbukti benar) adalah kebocoran gas sianida, gas beracun yang memiliki reputasi mematikan.

Gambar 1. Pemandangan lokasi ledakan dahsyat di kompleks pelabuhan Tianjin, diabadikan dari udara. Titik pusat ledakan terdahsyat nampak ditandai dengan cekungan (kawah) yang tergenangi cairan. Disekelilingnya terlihat tumpukan petikemas yang berantakan dan jajaran mobil siap ekspor yang berubah menjadi puing-puing. Sumber: News.cn, 2015.

Gambar 1. Pemandangan lokasi ledakan dahsyat di kompleks pelabuhan Tianjin, diabadikan dari udara. Titik pusat ledakan terdahsyat nampak ditandai dengan cekungan (kawah) yang tergenangi cairan. Disekelilingnya terlihat tumpukan petikemas yang berantakan dan jajaran mobil siap ekspor yang berubah menjadi puing-puing. Sumber: News.cn, 2015.

Bencana ini terjadi di distrik Binhai Baru yang menjadi bagian dari kawasan ekonomi khusus terbuka Tanggu di Tianjin. Kompleks pelabuhan tersebut hanya berjarak sekitar 100 kilometer di tenggara Beijing, ibukota Cina. Bencana dimulai pada Selasa malam 12 Agustus 2015 Tarikh Umum (TU). Hingga tiga hari kemudian tercatat telah terjadi sepuluh ledakan di kompleks lapangan petikemas pelabuhan Tianjin ini. Ledakan yang terbesar adalah ledakan ganda pada 12 Agustus 2015 TU pukul 22:30 WIB (23:30 waktu Cina), masing-masing berselisih waktu hanya 30 detik. Ledakan kedua adalah yang terdahsyat, menghasilkan bolaapi ledakan (fireball) sangat besar dan sangat terang. Ia kemudian berkembang menjadi awan jamur (mushroom cloud) yang membumbung tinggi ke langit. Dalam waktu bersamaan Bumi bergetar. Sementara udara tertekan demikian hebat akibat penjalaran gelombang kejut (shockwave), yakni energi ledakan yang ditransfer ke udara sekitar dalam bentuk tekanan dengan kuat tekanan berbanding terbalik terhadap kuadrat jaraknya dari titik pusat ledakan (ground zero).

Gambar 2. Awan jamur (mushroom cloud) terlihat jelas dari kejauhan sesaat setelah ledakan kedua terjadi di kompleks pelabuhan Tianjin. Ketampakan awan jamur berskala relatif besar menjadi salah satu indikasi bahwa ledakan Tianjin melepaskan energi yang besar. Sumber: Anonim, 2015.

Gambar 2. Awan jamur (mushroom cloud) terlihat jelas dari kejauhan sesaat setelah ledakan kedua terjadi di kompleks pelabuhan Tianjin. Ketampakan awan jamur berskala relatif besar menjadi salah satu indikasi bahwa ledakan Tianjin melepaskan energi yang besar. Sumber: Anonim, 2015.

Di sekitar ground zero, gelombang kejutnya demikian bertenaga sehingga mampu memorak-porandakan tumpukan petikemas yang tersusun rapi. Ia juga berkemampuan meremukkan (sebagian) bangunan yang ada di jalurnya. Tak kurang dari 17.000 unit apartemen rusak berat, khususnya yang berjarak hingga 2 kilometer dari ground zero. Di samping itu masih ada sekitar 800 buah mobil baru siap ekspor dari berbagai pabrikan yang hancur menjadi puing-puing karena terparkir tepat di sebelah ground zero. Hingga radius sekitar 10 kilometer dari ground zero, gelombang kejutnya masih sanggup menggetarkan kaca jendela. Jumlah kerugian material pun melangit, diperkirakan mencapai trilyunan rupiah.

Hingga ratusan bahkan ribuan kilometer dari ground zero, gelombang kejut ledakan ini masih sanggup dideteksi oleh radas (instrumen) mikrobarometer. Meskipun kuat tekanannya sudah sangat lemah dan kini menjalar sebagai gelombang infrasonik. Sejumlah radas mikrobarometer ultrasensitif yang terpasang di stasiun-stasiun IMS (International Monitoring System) yang menjadi bagian dari pengawasan larangan ujicoba nuklir global di bawah payung CTBTO (Comprehensive nuclear Test Ban Treaty Organisation) merekam ledakan Tianjin ini. Mikrobarometer terjauh yang mengendusnya berlokasi di Tonga (Samudera Pasifik) dan Kazakhstan, ribuan kilometer jauhnya dari ground zero.

Gambar 3. Beberapa stasiun IMS dalam jejaring CTBTO yang mendeteksi ledakan dahsyat Tianjin pada radas mikrobarometernya. Gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin menjalar demikian jauh hingga sanggup terekam oleh radas-radas mikrobarometer yang berjarak ratusan atau bahkan ribuan kilometer dari Tianjin. Sumber: CTBTO, 2015.

Gambar 3. Beberapa stasiun IMS dalam jejaring CTBTO yang mendeteksi ledakan dahsyat Tianjin pada radas mikrobarometernya. Gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin menjalar demikian jauh hingga sanggup terekam oleh radas-radas mikrobarometer yang berjarak ratusan atau bahkan ribuan kilometer dari Tianjin. Sumber: CTBTO, 2015.

Dalam tulisan ini, yang disebut dengan ledakan dahsyat Tianjin adalah peristiwa ledakan terkuat (yakni ledakan kedua) di kompleks pelabuhan Tianjin. Seberapa kuat ledakan dahsyat Tianjin ini?

40 ton TNT

Meski terendus oleh sejumlah stasiun IMS di CTBTO, namun lembaga pengawas larangan ujicoba nuklir global tersebut memastikan bahwa ledakan dahsyat Tianjin tidak mengandung ciri-ciri khas ledakan nuklir. Terutama karena tiadanya emisi gas-gas radioaktif khas produk ledakan nuklir. Ia hanyalah ledakan dari bahan-bahan kimia (ledakan konvensional) semata. Selain produk ledakan nuklir, gelombang infrasonik yang menjalar sangat jauh juga dapat diproduksi dari aksi pelepasan energi tinggi lainnya, seperti detonasi bahan eksplosif (peledak) konvensional maupun bencana alam seperti letusan besar gunung berapi. Hal tersebut dapat dilihat misalnya dalam Letusan Kelud 2014 dan Letusan Sangeang Api 2014, keduanya mengambil lokasi di Indonesia.

Dua ledakan pertama di pelabuhan Tianjin memproduksi getaran di kerak bumi. Getaran ini adalah hasil konversi energi ledakan menjadi energi seismik. Seperti halnya gempa bumi, getaran ini pun terekam dalam seismometer (radas/instrumen pengukur gempa) sebagai seismogram. Sekilas terlihat mirip seismogram gempa bumi umumnya, namun sejatinya sangat berbeda karena mengandung pola khas ledakan. Analisis memperlihatkan kedua ledakan pertama tersebut memiliki magnitudo lokal masing-masing 2,3 dan 2,9 skala Richter.

Pada dasarnya magnitudo gempa adalah ekspresi besarnya energi seismik. Energi seismik dalam peristiwa ledakan dahsyat Tianjin berasal dari konversi energi total ledakan itu sendiri . Dengan mempertimbangkan rasio energi seismik terhadap energi total ledakan yang bernilai (rata-rata) 1 banding 63, maka dapat diprakirakan kedua ledakan tersebut melepaskan energi masing-masing 3 dan 21 ton TNT. Terminologi ton TNT adalah satuan tak-resmi energi dalam kaitannya dengan bahan ledakan ataupun detonasi (peristiwa ledakan). 1 ton TNT merupakan jumlah energi yang setara 4,186 GigaJoule dan (dianggap) setara jumlah energi yang dilepaskan dari pembakaran 1.000 kilogram bahan peledak tingkat tinggi trinitrotoluena (TNT). Satuan ton TNT diderivasikan dari satuan kiloton TNT, yang acap digunakan untuk menggambarkan energi dan dampak ledakan nuklir.

Gambar 4. Rekaman ledakan dahsyat Tianjin pada salah satu seismometer di dalam jejaring pemantau gempa di Cina. Usikan rapat nan kecil di sisi kiri merupakan rekaman ledakan pertama yang menghasilkan getaran bermagnitudo 2,3 skala Richter. Sedangkan usikan rapat yang lebih besar (sisi kanan) dihasilkan dari getaran akibat ledakan kedua, dengan magnitudo 2,9 skala Richter. Sumber: Weibo, 2015.

Gambar 4. Rekaman ledakan dahsyat Tianjin pada salah satu seismometer di dalam jejaring pemantau gempa di Cina. Usikan rapat nan kecil di sisi kiri merupakan rekaman ledakan pertama yang menghasilkan getaran bermagnitudo 2,3 skala Richter. Sedangkan usikan rapat yang lebih besar (sisi kanan) dihasilkan dari getaran akibat ledakan kedua, dengan magnitudo 2,9 skala Richter. Sumber: Weibo, 2015.

Jumlah energi yang dilepaskan pada ledakan dahsyat Tianjin juga dapat diprakirakan dari dampak gelombang kejutnya ke lingkungan sekitar. Hingga radius 10 kilometer dari ground zero, hempasan gelombang kejut diinformasikan masih sanggup menggetarkan kaca jendela bangunan. Efek ini muncul akibat overpressure (tekanan lebih) sebesar 200 Pascal (0,03 psi). Perhitungan sederhana mengacu persamaan-persamaan matematis yang disajikan Kinney dan Graham (Kinney & Graham, 1985) memprakirakan, secara kasar energi ledakan (yield) berkisar 40 ton TNT. Pada tingkat energi ini persamaan serupa memprakirakan di ground zero bakal terbentuk kawah (cekungan) dengan prakiraan garis tengah 50 meter. Cekungan terbentuk sebagai akibat overpressure yang sangat besar, yakni melebihi 25 MegaPascal (362 psi). Cukup mengesankan pemotretan (pencitraan) udara di atas lokasi ledakan dengan menggunakan pesawat udara nir-awak (drone) memperlihatkan memang ada cekungan besar di ground zero. Cekungan tersebut kini tergenangi cairan dan memiliki perkiraan diameter sekitar 50 meter. Sejumlah dampak hempasan gelombang kejut lainnya pun sejauh ini konsisten dengan ledakan non-nuklir yang memiliki yield 40 ton TNT.

Indikasi lain besarnya energi ledakan dahsyat Tianjin datang dari langit. Sedikitnya tiga satelit cuaca yang berpangkalan di orbit geostasioner (ketinggian 35.782 kilometer di atas garis khatulistiwa) dan bertugas meliput dinamika cuaca di kawasan Asia Timur Jauh merekam pemandangan takbiasa di atas Tianjin pada saat bencana. Ketiganya masing-masing adalah satelit Himawari-8 (Jepang), Himawari-7 atau MTSAT-2 (Jepang) dan Chollian atau Coms-1 (Korea Selatan). Ketiga satelit itu merekam apa yang dikenal sebagai fenomena titik-panas (hotspot), tepat di atas pelabuhan Tianjin. Bersamaan dengan hadirnya titik-panas, terekam pula awan-awan yang bergerak menjauh darinya. Titik-panas tersebut merupakan bagian udara yang suhunya lebih tinggi dibanding sekelilingnya dan merupakan produk lebih lanjut dari mengembangnya gas-gas panas yang semula membentuk awan jamur. Sembari mengembang, gas-gas tersebut terus mendingin. Tapi suhunya masih lebih tinggi ketimbang udara sekelilingnya. Terdeteksinya titik-panas oleh satelit dalam waktu bersamaan dengan ledakan dahsyat Tianjin menjadi pertanda besarnya energi ledakan.

Gambar 5. Ledakan dahsyat Tianjin seperti teramati dari satelit cuaca Himawari-8 pada kanal 3,9 mikron dalam selisih waktu 40 menit. Terlihat hotspot (titik-panas) yang menunjukkan lokasi ledakan. Juga awan yang terlihat menyibak menjauhi hotspot , mungkin akibat dorongan gelombang kejut ledakan. Sumber: JMA, 2015.

Gambar 5. Ledakan dahsyat Tianjin seperti teramati dari satelit cuaca Himawari-8 pada kanal 3,9 mikron dalam selisih waktu 40 menit. Terlihat hotspot (titik-panas) yang menunjukkan lokasi ledakan. Juga awan yang terlihat menyibak menjauhi hotspot , mungkin akibat dorongan gelombang kejut ledakan. Sumber: JMA, 2015.

Penyebab ?

Jika ledakan dahsyat Tianjin adalah benar melepaskan energi 40 ton TNT maka kedahsyatannya setara dengan ledakan bom non-nuklir terkuat saat ini. Yakni bom FOAB yang ada dalam arsenal Angkatan Udara Russia. Bila diperbandingkan dengan bom non-nuklir terkuat milik AU Amerika Serikat, yakni GBUI-43/B MOAB (massive ordnance air blast), maka ledakan dahsyat Tianjin adalah empat kali lebih bertenaga. Meski begitu ledakan dahsyat Tianjin bukanlah yang terkuat sepanjang sejarah ledakan non-nuklir. Ia masih kalah jauh ketimbang bencana meledaknya roket N-1 (Russia) pada 3 Juli 1969 TU. N-1 adalah roket raksasa yang ditujukan untuk mendaratkan manusia Russia (saat itu Uni Soviet) di Bulan, namun meledak di landasan dalam penerbangan ujicoba tak-berawak dengan menghempaskan energi 7.000 ton TNT. Bahkan dibandingkan bencana industrial terbesar terakhir, yakni meledaknya gudang penyimpanan kembang api di kota Enschede (Belanda) pada 13 Mei 2000 TU yang melepaskan energi antara 4.000 hingga 5.000 ton TNT, ledakan dahsyat Tianjin masih kalah jauh.

tianjin-blast_modelling-deskripsi

Gambar 6. Atas: deskripsi dampak gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin dan radius maksimum setiap dampaknya berdasarkan pemodelan ledakan non-nuklir berenergi 40 ton TNT. Bawah: Plot sebagian hasil pemodelan radius maksimum dampak gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin ke dalam citra satelit pelabuhan Tianjin dan sekitarnya. Titik biru = ground zero, 2 = radius maksimum kerusakan kaca jendela (1.945 meter dari ground zero), 3 = batas puing-puing dan (1.265 meter dari ground zero) 8 = kerusakan blok beton/dinding bata (276 meter dari ground zero). Sumber: Sudibyo, 2015 berbasis Google Earth serta Kinney & Graham, 1985

Gambar 6. Atas: deskripsi dampak gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin dan radius maksimum setiap dampaknya berdasarkan pemodelan ledakan non-nuklir berenergi 40 ton TNT. Bawah: Plot sebagian hasil pemodelan radius maksimum dampak gelombang kejut ledakan dahsyat Tianjin ke dalam citra satelit pelabuhan Tianjin dan sekitarnya. Titik biru = ground zero, 2 = radius maksimum kerusakan kaca jendela (1.945 meter dari ground zero), 3 = batas puing-puing dan (1.265 meter dari ground zero) 8 = kerusakan blok beton/dinding bata (276 meter dari ground zero). Sumber: Sudibyo, 2015 berbasis Google Earth serta Kinney & Graham, 1985

Bagaimana ledakan dahsyat Tianjin bisa terjadi? Inilah yang masih terus diselidiki. Informasi yang berkembang masih simpang-siur. Awalnya peristiwa di pelabuhan Tianjin ini diduga merupakan ledakan gas yang merembet ke gudang penyimpanan bahan kimia mudah meledak milik sebuah perusahaan logistik. Ledakan di bahan kimia itu lantas menyulut cairan gampang terbakar (seperti etanol/alkohol) yang tertimbun dalam jumlah besar disekitarnya. Namun beberapa hari kemudian muncul versi lain. Yakni terjadi kebakaran, dengan sebab yang belum jelas, semenjak 40 menit sebelum ledakan pertama dimulai. Pemadam kebakaran menyemprotkan air dalam jumlah besar ke titik kebakaran dan ke lingkungan sekitar (untuk pendinginan), tanpa menyadari terdapat timbunan karbit (kalsium karbida) dalam jumlah besar hingga ratusan ton. Reaksi air yang berlimpah dengan karbit dalam jumlah besar menghasilkan gas asetilena (etuna) demikian berlimpah. Asetilena adalah gas mudah terbakar yang umum digunakan gas dalam pengelasan. Di Cina, gas asetilena juga dimanfaatkan dalam industri petrokimia khususnya sebagai bahan baku pembuatan polivinil klorida (PVC) yang berbiaya lebih murah ketimbang harus mengimpor minyak mentah. Tak heran jika pertumbuhan penggunaan karbit kian meningkat (mencapai hampir 9 juta ton per 2005 TU). Diduga terjadi pelepasan gas asetilena dalam jumlah besar dan sontak terbakar (meledak) oleh percikan api.

Terakhir muncul versi lain. Selain karbit, pergudangan di kompleks pelabuhan Tianjin juga menyimpan tak kurang dari 40 jenis bahan kimia gampang terbakar lainnya. Salah satunya amonium nitrat, dalam jumlah tak kurang dari 800 ton. Amonium nitrat adalah bahan baku pupuk, namun juga populer sebagai salah satu bahan utama untuk meracik bahan peledak kelas rendah (low explosive). Ada dugaan saat gas asetilen terbakar dan meledak, apinya menyulut amonium nitrat dalam jumlah besar hingga akhirnya meledak dahsyat.

Apapun penyebabnya, ledakan dahsyat Tianjin menjadi indikasi adanya masalah dalam pengelolaan bahan kimi berbahaya di tanah Cina. Dengan pertumbuhan ekonomi yang fantastis, konsumsi bahan-bahan kimia gampang meledak pun meroket. Namun tak diimbangi dengan peningkatan pengawasan maupun pelatihan untuk menanganinya, termasuk dalam situasi kritis seperti terjadinya kebakaran gudang penyimpanan. Sebagai imbasnya, pemerintah Cina mengancam akan memenjarakan siapapun yang bertanggung jawab dalam peristiwa ledakan dahsyat Tianjin. Mereka juga bersiap untuk mulai menginspeksi setiap perusahaan yang mengelola bisnis sejenis di seantero negeri, sebagai langkah preventif.

Referensi :
Kinney & Graham. 1985. Explosive Shocks in the Air. Springer-Verlag, New York, 2nd edition.