Mengedari Busa Padat Kosmik, Jelang Rosetta Mendarat di Komet Churyumov-Gerasimenko

Setelah lebih dari sepuluh tahun melanglang buana mengarungi angkasa akhirnya Rosetta pun tiba di lingkungan komet Churyumov-Gerasimenko, benda langit yang menjadi tujuan utamanya, pada 6 Agustus 2014 lalu. Inilah kulminasi bagi wahana antariksa penyelidik komet yang diorbitkan badan antariksa (gabungan negara-negara) Eropa atau European Space Agency (ESA) pada 2 Maret 2004 silam menggunakan roket jumbo Ariane 5G dari landasan peluncuran Kourou (Guyana Perancis). Rosetta memang bukan misi antariksa takberawak pertama yang ditujukan ke komet. Namun ia mengemban satu ambisi yang tak pernah terjadi dalam misi-misi antarika sejenis sebelumnya, yakni bagaimana mendarat secara ‘lunak’ (soft-landing) di permukaan sebuah inti komet sehingga instrumen-instrumennya tetap dalam keadaan utuh, tak rusak dan mampu bekerja sebagaimana mestinya dalam mengeksplorasi lingkungan di sekitar titik pendaratan. Lingkungan yang asing namun ajaib bagi kita.

Gambar 1. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko diabadikan dari jarak 130 km dengan instrumen OSIRIS. Nampak jelas inti komet ini merupakan dua bongklahan besar yang melekat menjadi satu dihubungkan oleh leher' (tanda panah), ciri khas dari benda-benda langit kembar dempet (contact binary). Sumber: ESA, 2014.

Gambar 1. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko diabadikan dari jarak 130 km dengan instrumen OSIRIS. Nampak jelas inti komet ini merupakan dua bongklahan besar yang melekat menjadi satu dihubungkan oleh leher’ (tanda panah), ciri khas dari benda-benda langit kembar dempet (contact binary). Sumber: ESA, 2014.

Pada 6 Agustus 2014 itu Rosetta tinggal berjarak 100 km saja dari inti komet dan mulai bermanuver. Hingga seminggu kemudian Rosetta bakal tetap bertahan pada jarak tersebut dengan lintasan yang cukup aneh karena mirip segitiga sembari mulai bermanuver kembali menuju orbit lebih rendah. Manuver ini memungkinkan jarak Rosetta bakal tereduksi hingga tinggal 50 km saja. Jarak tersebut bakal dicapainya pada 24 Agustus 2014 dan bertahan selama seminggu kemudian, juga dalam lintasan mirip segitiga. Baru pada 3 September 2014 Rosetta bakal mulai melaksanaan pemetaan global terhadap permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko sembari kembali bermanuver dan mengubah arah hingga jaraknya tinggal 30 km.

Pada tahap pemetaan global inilah orbit Rosetta disekeliling inti komet Churyumov-Gerasimenko mulai terlihat ‘normal’, yakni berbentuk ellips (lonjong). Profil orbit lonjong Rosetta ini demikian rupa sehingga memungkinkan Rosetta mencitra (memotret) segenap permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko, baik pada sisi yang bermandi cahaya Matahari (sisi siang) maupun yang tidak (sisi malam). Dan pada akhirnya Rosetta bakal kembali bermanuver untuk memasuki orbit sirkular (lingkaran) yang berjarak 10 km dari sang inti komet, mulai 10 Oktober 2014. Pada orbit tersebut, Rosetta praktis menjadi satelit buatan komet Churyumov-Gerasimenko dan di atas kertas bakal mengawalnya dengan kecepatan orbital hanya 0,15 meter/detik (0,52 km/jam) dan periode revolusi 5,02 hari. Kecepatan orbital tersebut lebih lambat kita kecepatan kita umat manusia saat berjalan kaki di permukaan Bumi.

Gambar 2. Simulasi orbit aneh yang bakal dijalani Rosetta selama Agustus-September 2014. Mulai 10 September 2014, wahana antariksa ini akan bermanuver ke dalam orbit lonjong yang mampu mencakup sisi yang tersinari Matahari dan yang tidak di inti komet, sehingga pemetaan permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko dapat dilaksanakan. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 2. Simulasi orbit aneh yang bakal dijalani Rosetta selama Agustus-September 2014. Mulai 10 September 2014, wahana antariksa ini akan bermanuver ke dalam orbit lonjong yang mampu mencakup sisi yang tersinari Matahari dan yang tidak di inti komet, sehingga pemetaan permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko dapat dilaksanakan. Sumber: ESA, 2014.

Sebuah kendaraan pendarat kecil bernama Philae (massa 100 kg) kelak akan dilepaskan dari Rosetta guna mendarat di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Titik lokasi pendaratan bakal mulai dicari semenjak Agustus 2014 ini. Di akhir Agustus 2014, Rosetta diharapkan telah mendapatkan lima kandidat lokasi untuk pendaratan Philae. Seiring dengan manuver Rosetta untuk kian mendekati sang komet, maka kelima titik ini bakal dielaborasi dan dieksplorasi lebih lanjut melalui mata tajamnya, kamera/pencitra OSIRIS (Optical, Spectroscopic and Infrared Imaging System). OSIRIS memiliki resolusi sebesar 55 cm per pixel untuk jarak 30 km, sebanding dengan resolusi yang dihasilkan wahana LRO (Lunar Reconaissance Orbiter) dalam mengindra permukaan Bulan, sehingga mampu menyajikan panorama lebih detil. Evaluasi terhadap kelima kandidat titik pendaratan pun bakal berlangsung lebih baik, sehingga diharapkan pada pertengahan September 2014 Rosetta telah memilih salah satu dari kelima kandidat, sebagai titik terbaik bagi pendaratan Philae.

Tantangan

Jika semua itu bisa dilalui tanpa hambatan maka pendaratan Philae bakal dilaksanakan pada rentang waktu kapan saja di antara 11 hingga 19 November 2014 mendatang. Philae awalnya bakal melepaskan diri dari Rosetta dan mendekat ke inti komet pada kecepatan hanya 1 meter/detik (3,6 km/jam). Begitu menyentuh permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko dengan sangat lembut, Philae bakal segera menambatkan diri dengan menembakkan dua tombak berpengait ke tanah komet. Untuk lebih mengukuhkan posisinya sekaligus menghindari potensi terlontar kembali ke langit lepas seiring begitu kecilnya kecepatan lepas dari inti komet Churyumov-Gerasimenko (yakni diperkirakan hanya 50 cm/detik atau 1,8 km/jam), maka Philae bakal mengebor tanah komet dibawahnya dan menanamkan sejenis jangkar disana. Philae diharapkan tetap aktif mengeksplorasi lingkungan sekitarnya lewat 10 instrumennya dan menyuplai datanya ke Rosetta guna disalurkan (di-relay) ke Bumi hingga Desember 2015. Yakni hingga saat komet Churyumov-Gerasimenko mencapai perihelionnya sehingga dinamika aktivitas komet terkait jaraknya terhadap Matahari dapat diketahui dengan lebih baik.

Gambar 3. Perbandingan wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko hasil observasi Rosetta dari jarak 10.000 km (kiri) terhadap pemodelan tiga dimensi berdasar hasil observasi teleskop antariksa Hubble (HST) dari lingkungan orbit Bumi pada 2003 (kanan). Nampak bahwa wajah inti komet dalam realitasnya sangat berbeda kala dilihat dari jarak yang lebih dekat. Sumber; ESA, 2014; NASA, 2003.

Gambar 3. Perbandingan wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko hasil observasi Rosetta dari jarak 10.000 km (kiri) terhadap pemodelan tiga dimensi berdasar hasil observasi teleskop antariksa Hubble (HST) dari lingkungan orbit Bumi pada 2003 (kanan). Nampak bahwa wajah inti komet dalam realitasnya sangat berbeda kala dilihat dari jarak yang lebih dekat. Sumber; ESA, 2014; NASA, 2003.

Tantangan terhadap berhasilnya misi antariksa ini cukup besar. Salah satunya adalah terungkapnya bentuk asli komet ini, yang ternyata berupa benda langit kembar dempet (contact binary) mirip bebek. Bentuk ini baru diketahui pada pertengahan Juli 2014 lalu dan sangat bertolak-belakang dibanding perkiraan bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko sebelumnya, yang diperoleh dari lingkungan orbit Bumi lewat pemetaan dengan teleskop antariksa Hubble. Kondisi ini cukup membatasi lokasi yang memungkinkan untuk mendaratkan Philae. Mengingat bentuk mirip bebek membuat medan gravitasi inti komet Churyumov-Gerasimenko bervariasi sangat besar dari satu titik ke titik yang lainnya. Di atas kertas, lokasi ideal adalah di ‘leher’ inti komet, yakni di bagian penghubung antara dua bongkahan besar pembentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko. Sebab disinilah percepatan gravitasi inti komet memiliki nilai yang terbesar, di atas kertas.

Namun lokasi ideal ini juga bakal berhadapan dengan tantangan selanjutnya, yakni terkait aktivitas komet. Permukaan komet ibarat dataran dalam kawah sebuah gunung berapi. Pada saat-saat tertentu, yakni kala gunung berapi itu mulai meningkat aktivitasnya, titik-titik tertentu dalam dataran ini pun akan terbuka dan menyemburkan gas vulkanik bercampur debu. Pun demikian dengan inti komet. Dan astronomi masakini pun masih belum mampu menentukan titik-titik mana di permukaan sebuah inti komet yang lebih berpotensi menyemburkan gas dan debu dibanding titik lainnya. Pada saat ini aktivitas komet Churyumov-Gerasimenko memang masih cukup lemah karena masih berjarak cukup jauh dari Matahari. Pengukuran Rosetta menunjukkan kuantitas air yang disemburkan komet pada saat ini hanyalah setara dua gelas air per detiknya. Namun dengan sifat komet yang meningkat aktivitasnya kala mendekati perihelionnya, maka kelak kuantitas air yang tersembur (sebagai uap air) bakal meningkat pesat. Konsekuensinya makin banyak debu yang tersembur dan bahkan bongkahan yang lebih besar pun dapat terpental dari internal inti komet. Di masa silam, misi antariksa Giotto ke komet Halley (juga diorbitkan ESA) nyaris mati di tengah jalan kala sebongkah material komet seukuran batu kecil (diameter +/- 10 cm) mendadak tersembur dan menghantamnya dengan telak.

Tantangan berikutnya terkait struktur inti komet yang rapuh. Inti komet itu ibarat busa padat yang melayang di langit. Ukurannya memang besar namun massanya cukup ringan sehingga massa jenisnya pun cukup kecil. Demikian kecil massa jenisnya sehingga andaikata sebuah inti komet ditangkap dan ditaruh dengan hati-hati di samudera di Bumi, maka ia bakal terapung. Massa jenis yang kecil sekaligus menjadi indikasi bahwa struktur internal inti komet didominasi oleh pori-pori/rongga-rongga. Struktur berongga jelas tidak menghasilkan kekuatan sebesar struktur yang padat. Maka meski Philae telah membekali diri dengan tombak berpengait dan pengebor untuk menanam jangkar, belum bisa dipastikan ia akan tertambat di tanah inti komet Churyumov-Gerasimenko dengan aman.

Bencana

Dalam lingkup tertentu misi Rosetta bisa dikatakan sebagai perwujudan kisah fiksi “Armageddon” a la Hollywood, yang mengharu biru dunia sinematografi global pada dua dekade silam. Bedanya Rosetta tidak mendaratkan antariksawan, apalagi yang begitu urakan macam Bruce Willis dan kawan-kawannya. Rosetta pun tak mendaratkan peledak nuklir strategis ke inti komet. Namun Rosetta mengemban misi yang mirip. Selain untuk mencari jawab atas material primitif tata surya yang diduga masih tersimpan beku di dalam inti komet, misi ini juga bermanfaat untuk menguak struktur internal komet dengan lebih baik. Mengingat bagi peradaban manusia modern, komet bisa mendatangkan bencana kosmik dalam lingkup global jika ia benar-benar jatuh ke Bumi. Apalagi dengan kecepatannya yang dua kali lipat lebih besar (rata-rata) ketimbang asteroid, maka energi perusak komet pun empat kali lipat lebih besar (rata-rata). Mengetahui struktur internal komet bakal mempertajam kemampuan memitigasinya andaikata kelak kita benar-benar berhadapan dengan sebutir komet yang melesat cepat ke Bumi.

Gambar 4. Saat-saat keping G komet Shoemaker-Levy 9 menghantam hemisfer selatan Jupiter, seperti diabadikan wahana Galileo yang sedang dalam perjalanan menuju planet gas raksasa itu. Titik putih di area gelap tersebut adalah bola api tumbukan (fireball), yang pada puncaknya memiliki ukuran hingga dua kali lipat diameter Bumi. Peristiwa ini menjadi momentum yang menggugah kesadaran sejumlah kalangan untuk mengelaborasi dan mengeksplorasi benda langit bernama komet dengan lebih baik lagi. Sumber: NASA, 1994.

Gambar 4. Saat-saat keping G komet Shoemaker-Levy 9 menghantam hemisfer selatan Jupiter, seperti diabadikan wahana Galileo yang sedang dalam perjalanan menuju planet gas raksasa itu. Titik putih di area gelap tersebut adalah bola api tumbukan (fireball), yang pada puncaknya memiliki ukuran hingga dua kali lipat diameter Bumi. Peristiwa ini menjadi momentum yang menggugah kesadaran sejumlah kalangan untuk mengelaborasi dan mengeksplorasi benda langit bernama komet dengan lebih baik lagi. Sumber: NASA, 1994.

Namun mengirim misi antariksa ke komet, apalagi hendak mendarat lunak di permukaannya, sungguh tak pernah terbayangkan dalam benak leluhur kita hingga belasan abad silam. Komet memang telah dikenal umat manusia semenjak awal mula peradaban. Namun dalam lebih dari separuh rentang waktu sejarah tercatat, komet menjadi benda langit yang kerap dipandang dengan perasaan ngeri. Inilah satu-satunya benda langit yang kehadirannya selalu dikaitkan dengan nasib jelek dan peristiwa buruk, anggapan yang boleh jadi berakar semenjak masa Aristoteles lebih dari 20 abad silam. Kehadiran komet kerap dikaitkan dengan matinya raja-raja hingga musnahnya suku-suku bangsa dan peradaban.

Misalnya komet Halley. Komet legendaris ini selalu dihubung-hubungkan dengan tewasnya raja Harold dan takluknya seluruh suku bangsa Inggris ke tangan orang-orang Normandia (Perancis) dalam pertempuran Hasting (1066). Raja-raja yang memerintah Inggris sejak itu adalah anak-cucu dan keturunan Normandia ini. Kehadiran komet Halley pada 1910 pun dihubung-hubungkan dengan meletusnya Perang Dunia 1 dengan segala akibatnya. Indonesia pun tak mau kalah. Hadirnya komet Ikeya-Seki di akhir 1965 hingga awal 1966 menjelang fajar kerap dikaitkan dengan kejadian Gerakan 30 September dan segenap peristiwa berdarah yang menyertainya. Dan kehadiran dua komet terang sekaligus, yakni komet Hyakutake (1996) serta Hale Bopp (1997) dianggap sebagai pertanda ganda akan bencana multidimensi yang menyergap bangsa Indonesia seiring krisis 1997-1998.

Astronomi modern yang bertulangpunggungkan observasi teleskop sedikit membalikkan pandangan itu dan memperlihatkan komet sejatinya adalah benda langit biasa saja dengan ukuran relatif kecil sebanding ukuran asteroid. Apa yang terlihat sebagai kepala (coma) dan ekor komet sejatinya merupakan himpunan gas dan debu yang disemburkan dari permukaan inti komet (nucleus) di bawah kendali panas dan tekanan angin Matahari, sehingga menyelubungi ruang di sekeliling inti komet (sebagai coma) dan lantas terjulur ke ‘belakang’ melawan arah Matahari (sebagai ekor gas) maupun terserak di sepanjang lintasan yang baru saja dilaluinya (sebagai ekor debu). Komet juga dipandang sebagai salah satu benda langit yang menjadi ajang pembuktian hukum gravitasi Newton. Meski memiliki orbit cukup lonjong, komet-komet tertentu (yakni komet periodik) tetap memiliki periode revolusi yang khas mengikuti hukum Newton. Dan sebagai benda langit mini berorbit cukup lonjong hingga parabolik/hiperbolik, komet pun menjadi benda langit yang paling jelas menderita efek gravitasi anggota-anggota tata surya berukuran besar, khususnya planet gas raksasa Jupiter. Tak hanya memulurkan/memendekkan orbitnya (yang berakibat pada membesar/menyusutnya periode revolusi komet), Jupiter tak jarang mengubah karakter orbit sebuah komet secara dramatis menjadi parabola/hiperbola. Sehingga komet itu pun terpaksa terusir keluar dari lingkungan tata surya.

Pada abad ke-20, pandangan modern kembali berbalik mengikuti era pra-teleskop. Berseminya cabang ilmu fisika energi tinggi dan tumbukan benda langit membuka wawasan baru tentang komet sebagai pembawa bencana, meski kali ini mengambil bentuk yang benar-benar baru. Dengan orbitnya yang gampang berubah, selalu terbuka peluang lintasan sebuah komet bersinggungan atau malah bahkan berpotongan dengan orbit planet dalam skala waktu geologi. Bila hal itu terjadi maka tubrukan kosmik pun takkan terhindarkan. Skala kedahsyatannya pun sungguh luar biasa, sebab meski berukuran sangat kecil bila dibandingkan dengan planet yang ditubruknya, kecepatan relatif komet sangat tinggi hingga mencapai belasan atau bahkan puluhan kilometer per detik (!). Bopeng-bopeng di wajah Bulan, pun demikian dengan planet-planet tetangga yang nyaris tak beratmosfer/beratmosfer sangat tipis seperti Merkurius dan Mars, adalah bukti abadi nan mencekam akan dahsyatnya tabrakan komet terhadap planet.

Gambar 5. Singkapan tipis lempung hitam yang sangat kaya akan Iridium, terjepit di antara batuan sedimen era Kapur (K) dan tersier (T) yang termiringkan akibat proses tektonik. Singkapan yang terletak di lembah Botticione, kota kuno Gubbio, wilayah Umbria (Italia) merupakan jejak geologis yang terbentuk dari proses tumbukan benda langit 65 juta tahun silam, peristiwa dahsyat yang menyapu bersih kawanan dinosaurus dan 75 % makhluk hidup saat itu dari muka Bumi. Lapisan lempugn tipis yang sama dijumpai juga di puluhan singkapan di berbagai penjuru Bumi, pada batuan yang seusia. Sumber: Alvarez dkk, 1990.

Gambar 5. Singkapan tipis lempung hitam yang sangat kaya akan Iridium, terjepit di antara batuan sedimen era Kapur (K) dan tersier (T) yang termiringkan akibat proses tektonik. Singkapan yang terletak di lembah Botticione, kota kuno Gubbio, wilayah Umbria (Italia) merupakan jejak geologis yang terbentuk dari proses tumbukan benda langit 65 juta tahun silam, peristiwa dahsyat yang menyapu bersih kawanan dinosaurus dan 75 % makhluk hidup saat itu dari muka Bumi. Lapisan lempugn tipis yang sama dijumpai juga di puluhan singkapan di berbagai penjuru Bumi, pada batuan yang seusia. Sumber: Alvarez dkk, 1990.

Dan tepat dua dekade silam, mata dunia pun dibikin terbelalak saat menyaksikan secara langsung bagaimana planet Jupiter dihantam oleh keping-keping komet Shoemaker-Levy 9. Dalam rentang waktu 16 hingga 24 Juli 1994, sebanyak 21 keping komet Shoemaker-Levy 9 jatuh ke Jupiter dalam kecepatan tinggi. Hantaman tiap keping ke Jupiter menciptakan bola api tumbukan (fireball) bersuhu tinggi yang pada puncaknya berukuran dua kali lipat diameter Bumi ! Secara akumulatif tumbukan komet Shoemaker-Levy 9 ke Jupiter melepaskan energi sekitar 100 juta megaton TNT, atau setara dengan 5 milyar butir bom nuklir Hiroshima yang diledakkan secara serempak. Andaikata tingkat energi sebesar itu terlepaskan di Bumi, niscaya seluruh peradaban manusia dan bahkan segenap makhluk hidup kompleks bakal berhadapan dengan peristiwa pemusnahan massal, seperti yang dialami kawanan dinosaurus dan 75 % kelimpahan makhluk 65 juta tahun silam.

Namun abad ke-20 juga menjadi saksi upaya keras kita dalam mengamati komet lebih dekat melalui beragam misi antariksa tak berawak. Mendekatnya komet Halley yang legendaris pada 1986 menjadi momentum untuk itu. Eropa dan eks-Uni Soviet berhasil mencetak sukses, masing-masing dengan misi Giotto dan Vega 2. Sementara Amerika Serikat (melalui NASA) terpaksa harus gigit jari setelah satelit pengamat Halley-nya turut hancur kala pesawat ulang-alik Challenger yang membawanya meledak di udara saat baru 76 detik mengangkasa. NASA membayar kegagalan ini 15 tahun kemudian melalui misi Deep Space 1, yang melintas dekat komet Borrelly. Sukses mengunjungi komet Borrelly menjadi awal mula NASA menguasai panggung misi-misi antariksa ke komet hingga satu dekade berikutnya. Masing-masing lewat misi Stardust (ke komet Wild 2) pada 2004, misi Deep Impact (ke komet Tempel 1) pada 2005, misi Deep Impact/EPOXI (ke komet Hartley 2) pada 2010 dan misi Stardust-NexT (ke komet Tempel 1) pada 2011.

Gambar 6. Enam buah inti komet periodik yang telah dikunjungi sejumlah misi antariksa takberawak, dinyatakan dalam skala yang sama. Nampak empat inti komet mengambil bentuk benda langit kembar dempet (contact binary), yakni inti komet halley, Borrelly, Hartley 2 dan Churyumov-Gerasimenko. Sementara dua sisanya adalah gumpalan irregular, yakni inti komet Tempel 1 dan Wild 2. Sumber; Planetary Society, 2014.

Gambar 6. Enam buah inti komet periodik yang telah dikunjungi sejumlah misi antariksa takberawak, dinyatakan dalam skala yang sama. Nampak empat inti komet mengambil bentuk benda langit kembar dempet (contact binary), yakni inti komet halley, Borrelly, Hartley 2 dan Churyumov-Gerasimenko. Sementara dua sisanya adalah gumpalan irregular, yakni inti komet Tempel 1 dan Wild 2. Sumber; Planetary Society, 2014.

Dari kelima komet yang telah dikunjungi misi-misi antariksa tersebut, terungkap bahwa inti komet Halley, Borrelly dan Hartley 2 merupakan benda langit dempet meski memiliki ragam bentuk dan dimensinya masing-masing. Sementara inti komet Wild 2 dan Tempel 1 adalah bongkahan tunggal irregular. Mereka juga menunjukkan bahwa inti komet merupakan salah satu benda langit tergelap (memiliki albedo terkecil) di lingkungan tata surya dan tak seluruh bagian inti komet menyemburkan gas dan debu ke langit, namun hanya di titik-titik tertentu saja. Hanya 10 % permukaan inti komet Halley yang menyemburkan gas dan debu, sebaliknya hingga 50 % permukaan inti komet Hartley 2 yang demikian. Sebagian materi penyusun inti komet adalah debu yang demikian halus, sehalus bedak.

Apakah Rosetta bakal berhasil mendaratkan Philae ke permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko dengan selamat? Apakah temuan baru yang akan dijumpai Rosetta dan Philae di komet ini? Mari kita tunggu !

Catatan:

Dipublikasikan juga di langitselatan.

Mission Impossible: Mendarat di Inti Komet

Wahana antariksa takberawak Rosetta kian mendekat saja ke inti komet Churyumov-Gerasimenko, benda langit mirip bebek yang menjadi targetnya. Saat Juli 2014 menutup tarikhnya, Rosetta tinggal terpisah 1.360 km saja dari sang inti komet. Bila tak ada aral melintang maka Rosetta dan inti komet Churyumov-Gerasimenko hanya akan berjarak 100 km saja pada 6 Agustus 2014 besok. Inilah momen yang menentukan, kala wahana antariksa yang telah melanglang buana selama lebih dari 10 tahun di angkasa itu bakal mulai mengorbiti inti komet yang memang menjadi tujuan misinya. Momen ini sekaligus menjadi awal dari sebuah mission imposible, misi (nyaris) tak mungkin guna mendarat di permukaan inti komet.

Gambar 1. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko dari jarak 1.000 km, diabadikan dengan kamera OSIRIS oleh wahana Rosetta pada 2 Agustus 2014. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 1. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko dari jarak 1.000 km, diabadikan dengan kamera OSIRIS oleh wahana Rosetta pada 2 Agustus 2014. Sumber: ESA, 2014.

Ya. Rosetta memang tak sekedar akan berpapasan-dekat saja dengan sang komet seperti yang telah dilakukan sejumlah misi antariksa pendahulunya. Rosetta pun takkan mengikuti jejak misi antariksa Deep Impact, yang mendarat dengan keras (hard landing) di permukaan inti komet Tempel-1 lewat penumbuk berkecepatan 10,5 km/detik (37.800 km/jam) hingga menciptakan kawah besar di titik yang ditubruknya. Lebih dari semua itu, Rosetta bakal mendarat di permukaan komet dengan lunak (soft landing) pada kecepatan sangat pelan sehingga tak merusak struktur dan instrumen-instrumennya. Pendaratan lunak tersebut memungkinkan Rosetta melaksanakan tugas yang dibebankan padanya, mulai dari mencitra (memotret) lingkungan di sekitar titik pendaratan hingga menganalisis kemungkinan adanya senyawa-senyawa karbon enantiomer.

Namun ambisi pendaratan lunak Rosetta bakal berhadapan dengan tantangan yang sangat besar. Inti komet Churyumov-Gerasimenko merupakan segumpal benda langit dengan massa hanya 3,14 milyar ton, amat sangat kecil dibanding massa planet-planet dan satelit alaminya. Pengukuran Rosetta menunjukkan inti komet ini memiliki kerapatan (massa jenis) yang sangat rendah, yakni hanya 0,1 gram dalam setiap sentimeter kubiknya. Bandingkan dengan air murni, yang massa jenisnya 1 gram per sentimeter kubik. Rendahnya massa dan kerapatan berimbas pada sangat kecilnya percepatan gravitasi di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko, yakni hanya 6 persejuta percepatan gravitasi Bumi. Konsekuensi lainnya adalah kecepatan lepas komet Churyumov-Gerasimenko, yakni kecepatan minimum yang dibutuhkan agar bisa melepaskan diri dari kungkungan gravitasi komet itu dan terbang bebas ke angkasa, pun amat kecil yakni hanya 46 cm/detik (1,7 km/jam). Bandingkan dengan Bumi kita, yang kecepatan lepasnya mencapai 11,2 km/detik (40.000 km/jam). Karena itu bila di Bumi kita membutuhkan roket jumbo dengan mesin bertenaga raksasa yang bisa menghasilkan kecepatan melampaui 40.000 km/jam agar bisa lepas dari gravitasi Bumi, di komet Churyumov-Gerasimenko kita cukup berjalan kaki saja untuk bisa lepas dari gravitasinya.

Gambar 2. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko menurut simulasi komputer badan antariksa Eropa (ESA) berdasarkan citra-citra bidikan kamera OSIRIS dalam rentang waktu antara 14 hingga 24 Juli 2014. Di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko inilah Rosetta bakal menetapkan lima kandidat lokasi pendaratan di akhir Agustus 2014 dan memutuskan lokasi terpilih dalam 2 minggu kemudian. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 2. Wajah inti komet Churyumov-Gerasimenko menurut simulasi komputer badan antariksa Eropa (ESA) berdasarkan citra-citra bidikan kamera OSIRIS dalam rentang waktu antara 14 hingga 24 Juli 2014. Di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko inilah Rosetta bakal menetapkan lima kandidat lokasi pendaratan di akhir Agustus 2014 dan memutuskan lokasi terpilih dalam 2 minggu kemudian. Sumber: ESA, 2014.

Kerumitan ini kian diperparah oleh tersingkapnya bentuk komet Churyumov-Gerasimenko, yang baru saja terungkap belakangan ini tatkala Rosetta telah berjarak relatif dekat (dalam skala astronomi) terhadap komet itu. Inti komet Churyumov-Gerasimenko merupakan benda langit kembar dempet (contact binary), fakta yang sangat membatasi lokasi yang memungkinkan untuk melakukan pendaratan. Inilah mission impossible itu.

Lalu bagaimana Rosetta menuntaskan mission impossible ini?

Jangkar

Setelah jaraknya tinggal 100 km, Rosetta bakal mulai mengelilingi komet Churyumov-Gerasimenko hingga akhir Agustus 2014 besok. Akibat massa kometnya yang sangat kecil, maka Rosetta bakal mengedarinya dengan kecepatan hanya 0,3 km/jam jika menempati orbit lonjong dengan setengah sumbu mayor 30 km. Pada orbit tersebut, Rosetta membutuhkan waktu 26 hari guna mengelilingi komet Churyumov-Gerasimenko sekali putaran. Kesempatan tersebut bakal dimanfaatkan untuk memetakan seluruh permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko dengan detail. Sehingga pada akhir Agustus 2014 ini peta global permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko telah diperoleh. Lewat peta yang sama pula maka Rosetta dapat memilih lima kandidat lokasi untuk pendaratannya.

Dalam dua minggu kemudian Rosetta secara berangsur-angsur terus mendekat hingga hanya sejarak 30 km dari komet. Pada periode ini pemetaan pun terus digelar, namun kali ini bertumpu pada instrumen pencitra/kamera OSIRIS (Optical, Spectroscopic and Infrared Imaging System) yang memiliki resolusi 55 cm per pixel untuk jarak tersebut. Dengan demikian ketajaman mata OSIRIS Rosetta sebanding dengan aksi wahana LRO (Lunar Reconaissance Orbiter) di Bulan. LRO yang masih aktif bertugas hingga kini sambil mengelilingi satu-satunya satelit alamiah Bumi itu telah berulangkali memproduksi penemuan menggemparkan, mulai dari deteksi jejak-jejak pendaratan manusia di Bulan dalam program Apollo hampir setengah abad silam hingga merekam perubahan titik tertentu di wajah Bulan akibat hantaman meteor. Diharapkan pada pertengahan September 2014 Rosetta telah berkemampuan memilih salah satu dari kelima kandidat lokasi pendaratan. Sisa waktu sepanjang September hingga Oktober 2014 bakal dimanfaatkan Rosetta untuk memusatkan mata tajamnya ke lokasi pendaratan terpilih dan area sekelilingnya. Sehingga beragam skenario sekaligus simulasi beragam kondisi pendaratan dapat digelar.

Lantas bagaimana Rosetta mendarat di komet?

Gambar 3. Simulasi pendaratan Philae di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Pendarat seberat 100 kg ini dilengkapi dengan tiga jangkar di kakinya guna menjaga agar ia tak terpental kembali ke antariksa seiring sangat kecilnya gravitasi inti komet. Dengan terungkapnya bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko, pendaratan Philae menjumpai tantangan baru. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 3. Simulasi pendaratan Philae di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Pendarat seberat 100 kg ini dilengkapi dengan tiga jangkar di kakinya guna menjaga agar ia tak terpental kembali ke antariksa seiring sangat kecilnya gravitasi inti komet. Dengan terungkapnya bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko, pendaratan Philae menjumpai tantangan baru. Sumber: ESA, 2014.

Badan antariksa Eropa telah menyertakan sebuah wahana pendarat kecil bernama Philae dan menjadi bagian integral dari wahana antariksa Rosetta. Dari 2.900 kilogram bobot Rosetta (termasuk bahan bakar roket untuk keperluan manuver dan pengereman), 100 kg diantaranya merupakan bobot Philae. Bila semua berjalan dengan lancar, maka pada rentang waktu antara 11 hingga 19 November 2014 mendatang, pendarat Philae bakal mencetak sebuah sejarah baru dalam peradaban umat manusia dengan mendarat lunak di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Philae awalnya bakal mendekat dengan kecepatan 1 meter/detik (3,6 km/jam). Begitu menyentuh permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko, Philae bakal menambatkan diri dengan cara menembakkan dua tombak berpengait. Guna lebih mengukuhkan posisinya sekaligus menghindarkan diri dari potensi terlontar kembali ke langit lepas, maka Philae bakal mengebor permukaan inti komet dibawahnya dan lantas menanamkan sejenis jangkar disana.

Setelah mendarat dan mengecek seluruh instrumennya, Philae akan memetakan kawasan di seputar titik pendaratannya. Ia juga bakal menganalisis komposisi senyawa-senyawa kimiawi yang berada di permukaan inti komet, termasuk kemungkinan eksistensi senyawa karbon enantiomer. Senyawa karbon enantiomer adalah isomer stereometrik senyawa karbon, yakni sepasang senyawa karbon atau lebih yang memiliki rumus kimia dan untaian rantai karbon yang sama persis, namun posisi gugus fungsionalnya berbeda. Senyawa karbon enantiomer merupakan substansi yang umum dijumpai dalam tubuh makhluk hidup, termasuk manusia. Philae dibebani tugas mencari senyawa karbon enantiomer di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko sebagai bagian dari upaya kita untuk membuktikan bahwa komet memang mengandung senyawa-senyawa karbon tertentu yang juga terkandung dalam tubuh makhluk hidup. Selain itu, Philae juga bertugas merekam dinamika aktivitas komet Churyumov-Gerasimenko hingga Desember 2015 mendatang, yakni pada saat komet itu menempati jarak terdekatnya terhadap Matahari (sejarak 185 juta kilometer) sehingga berada dalam kondisi paling aktif. Pada saat ini komet Churyumov-Gerasimenko masih berada pada jarak 524 juta kilometer dari Matahari.

Akankah mission impossible ini membuahkan hasil seperti yang diharapkan? Itulah yang dinanti setiap ilmuwan badan antariksa Eropa yang terlibat dalam misi Rosetta dengan harap-harap cemas. Misi ini memang nyaris tak mungkin, namun bukannya mustahil.

Sumber:
Lakdawalla. 2014. Rosetta Update: Long Journey to a Comet Nearly Complete. The Planetary Society, 29 July 2014.

Inti Komet yang Mirip Bebek

Seperti (mainan) bebek (yang terbuat dari) karet. Begitu kesan pertama yang membersit saat menyaksikan citra bidikan terkini dari wahana antariksa takberawak Rosetta. Betapa tidak? Saat Rosetta secara perlahan namun pasti kian mendekati benda langit tersebut, kameranya pun kian tajam mengabadikannya. Apa yang semula hanya nampak sebagai titik cahaya kecil mirip bintang, lama kelamaan kian membesar dan menampakkan bentuk lonjong berotasi. Hingga akhirnya bentuk lonjong itu pun kian membesar dan mengungkapkan raut mengejutkannya, mirip bebek.

Gambar 1. Inti komet Churyumov-Gerasimenko yang diabadikan Rosetta dari jarak 10.000 km (kiri), berbanding dengan mainan bebek karet milik Fira (kanan). Sumber: ESA, 2014 & Sudibyo, 2014.

Gambar 1. Inti komet Churyumov-Gerasimenko yang diabadikan Rosetta dari jarak 10.000 km (kiri), berbanding dengan mainan bebek karet milik Fira (kanan). Sumber: ESA, 2014 & Sudibyo, 2014.

“Bebek” Rosetta ini sesungguhnya adalah inti komet Churyumov-Gerasimenko, benda langit yang menjadi sasaran utama Rosetta semenjak misi antariksa diluncurkan lebih dari 10 tahun silam. Badan antariksa negara-negara Eropa (ESA) membangun Rosetta sebagai sebuah misi antariksa tak berawak ambisius sehingga tak hanya terbang dalam jarak dekat seperti prestasi yang dicetak Giotto terhadap komet Halley (1986), salah satu momen terpenting sepanjang sejarah ESA sekaligus tonggak bersejarah dalam era eksplorasi antariksa. Namun lebih dari itu, Rosetta dibebani target ambisius untuk mengorbit (mengelilingi) sebuah inti komet dan kemudian mendarat di permukaannya.

Namanya diambil dari nama Batu Rosetta, yakni lempengan prasasti yang diungkap pasukan Napoleon di kota kuno Philae (Mesir) dan lantas menjadi kunci pengungkapan rahasia sistem penulisan hiroglif Mesir setelah diangkut dan diteliti tanpa kenal lelah ke Paris (Perancis). Seperti halnya Batu Rosetta, misi antariksa Rosetta pun diharapkan mampu mengungkap sesuatu yang baru. Dalam hal ini adalah rahasia komet, sebagai salah satu anggota tata surya kita yang paling eksotik namun sekaligus juga paling misterius. Umat manusia masakini telah menempatkan komet sebagai salah satu relik yang masih tersisa dari ganasnya tata surya kita dikala usianya masih sangat muda.

Teori yang saat ini diterima menempatkan komet sebagai relik dari planetisimal, yakni kumpulan debu primitif dalam ukuran kecil yang kemudian ‘membeku’ terhadap waktu dan melanglang buana di dinginnya tata surya. Hanya sesekali saja ia terhangatkan sinar Matahari (hingga memuntahkan uap airnya) kala berada di titik terdekatnya terhadap sang surya (perihelion). Di bawah pengaruh gravitasi, mayoritas kometisimal/planetisimal berkembang lebih lanjut menjadi gumpalan-gumpalan lebih besar yang disebut protoplanet. Protoplanet pun lama-kelamaan membesar dan mulai mengalami diferensiasi kimiawi hingga akhirnya membentuk bakal inti dan bakal selubung, ciri khas sebuah planet. Planet-planet dan planet kerdil dalam tata surya beserta sebagian besar satelit alaminya diyakini terbentuk dengan cara tersebut. Diferensiasi kimiawi menyebabkan upaya kita untuk memahami substansi material primitif tata surya kala masih berusia sangat muda menjadi mustahil. Alhasil satu-satunya cara guna memperoleh material primitif tersebut hanyalah dengan menerbangkan wahana antariksa takberawak terhadap relik tata surya saat masih sangat muda, yakni komet dan asteroid.

Gambar 2. Sekuens citra (foto) inti komet Churyumov-Gerasimenko yang diabadikan Rosetta pada 14 Juli 2014 silam dari jarak 10.000 km. Nampak terlihat ia berotasi dengan periode rotasi 12-an jam. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 2. Sekuens citra (foto) inti komet Churyumov-Gerasimenko yang diabadikan Rosetta pada 14 Juli 2014 silam dari jarak 10.000 km. Nampak terlihat ia berotasi dengan periode rotasi 12-an jam. Sumber: ESA, 2014.

Beberapa misi antariksa pendahulu telah menyajikan temuan mengejutkan. Giotto misalnya, yang diterbangkan ESA melintas dekat komet Halley, menunjukkan inti komet Halley berbentuk irregular (tak beraturan) dengan diameter efektif 18 km. Permukaannya demikian gelap hingga bisa disebandingkan dengan gelapnya batubara/aspal. Giotto juga memperlihatkan bahwa inti komet Halley relatif ringan sehingga massa jenisnya bahkan lebih kecil dibanding air, membuatnya akan mengapung apabila diletakkan dengan hati-hati di Samudera Indonesia (Samudera Hindia). Hal serupa juga dijumpai Deep Space 1 yang diterbangkan Amerika Serikat (melalui NASA) ke inti komet Borrely pada 2001. Temuan lebih mencengangkan diperoleh misi Deep Impact (juga diterbangkan NASA), yang dihantamkan langsung ke inti komet Tempel-1 pada 2005 dengan kecepatan 10,5 km/detik. Hantaman itu menggerus permukaan inti komet Tempel-1 yang ditabraknya dan memastikan bahwa inti komet itu memang dibentuk oleh kumpulan debu, hanya saja ukurannya sehalus bedak. Dan terakhir ada misi Stardust (juga dari NASA), yang sengaja lewat menembus ekor komet Wild 2 dan menyedotnya dalam sebuah kontainer kecil khusus untuk kemudian dipak dan dikirim kembali ke Bumi. Analisis terhadap debu-debu yang berhasil disekap Stardust menunjukkan betapa kacau balaunya tata surya kita kala masih sangat muda, yang ditandai eksisnya substansi yang seharusnya hanya bisa terbentuk dalam lingkungan sangat panas (yakni yang jauh lebih dekat ke Matahari ketimbang planet Merkurius), namun kini justru bersemayam di dalam salah satu benda langit terdingin pada tata surya kita (yakni komet).

Diluncurkan pada 2 Maret 2004 silam oleh roket jumbo Ariane 5G dari bandar antariksa Kourou, Guyana Perancis (Amerika selatan), Rosetta dijadwalkan akan mengorbit komet Churyumov-Gerasimenko pada 6 Agustus 2014 besok. Komet Churyumov-Gerasimenko adalah sebuah komet periodik dengan periode pendek, yakni hanya 6,45 tahun. Ia pertama kali dilihat oleh sepasang astronom eks-Uni Soviet, yakni Svetlana Ivanova Gerasimenko dan Klim Ivanovych Churyumov pada 11 September 1969. Karena itulah nama Churyumov dan Gerasimenko lantas ditabalkan pada komet ini. Komet ini mengorbit Matahari dalam lintasan yang cukup lonjong, sehingga pada suatu waktu ia bisa saja hanya berjarak 185 juta kilometer dari sang surya. Namun di waktu yangh lain ia bisa melipir demikian jauh hingga sejauh 850 juta kilometer dari Matahari, atau sedikit lebih jauh dibanding orbit planet gas raksasa Jupiter. Seperti halnya komet-komet berperiode pendek lainnya, komet Churyumov-Gerasimenko pun demikian menderita di bawah ‘penjajahan’ gravitasi Jupiter. Pada 1959 komet ini melintas dalam jarak relatif dekat dengan Jupiter, membuat planet gas raksasa itu berkemampuan mengubah orbit sang komet secara dramatis. Akibatnya jarak terdekat komet ke Matahari pun memendek, dari yang semula diperkirakan sejauh 400 juta kilometer (2,7 satuan astronomi) menjadi hanya 185 juta kilometer (1,2 satuan astronomi) saja. Perubahan tersebut bertahan hingga hari ini.

Gambar 3. Simulasi pendaratan Philae di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Pendarat seberat 100 kg ini dilengkapi dengan tiga jangkar di kakinya guna menjaga agar ia tak terpental kembali ke antariksa seiring sangat kecilnya gravitasi inti komet. Dengan terungkapnya bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko, pendaratan Philae menjumpai tantangan baru. Sumber: ESA, 2014.

Gambar 3. Simulasi pendaratan Philae di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Pendarat seberat 100 kg ini dilengkapi dengan tiga jangkar di kakinya guna menjaga agar ia tak terpental kembali ke antariksa seiring sangat kecilnya gravitasi inti komet. Dengan terungkapnya bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko, pendaratan Philae menjumpai tantangan baru. Sumber: ESA, 2014.

Saat terus melaju hingga sedekat 10.000 kilometer saja dari inti komet Churyumov-Gerasimenko dalam jarak 524 juta kilometer (3,5 satuan astronomi) dari Matahari kita, panorama “bebek” a la Rosetta pun tergelar. Dalam khasanah astronomi, benda langit dengan bentuk seperti inti komet Churyumov-Gerasimenko disebut sebagai benda langit biner kontak. Dalam bahasa yang lebih sederhana (namun tak resmi), inti komet Churyumov-Gerasimenko mengekspresikan apa yang disebut benda langit kembar dempet. Ia mendapatkan namanya karena pada awalnya benda langit ini terdiri dari dua buah benda langit yang masing-masing lebih kecil dan saling terpisah, berjalan sendiri-sendiri dalam orbitnya masing-masing. Suatu waktu di masa silam, takdir sejarah membuat orbit keduanya saling berpotongan. Dan kedua benda langit pun saling bertemu. Andaikata kecepatan relatif antar keduanya sangat kecil (yakni di bawah 3 meter/detik), maka keduanya pun akan saling bertabrakan tanpa memiliki cukup energi untuk saling menghancurkan. Kini keduanya pun saling melekat satu sama lain, membentuk kembar dempet. Pengukuran Rosetta menunjukkan inti komet kembar dempet Churyumov-Gerasimenko berukuran 4 km x 3,5 km. Massanya berkisar 3,14 milyar ton dengan massa jenis rata-rata sebesar 0,1 gram dalam tiap sentimeter kubiknya. Dengan kata lain, massa jenis inti komet ini hanya sepersepuluh air murni, menjadikannya bakal mengapung saat diletakkan dengan hati-hati di perairan dalam manapun.

Terungkapnya bentuk inti komet Churyumov-Gerasimenko membuat para perancang misi Rosetta di ESA kini pusing tujuh keliling. Betapa tidak, kini lokasi yang bisa digunakan sebagai target bagi pendarat Philae seperti rencana semula kini kian menyempit. Salah perhitungan sedikit saja, pendarat Philae mungkin takkan bisa mendarat dengan baik di permukaan inti komet Churyumov-Gerasimenko. Bahkan terbuka peluang pendarat tersebut akan terpental dari permukaan inti dan menghilang ke kegelapan antariksa. Semua harus diperhitungkan baik-baik, dicek berulang-ulang dan disimulasikan dalam berbagai kondisi. Agar pendaratan yang dijadwalkan bakal berlangsung pada November 2014 besok bisa meraih sukses.

Referensi :

Temming. 2014. Rosetta’s Comet has a Split Personality. Sky & Telescope online, 18 July 2014.