Roket Terkuat Sejagat yang Menerbangkan Mobil Termahal

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

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

Dummy Payload

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

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

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

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

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

Tidak Dari Nol

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

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

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

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

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

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

Era Baru Penerbangan Antariksa

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Lewat di Atas Indonesia

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

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

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

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

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

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

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

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

Hasil observasiElecnor Deimos :

Hasil observasiVirtual Telescope:

Hasil observasi Marco Langbroek:

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

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

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

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

Referensi :

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

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

Roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 Jatuh di Pulau Madura

Sebuah peristiwa takbiasa terjadi di bagian pulau Madura (propinsi Jawa Timur) pada Senin 26 September 2016 Tarikh Umum (TU) siang. Tepatnya sekitar pukul 10:00 WIB. Di satu bagian Kabupaten Sumenep, tepatnya di pulau kecil Giligenting dan Giliraja, benda-benda aneh mendadak berjatuhan dari langit. Benda aneh terbesar berbentuk silinder dengan kedua ujung membulat, sepanjang 150 cm dengan garis tengah 60 cm. Secara keseluruhan ada empat titik dimana benda-benda aneh tersebut ditemukan, dua di daratan dan dua di laut. Salah satu titik diantaranya bahkan tepat berada di kandang sapi warga setempat. Sebagian kandang itu pun hancur berantakan, beruntung tak ada korban baik manusia maupun binatang peliharaan.

Gambar 1. Tabung silinder yang aneh yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Analisis lebih lanjut mengindikasikan bawa benda aneh ini mungkin merupakan sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 yang mengangkasa 14 Agustus 2016 TU lalu. Sumber: Tribunnews, 2016.

Gambar 1. Tabung silinder yang aneh yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Analisis lebih lanjut mengindikasikan bawa benda aneh ini mungkin merupakan sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust Penerbangan 28 yang mengangkasa 14 Agustus 2016 TU lalu. Sumber: Tribunnews, 2016.

Seluruh benda aneh itu diselubungi sejenis lapisan fiber yang sekilas mirip lilitan tali plastik. Lapisan tersebut tahan api, setidaknya menurut pengujian langung Kapolsek Sumenep AKBP Josep Ananta Pinora. Tepat sesaat menjelang peristiwa takbiasa ini, sejumlah warga juga mengaku mendengar suara dentuman lumayan keras di langit.

Benda apakah itu?

Roket Falcon 9

Saat berjumpa dengan benda-benda yang takbiasa yang jatuh dari langit dengan ciri-ciri tertentu, sebagian kita mungkin akan langsung mengaitkannya dengan komponen pesawat.  Beberapa kali terjadi pesawat yang sedang terbang di ruang udara Indonesia mengalami insiden yang berujung pada lepas dan berjatuhannya sejumlah komponennya ke Bumi. Sementara pesawatnya masih tetap bisa melaju dan mendarat di tempat lain. Kasus paling terkenal adalah saat pesawat raksasa Airbus A380 Qantas penerbangan 32 yang bermasalah di atas pulau Batam pasca lepas landas dari Singapura menuju Australia pada 4 November 2010 TU. Sejumlah komponen mesin kanannya berjatuhan ke daratan pulau Batam setelah mesin itu meleda, sementara pesawatnya sendiri berhasil memutar arah dan melakukan pendaratan darurat di Singapura, tanpa korban.

Apakah peristiwa Sumenep, demikian untuk mudahnya kita sebut, juga demikian? Sayangnya tidak. Data otoritas penerbangan Indonesia menunjukkan tak ada penerbangan yang lewat di atas Sumenep saat itu. Sehingga kemungkinan bahwa benda-benda aneh itu berasal dari komponen pesawat yang terlepas dalam penerbangannya bisa dieliminir.

sumenep-gb2_lapan

Gambar 2. Atas: peta proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730 di paras Bumi pada Senin 26 September 2016 TU dari LAPAN. Titik terakhir tepat berada di atas pulau Madura pada pukul 09:21 WIB. Bawah: peta serupa yang dipublikasikan Joseph Remis dengan prakiraan reentry pukul 02:10 UTC (09:10 WIB) di lepas pantai timur pulau Madagaskar. Dalam kenyataannya, roket bekas ini melaju lebih jauh dan baru benar-benar mengalami reentry pada sekitar pukul 09:21 WIB. Sumber: Djamaluddin, 2016, Remis 2016.

Gambar 2. Atas: peta proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730 di paras Bumi pada Senin 26 September 2016 TU dari LAPAN. Titik terakhir tepat berada di atas pulau Madura pada pukul 09:21 WIB. Bawah: peta serupa yang dipublikasikan Joseph Remis dengan prakiraan reentry pukul 02:10 UTC (09:10 WIB) di lepas pantai timur pulau Madagaskar. Dalam kenyataannya, roket bekas ini melaju lebih jauh dan baru benar-benar mengalami reentry pada sekitar pukul 09:21 WIB. Sumber: Djamaluddin, 2016, Remis 2016.

Lantas dari mana? Sumber lain yang perlu disibak adalah penerbangan antariksa. Dalam perspektif ini, peristiwa Sumenep bisa saja merupakan kejadian jatuhnya sampah antariksa sehingga merupakan kejadian benda jatuh antariksa (BJA). Sampah antariksa tersebut bisa berupa roket bekas, khususnya roket tingkat tiga/empat untuk generasi roket-roket klasik atau roket tingkat dua untuk generasi roket-roket kontemporer. Roket bekas ini, yang dikenal pula sebagai upperstage (roket tingkat atas) semula bertugas untuk mendorong satelit ke orbit tujuan dari orbit parkir. Jadi tatkala sebuah roket diluncurkan, awalnya ia mendorong muatannya ke sebuah orbit parkir yang berada di ketinggian rendah (150 hingga 300 km dari paras Bumi). Selanjutnya giliran upperstage mengambil alih mendorong muatannya ke orbit tujuan. Begitu usai menunaikan tugasnya, upperstage (yang sudah kehabisan bahan bakarnya) akan terlepas dan melayang-layang dalam orbitnya sendiri yang terus berubah sebelum kemudian jatuh kembali ke paras Bumi dalam beberapa waktu kemudian. Sampah antariksa juga bisa berupa satelit rombeng, yakni satelit-satelit yang sudah kehabisan bahan bakarnya ataupun sudah rusak komponennya. Di luar roket bekas dan satelit rombeng, sampah antariksa dapat pula merupakan kepingan-kepingan roket/satelit maupun peralatan yang terlepas ke langit dari astronot yang lalai.

Gambar 3. Detik-detik saat roket Falcon 9 Full Thrust mengangkasa dari landasan nomor 40 di Cape Canaveral, Florida (AS) pada 14 Agustus 2016 TU pukul 12:26 WB. Upperstage roket inilah yang jatuh di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 3. Detik-detik saat roket Falcon 9 Full Thrust mengangkasa dari landasan nomor 40 di Cape Canaveral, Florida (AS) pada 14 Agustus 2016 TU pukul 12:26 WB. Upperstage roket inilah yang jatuh di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Sumber: SpaceX, 2016.

Pada hari Senin 26 September 2016 TU pukul 09:21 WIB sebuah roket bekas melintas di ruang udara Indonesia tepat di atas pulau Madura. Ia memiliki nomor 41730 dalam katalog benda-benda angkasa buatan manusia dalam katalog NORAD (North American Aerospace Defence Command) atau komando pertahanan langit Amerika utara. Identitasnya adalah Falcon 9 R/B (rocket body), yakni upperstage (tingkat kedua) roket Falcon 9 Full Thrust milik perusahaan inovatif SpaceX yang ditujukan untuk mengorbitkan satelit komunikasi JCSAT-16 (Jepang) ke orbit geostasioner pada 14 Agustus 2016 TU lalu . Ia menjadi bagian dari penerbangan bersejarah, dimana tingkat pertama roket Falcon 9 berhasil mendarat kembali dengan selamat ke paras Bumi setelah sukses mengantar muatan beserta upperstagenya ke ketinggian 180 km. Tepatnya di sebuah bargas yang mengapung tenang di keluasan Samudera Atlantik. Sementara upperstagenya,yang bergaris tengah 366 cm dengan panjang 1.430 cm, bertugas mengantar muatan dari ketinggian 184 km ke ketinggian orbit transfer 35.912 km pada inklinasi (kemiringan) 20o terhadap bidang khatulistiwa. Dari orbit transfer inilah satelit JCSAT-16 kemudian digeser secara perlahan ke orbit geostasioner (ketinggian 35.792 km, inklinasi 0o) pada garis bujur 162 BT. Usai menjalankan tugasnya dengan baik, upperstage Falcon 9 pun menjadi sampah antariksa dengan nomor 41730.

Nah roket bekas bernomor 41730 ini telah diprediksi akan jatuh kembali ke Bumi pada akhir September 2016 TU. Hal ini terjadi karena roket bekas tersebut bersentuhan dengan atmosfer Bumi bagian atas secara berulang, dimana pergesekannya dengan molekul-molekul udara membuat kecepatannya melambat. Konsekuensinya bentuk orbit lonjongnya, yang mengandung titik perigee (titik terdekat ke paras Bumi) dan titik apogee (titik terjauh ke paras Bum) pun berubah secara dinamis, dimana perigee dan apogee kian berkurang. Perhitungan oleh Joseph Remis menunjukkan roket bekas ini bakal jatuh pada 26 September 2016 TU pukul 09:10 WIB dengan plus minus 4 jam. Sehingga diprakirakan ia bakal jatuh kapan saja dalam tempo antara pukul 05:10 WIB hingga pukul 13:10 WIB. Namun kapan dan dimana persisnya roket bekas bernomor 41730 ini bakal jatuh mencium Bumi hanya akan bisa diketahui pada menit-menit terakhir.

sumenep-gb4_perigee

Gambar 4. Dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 selama lima hari terakhir sebelum jatuh, meliputi perigee (atas) dan apogee (bawah). Perigeenya berfluktuasi, namun apogeenya menunjukkan konsistensi terus menurun dengan cepat. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan data NORAD.

Gambar 4. Dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 selama lima hari terakhir sebelum jatuh, meliputi perigee (atas) dan apogee (bawah). Perigeenya berfluktuasi, namun apogeenya menunjukkan konsistensi terus menurun dengan cepat. Sumber: Sudibyo, 2016 dengan data NORAD.

Analisis dinamika orbit roket bekas bernomor 41730 memperlihatkan ia mengalami perubahan orbit yang cukup radikal sepanjang lima hari terakhir. Jika pada 17 Agustus 2016 TU silam ia memiliki orbit 184 km x 35.912 km (dibaca : orbit lonjong dengan perigee 184 km dan apogee 35.912 km), maka pada 20 September 2016 TU lalu orbitnya sudah berubah dramatis menjadi 96 km x 6.448 km. Dan lima hari kemudian orbitnya berubah dramatis kembali menjadi 105 km x 1.145 km. Titik perigee orbit roket bekas bernomor 41730 ini berfluktuasi, namun titik apogeenya jelas menunjukkan kecenderungan terus menurun secara dramatis. Konsekuensinya periode orbital roket bekas bernomor 41730 pun turut berkurang, dari 163 menit pada 20 September 2016 TU menjadi tinggal 97 menit pada lima hari kemudian. Semua ini merupakan pertanda bahwa roket bekas itu akan segera jatuh kembali ke Bumi.

Problema 

Dengan semua informasi tersebut, hampir dapat dipastikan bahwa peristiwa Sumenep merupakan akibat dari jatuhnya, atau tepatnya masuk-kembalinya (reentry), roket bekas bernomor 41730 yang adalah upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28. Sebelum diterbangkan, upperstage ini memiliki bobot mati 4 ton dan sanggup mengangkut 107,5 ton bahan bakar. Bahan bakarnya adalah kerosene (minyak tanah) yang diolah khusus sebagai RP-1 (Rocket Propellant-1), sementara pengoksid (oksidizer)-nya adalah Oksigen cair. Baik tabung bahan bakar maupun pengoksidnya memiliki bentuk khas, yakni silinder tabung dengan kedua ujungnya berupa setengah bola. Ia dibuat dari bahan komposit yang dikemudian diselubungi dengan lapisan antiapi, sehingga SpaceX menamakannya COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel).

Tabung inilah yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Jelas bahwa upperstage yang masuk-kembali ke atmosfer Bumi di atas pulau Madura itu telah terkikis nyaris habis oleh tekanan ram supertinggi yang dihadapinya sepanjang menembus atmosfer. Tepat sama seperti yang dialami meteoroid-meteoroid dari langit. Sehingga hanya sebagian kecil saja yang masih tersisa dan mendarat di pulau Madura. Dan seperti halnya meteoroid yang berukuran besar, yang menembus selimut udara Bumi sebagai boloid, masuk kembalinya roket bekas bernomor 41730 pun menghempaskan gelombang kejut dan dentuman sonik yang terdengar di paras Bumi sebagai suara menggelegar.

Gambar 5. Perbandingan antara benda takbiasa yang jatuh di Sumenep (kanan) dengan yang jatuh di Brazil beberapa waktu lalu (kiri). Tabung di Brazil sudah dipastikan sebagai tabung bahan bakar/pengoksid upperstage roket Falcon 9. Nampak jelas kemiripan keduanya. Sumber: Firmanda, 2016.

Gambar 5. Perbandingan antara benda takbiasa yang jatuh di Sumenep (kanan) dengan yang jatuh di Brazil beberapa waktu lalu (kiri). Tabung di Brazil sudah dipastikan sebagai tabung bahan bakar/pengoksid upperstage roket Falcon 9. Nampak jelas kemiripan keduanya. Sumber: Firmanda, 2016.

Meski mekanismenya serupa, namun peristiwa Sumenep berbeda apabila dibandingkan dengan masuk-kembalinya sampah antariksa jumbo seperti Phobos-Grunt maupun GOCE di waktu lalu. Dengan bahan bakar berupa kerosene, jelas tak perlu khawatir berlebihan terkait jatuhnya upperstage Falcon 9 di pulau Madura dalam peristiwa Sumenep. Kerosene jauh lebih ramah lingkungan dan tak bersifat toksik bila dibandingkan dengan Hydrazine yang menjadi sumber tenaga utama upperstage roket-roket klasik. Namun peristiwa ini sekali lagi kembali mengingatkan kita semua terkait masalah serius yang dihadapi umat manusia semenjak era penerbangan antariksa bersemi. Yakni persoalan sampah antariksa. Hingga kini tercatat tak kurang dari 16.000 buah sampah antariksa (dengan diameter lebih dari 10 cm) yang melayang-layang di orbit. Total massa seluruhnya mencapai tak kurang dari 62.000 ton. Dan hingga kini bagaimana solusi untuk mengatasi persoalan ini belum kunjung dijumpai.

Pembaharuan : Detik-Detik Terakhir

Evaluasi lebih lanjut memastikan benda aneh pada peristiwa Sumenep memang merupakan tabung COPV. Ini tabung yang umum dijumpai dalam struktur roket kontemporer khususnya yang dibangun di Amerika Serikat dan Eropa. Eksistensi tabung COPV ditunjang dengan data elemen orbital roket bekas bernomor 41730 hingga 2,5 jam sebelum terjadinya peristiwa Sumenep memastikan bahwa benda aneh itu memang sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust yang digunakan dalam penerbangan 28. Evaluasi juga memperlihatkan bahwa tabung COPV itu bukanlah tabung bahan bakar, melainkan tabung penyimpanan gas bertekanan tinggi.

Gambar 6. Perbandingan bentuk dan struktur salah satu tabung COPV yang digunakan badan antariksa Amerika Serikat/NASA (kiri) dengan reruntuhan tabung yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Perhatikan kemiripannya. Sumber: NASA, 2011 & Tribunnews, 2016.

Gambar 6. Perbandingan bentuk dan struktur salah satu tabung COPV yang digunakan badan antariksa Amerika Serikat/NASA (kiri) dengan reruntuhan tabung yang ditemukan dalam peristiwa Sumenep. Perhatikan kemiripannya. Sumber: NASA, 2011 & Tribunnews, 2016.

SpaceX menggunakannya untuk menyimpan gas Helium bertekanan tinggi. Gas mulia yang bersifat lembam (inert) ini ditujukan untuk membantu mendorong Oksigen cair memasuki mesin roket dengan kuantitas dan debit sesuai kebutuhan teknis mesin tersebut. Karena itu SpaceX menempatkan tabung-tabung COPV berisikan gas Helium di dalam tabung Oksigen cairnya. Meski terbuat dari komposit fiber dan resin, namun tabung COPV tak kalah kokoh dibanding tabung logam. Ia juga lebih ringan, faktor yang membuatnya lebih unggul dalam penerbangan antariksa. Tabung COPV didesain untuk sanggup menahan tekanan hingga sebesar 300 bar (300 kN/m2 atau setara dengan 296,2 atmosfer. Karena itu tabung COPV menjadi salah satu bagian yang relatif bertahan selama menembus lapisan-lapisan udara Bumi tatkala roket bekas masuk kembali ke atmosfer. Karena dayatahannya maka ia juga menjadi bagian yang kerap dijumpai mendarat di paras Bumi.

Selain dalam katalog NORAD, elemen orbit roket bekas bernomor 41730 juga dicatat dengan teliti oleh JSpOC (Joint Space Operation Center). Catatan tersebut lebih intensif, dimana elemen orbit terakhir yang dicatat JSpOC adalah hingga 2,5 jam sebelum  roket bekas bernomor 41730 itu masuk kembali ke atmosfer. Pada saat itu orbitnya pun telah berubah dramatis menjadi 92 km x 788 km. Berbekal data ini dan temuan di lapangan, kita bisa merekonstruksi (secara kasar) bagaimana detik-detik terakhir roket bekas bernomor 41730 hingga jatuh tersungkur mencium Bumi di pulau Madura.

Gambar 7. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi. Titik X berada di utara pulau Natal (Australia), yang berjarak 950 km sebelah barat daya Kabupaten Sumenep, Madura (Indonesia). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Gambar 7. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi. Titik X berada di utara pulau Natal (Australia), yang berjarak 950 km sebelah barat daya Kabupaten Sumenep, Madura (Indonesia). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Sebuah benda langit buatan yang mengorbit Bumi pada orbit rendah menderita gangguan permanen dari atmosfer Bumi seiring pergesekannya dengan molekul-molekul udara. Pergesekan tersebut membuat orbit benda langit itu berubah secara gradual, yang mudah dilihat pada perubahan titik apogee dan  setengah sumbu orbit utamanya. Apogee mengecil secara dramatis sementara perigeenya relatif tetap, sehingga orbit benda langit buatan itu pada dasarnya kian mendekati lingkaran sempurna. Proses masuk kembali ke atmosfer Bumi umumnya terjadi tatkala orbit benda langit buatan itu, khususnya setengah sumbu orbit utamanya,  telah menyentuh ketinggian 104 km dari paras Bumi atau lebih rendah lagi. Pada ketinggian ini lapisan udara Bumi mulai lebih padat. Akibatnya gesekannya dengan benda langit membuat pengurangan kecepatannya menjadi lebih besar. Konsekuensinya benda langit itu pun akan mulai turun menembus atmosfer Bumi. Titik dimana orbit benda langit itu tepat menyentuh ketinggian 104 km disebut titik X atau reentry interface.

Roket bekas bernomor 41730 mulai menghampiri titik X pada suatu tempat di sebelah utara pulau Natal atau pulau Christmas (Australia) di tengah-tengah Samudera Indonesia (Indian Ocean). Titik ini terletak pada jarak mendatar 950 km di sebelah barat daya Sumenep. Pada umumnya jarak mendatar antara titik temuan benda-benda aneh khas sampah antariksa dengan proyeksi titik X di paras Bumi berkisar antara 900 hingga 1.300 km. Pada titik X itu roket bekas bernomor 41730 masih melaju secepat 7,85 km/detik atau 28.200 km/jam.  Dari titik X ini roket bekas bernomor 41730 mulai mengalami penurunan ketinggiannya secara drastis. Hingga akhirnya pada jarak 750 km sebelah barat daya Sumenep, ketinggian roket bekas bernomor 41730 mulai menyentuh angka 80 km.

Gambar 8. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi sebagian pulau Jawa dalam detik-detik terakhir penerbangannya. Bekas roket itu memasuki udara pulau Jawa di atas kompleks gunung berapi purba Wediombo (Kab. Gunung Kidul). Dengan cepat ia lalu bergerak hingga tiba di atas kota Ponorogo, kota Kediri bagian utara dan kota Sidoarjo secara berturut-turut dalam waktu hanya 30 detik saja. Proyeksi lintasan ini berujung di Prenduan, namun hembusan angin samping nampaknya membuat sisa-sisa roket tersebut bergeser ke Giliraja (keduanya di Kab. Sumenep). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Gambar 8. Proyeksi lintasan terakhir bekas roket upperstage Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 di paras Bumi sebagian pulau Jawa dalam detik-detik terakhir penerbangannya. Bekas roket itu memasuki udara pulau Jawa di atas kompleks gunung berapi purba Wediombo (Kab. Gunung Kidul). Dengan cepat ia lalu bergerak hingga tiba di atas kota Ponorogo, kota Kediri bagian utara dan kota Sidoarjo secara berturut-turut dalam waktu hanya 30 detik saja. Proyeksi lintasan ini berujung di Prenduan, namun hembusan angin samping nampaknya membuat sisa-sisa roket tersebut bergeser ke Giliraja (keduanya di Kab. Sumenep). Sumber; Sudibyo, 2016 dengan data JSpOC.

Disinilah peristiwa dramatis mulai terjadi. Lapisan udara yang kian padat membuat gaya geseknya berkembang ke titik yang menghancurkan. Roket bekas bernomor 41730 itu menjadi sangat diperlambat, dengan puncak perlambatan bisa melampaui 20 kali percepatan gravitasi standar (20 G) yang jauh melampaui ambang batas dayatahan struktur roket. Roket mulai terpecah belah dan menghancur di ketinggian itu. Tekanan ram yang diakibatkannya juga menciptakan suhu teramat tinggi yang membuat molekul-molekul udara didalamnya terionisasi. Terpancarlah cahaya khas, yang jika di malam hari akan mudah dilihat sebagai obyek mirip meteor. Suhu sangat tinggi juga membuat sebagian besar pecahan, khususnya yang terbuat dari logam, mulai meleleh dan menguap. Sehingga roket bekas itu kini tinggal kumpulan partikel-partikel yang menghasilkan bentuk mirip awan lurus, sangat mirip dengan meteor. Hanya bagian terkuatnya saja yang sanggup bertahan dari penghancuran dan suhu yang menggidikkan ini. Transisi dari kecepatan supertinggi menjadi lebih lambat menghasilkan gelombang kejut yang bisa terdengar di paras Bumi sebagai dentuman sonik.

Sisa-sisa roket bekas bernomor 41730 itu mulai memasuki ruang udara di atas daratan pulau Jawa pada pukul 09:23:05 WIB, atau hampir 1,5 menit pasca melewati titik X. Saat itu sisa-sisa roket bekas ini ada pada ketinggian sekitar 35 km di atas kompleks gunung berapi purba pantai Wediombo, di ujung tenggara Kabupaten Gunung Kidul (propinsi DI Yogyakarta). Tiga belas detik kemudian sisa-sisa roket bekas ini sudah melesat cepat memasuki propinsi Jawa Timur hingga tiba di atas kota Ponorogo pada ketinggian sekitar 28 km. Duapuluh satu detik kemudian ia sudah melesat dan tiba di atas kota Kediri bagian utara, dengan ketinggian berkurang menjadi sekitar 21 km. Dan tigapuluh tiga detik kemudian ia sudah ada di atas kota Sidoarjo, pada ketinggian hanya sekitar 4 km. Proyeksi lintasan sisa-sisa roket bekas tersebut sejatinya berujung di daratan utama pulau Madura, tepatnya di bagian pesisir Prenduan (Kabupaten Sumenep). Namun hembusan angin dari samping nampaknya meniup sisa-sisa roket ini lebih ke timur sehingga lintasannya mengarah ke Giliraja. Analisis JSpOC mengindikasikan dari pulau Giliraja ke arah timur laut (searah dengan proyeksi lintasan roket bekas bernomor 41730) hingga sejauh 250 km menjadi kawasan dimana sisa-sisa roket bekas bernomor 41730 berjatuhan. Dalam perspektif aerodinamika, fragmen terbesar dan terberat memang akan berjatuhan di pulau Giliraja. Namun fragmen-fragmen yang lebih kecil dan lebih ringan terdorong lebih jauh ke timur laut hingga sejauh 250 km.

Gambar 9. Profil penerbangan roket-roket Falcon 9 Full Thrust secara umum. Setelah separasi di ketinggian 80 km, lowerstage Falcon 9 Full Thrust bermanuver mengubah arah dan mengerem kecepatannya untuk bisa mendarat kembali di Bumi dengan selamat agar kelak bisa digunakan kembali. Sementara upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai mendorong muatannya ke orbit tujuan, setelah itu berubah menjadi sampah antariksa. Sumber: SpaceX, 2015.

Gambar 9. Profil penerbangan roket-roket Falcon 9 Full Thrust secara umum. Setelah separasi di ketinggian 80 km, lowerstage Falcon 9 Full Thrust bermanuver mengubah arah dan mengerem kecepatannya untuk bisa mendarat kembali di Bumi dengan selamat agar kelak bisa digunakan kembali. Sementara upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai mendorong muatannya ke orbit tujuan, setelah itu berubah menjadi sampah antariksa. Sumber: SpaceX, 2015.

Peristiwa Sumenep merupakan jatuhnya sisa-sisa upperstage roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28. Roket Falcon 9 Full Thrust (FT), atau resminya bernama Falcon 9 v1.2, merupakan kuda beban perusahaan swasta Space Exploration Technologies yang lebih dikenal dengan nama SpaceX. Roket ini menggamit perhatian dunia penerbangan antariksa masakini seiring inovasinya. Yang paling menonjol adalah upaya penggunaan-berulang roket ini, setidaknya sebagian diantaranya. Dengan penggunaan-berulang maka ongkos penerbangan antariksa bisa ditekan cukup drastis, mengingat secara teknis pengguna tinggal mengganti biaya bahan bakar-pengoksid dan biaya-biaya ujicoba teknis. Berbeda dengan roket-roket klasik, dimana selain biaya tersebut pengguna masih dibebani ongkos pembangunan roket yang selangit mahalnya. Sebab roket-roket klasik hanyalah sekali pakai untuk kemudian dibuang tanpa bisa dipergunakan lagi.

Gambar 10. Rekaman video telemetri saat-saat roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 mengangkasa pada 14 Agustus 2016 TU silam, yang mengantar muatan satelit komunikasi JCSAT-16 ke orbit geostasioner. Kiri: lowerstage Falcon 9 Full Thrust saat sedang mengurangi kecepatan di ketinggian menggunakan 3 dari 9 mesin roketnya. Nampak salah satu dari 4 sirip berongganya sedang bekerja menyetabilkan badan roket secara aerodinamis. Kanan: mesin roket upperstage Falcon 9 Full Thrust menyala penuh mendorong muatannya. Upperstage inilah yang jatuh dalam peristiwa Sumenep 44 hari pasca lepas landas. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 10. Rekaman video telemetri saat-saat roket Falcon 9 Full Thrust penerbangan 28 mengangkasa pada 14 Agustus 2016 TU silam, yang mengantar muatan satelit komunikasi JCSAT-16 ke orbit geostasioner. Kiri: lowerstage Falcon 9 Full Thrust saat sedang mengurangi kecepatan di ketinggian menggunakan 3 dari 9 mesin roketnya. Nampak salah satu dari 4 sirip berongganya sedang bekerja menyetabilkan badan roket secara aerodinamis. Kanan: mesin roket upperstage Falcon 9 Full Thrust menyala penuh mendorong muatannya. Upperstage inilah yang jatuh dalam peristiwa Sumenep 44 hari pasca lepas landas. Sumber: SpaceX, 2016.

Roket Falcon 9 Full Thrust merupakan roket bertingkat dua (dua tahap) setinggi 70 meter dan berdiameter 3,66 meter yang tidak menggunakan roket-bantu pendorong (booster). Berbobot 549 ton pada saat diluncurkan, Falcon 9 Full Thrust mampu mengantar muatan ke manapun dengan bobot maksimal 22,8 ton untuk orbit rendah dan 8,3 ton untuk orbit geostasioner. Tingkat pertama atau lowerstage Falcon 9 Full Thrust merupakan bagian yang dapat digunakan-berulang. Ia memiliki tinggi 41,2 meter dan bobot 409,5 ton dalam keadaan terisi penuh bahan bakar dan pengoksid. Bahan bakarnya adalah RP-1 atau kerosene (minyak tanah), sementara pengoksidnya berupa Oksigen cair. Di pantatnya terpasang 9 mesin roket Merlin pada  konfigurasi oktaweb. Lowerstage Falcon 9 Full Thrust juga membawa gas Nitrogen dingin yang mencukupi untuk keperluan manuver di antariksa,  4 sirip berongga sebagai perlengkapan kendali permukaan dan sistem pendaratan berwujud 4 kaki pendarat.

Saat lepas landas, roket Falcon 9 Full Thrust  terbang dengan kecepatan penuh hingga menjangkau ketinggian 80 kmdengan kecepatan 13.000 km/jam sebelum kemudian mengalami pemisahan (separasi) antara lowerstage dengan upperstage. Lowerstage Falcon 9 Full Thrust lantas terbang hingga ketinggian 140 km sebelum kemudian mesinnya dimatikan. Selanjutnya ia bermanuver agar posisinya berubah menuju titik pendaratan. Saat lowerstage Falcon 9 Full Thrust kemudian tiba di ketinggian 70 km, 3 dari 9 mesin roketnya kembali dinyalakan. Kali ini mengemban tugas sebagai retro roket untuk mengerem.  Dengan demikian kecepatannya pun berkurang dari semula 4.700 km/jam menjadi 900 km/jam. Dari titik itu giliran 4 sirip berongga mengambil alih kendali selagi ketinggian lowerstage Falcon 9 Full Thrust kian menurun, demikian pula kecepatannya. Sirip-sirip itu memastikannya tetap stabil, layaknya layang-layang raksasa selama perjalanan menuruni lapisan-lapisan udara yang lebih rendah dan padat. Barulah setelah mendekati titik pendaratannya, 1 dari 9 mesin roketnya kembali dinyalakan untuk memperlambat. Beberapa detik kemudian 4 kaki pendaratnya pun direntangkan. Sehingga lowerstage Falcon 9 Full Thrust akan mendarat secara vertikal dengan kecepatan pendaratan hanya 7 km/jam.  Seluruh prosesn ini terjadi tak lebih dari 10 menit pasca lepas landas.

Gambar 11. Gambaran artis upperstage Falcon 9 Full Thrust saat mendorong muatan satelit komunikasinya. Berbeda dengan lowerstagenya, upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai untuk kemudian dibuang. Sumber: SpaceX, 2016.

Gambar 11. Gambaran artis upperstage Falcon 9 Full Thrust saat mendorong muatan satelit komunikasinya. Berbeda dengan lowerstagenya, upperstage Falcon 9 Full Thrust hanya sekali pakai untuk kemudian dibuang. Sumber: SpaceX, 2016.

Sebaliknya tingkat kedua atau upperstage Falcon 9 Full Thrust hanyalah sekali pakai, tidak bisa digunakan berulang. Ia ditenagai oleh bahan bakar dan pengoksid yang sama dengan lowerstage Falcon 9 Full Thrust, namun hanya memiliki 1 mesin roket dipantatnya yang juga bisa dinyalakan ulang kala terbang. Beberapa detik setelah separasi, mesin roket ini dinyalakan sehingga upperstage Falcon 9 Full Thrust akan mendorong muatannya menuju ke orbit parkir di dekat orbit tujuan. Begitu tugasnya selesai, maka muatan pun dilepas dan upperstage Falcon 9 Full Thrust berubah menjadi sampah antariksa. Bergantung kepada orbit parkir muatannya, sampah antariksa ini bisa bertahan berminggu-minggu hingga berbulan-bulan di langit sebelum kemudian masuk-kembali ke atmosfer dan jatuh ke Bumi. Praktik ini sejatinya umum dilakukan dalam industri penerbangan antariksa, jadi tidak terbatas hanya pada SpaceX saja.

Referensi.

Joseph Remis. 2016. komunikasi personal.

TS Kelso. 2016. Two Line Element: Object 41730 in NORAD. komunikasi personal.

Thomas Djamaluddin. 2016. komunikasi personal.

Elka Firmanda. 2016. komunikasi personal.

Spaceflight101.com. Falcon 9 FT (Falcon 9 v1.2).

McLaughlan & Grimes-Ledesma. 2011. Composite Overwrapped Pressure Vessel, A Primer. Lyndon B. Johnson Space Center, NASA