Dalam lima menit
Sindrom Kessler adalah skenario ketika tabrakan di orbit Bumi menghasilkan begitu banyak serpihan sehingga serpihan itu memicu tabrakan berikutnya, berulang kali, lebih cepat daripada kemampuan alam untuk membersihkannya. Setiap tabrakan menghasilkan pecahan, dan setiap pecahan menjadi peluru baru. Begitu lingkaran ini berjalan, ia memberi makan dirinya sendiri.
Gagasan ini berasal dari makalah tahun 1978 karya ilmuwan NASA Donald Kessler dan Burton Cour-Palais, berjudul “Collision Frequency of Artificial Satellites: The Creation of a Debris Belt”. Mereka menghitung bahwa setelah cukup banyak benda berada di orbit, tabrakan di antara benda-benda itu bisa menjadi sumber utama serpihan baru, melampaui tambahan dari peluncuran baru. Nama “sindrom Kessler” baru diberikan kemudian oleh orang lain. Kessler sendiri menekankan bahwa prosesnya lambat, bukan satu hari dramatis.
Hal ini penting karena kehidupan modern bergantung pada satelit. Navigasi, data cuaca, televisi, dan komunikasi semuanya memakainya. Orbit yang sangat tercemar akan membuat peluncuran dan pengoperasian satelit di sana lebih berisiko dan lebih mahal.
Bagaimana reaksi berantai bekerja
Mulai dari kecepatan. Benda di orbit rendah Bumi, yaitu wilayah di bawah sekitar 2.000 kilometer, melaju sekitar 7 hingga 8 kilometer per detik. Dua benda yang bertemu dari sudut berbeda bisa saling mendekat dengan kecepatan lebih dari 10 kilometer per detik. Pada kecepatan itu energinya sangat besar. Sepotong logam kecil dapat menembus pelindung pesawat antariksa, dan bahkan serpihan cat pernah menggores jendela pesawat ulang-alik Space Shuttle pada 1983.
Selanjutnya, lihat apa yang terjadi saat tabrakan. Satelit tidak memantul dari satelit lain. Kedua benda hancur menjadi banyak pecahan yang terlempar ke arah berbeda dan masuk ke orbit berbeda. Sebagian besar pecahan itu terlalu kecil untuk dilacak dari Bumi, tetapi masih cukup besar untuk menghancurkan satelit yang sedang bekerja.
Terakhir, tambahkan waktu. Udara tipis di tepi antariksa menghambat benda yang mengorbit dan perlahan menariknya turun hingga terbakar. Di ketinggian rendah, di bawah sekitar 500 kilometer, serpihan biasanya jatuh kembali dalam beberapa tahun. Lebih tinggi lagi udaranya makin tipis. Pada 800 kilometer ke atas, pecahan bisa bertahan puluhan tahun, bahkan berabad-abad. Karena itu ketinggian tempat tabrakan sama pentingnya dengan ukuran tabrakannya.
Gabungkan ketiganya dan terbentuklah lingkaran umpan balik. Lebih banyak serpihan meningkatkan peluang tabrakan. Tabrakan menghasilkan lebih banyak serpihan. Dan di ketinggian tinggi, serpihan itu tidak pergi. Studi pemodelan yang lebih baru, termasuk di NASA, menunjukkan bahwa beberapa ketinggian yang padat bisa terus bertambah serpihannya hanya karena tabrakan, sekalipun tidak ada satelit baru yang diluncurkan.
Sains yang sebenarnya: yang terukur dan yang diproyeksikan
Sebagian dari cerita ini adalah hasil pengukuran yang kokoh.
- Badan antariksa melacak puluhan ribu benda yang lebih besar dari sekitar 10 sentimeter, dan menyimpan katalog publik untuk banyak di antaranya.
- Model ESA memperkirakan sekitar satu juta pecahan berukuran 1 hingga 10 sentimeter, dan jauh lebih dari seratus juta yang lebih kecil dari 1 sentimeter. Ini adalah perkiraan statistik, karena sebagian besar pecahan terlalu kecil untuk dilihat dari Bumi.
- Tabrakan sungguhan dan penghancuran yang disengaja telah menambah ribuan pecahan yang terlacak. Kini satelit rutin melakukan manuver penghindaran untuk menghindari serpihan.
Bagian lainnya adalah proyeksi. Apakah kaskade tak terkendali akan terjadi, di orbit mana, dan seberapa cepat, bergantung pada asumsi tentang peluncuran di masa depan, jumlah satelit yang rusak, dan seberapa baik perangkat keras tua disingkirkan. Model NASA dan ESA secara umum sepakat bahwa tanpa pembuangan yang baik, jumlah benda terus bertambah dan tabrakan makin mungkin terjadi. Tidak satu pun model memberi tanggal titik kritis, dan Anda sebaiknya waspada terhadap siapa pun yang menyebutkannya.
Tiga peristiwa yang membuatnya nyata
2007: uji coba rudal. Pada Januari 2007 Tiongkok menghancurkan satelit cuaca lamanya, Fengyun-1C, dengan rudal pada ketinggian sekitar 860 kilometer. Uji coba itu menghasilkan lebih dari 3.000 pecahan yang terlacak. Karena orbitnya tinggi, sebagian besar masih beredar bertahun-tahun kemudian. Peristiwa ini tetap menjadi salah satu penghasil serpihan tunggal terburuk dalam sejarah.
2009: tabrakan tak disengaja. Pada 10 Februari 2009 satelit komunikasi AS yang masih aktif, Iridium 33, bertabrakan dengan Cosmos 2251, satelit Rusia yang sudah mati, sekitar 790 kilometer di atas Siberia. Ini adalah tabrakan tak disengaja pertama antara dua satelit yang masih utuh, dan menghasilkan jauh lebih dari seribu pecahan yang terlacak.
2021: uji coba rudal lagi. Pada November 2021 Rusia menghancurkan satelitnya yang sudah tidak berfungsi, Cosmos 1408, pada ketinggian sekitar 480 kilometer. Lebih dari 1.500 pecahan terlacak. Awak Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) sempat berlindung di pesawat yang bersandar. Karena orbitnya jauh lebih rendah, pecahannya meluruh lebih cepat, dan ini menunjukkan bagaimana ketinggian mengubah dampak jangka panjang.
Di mana ia muncul dalam fiksi
Sindrom Kessler adalah favorit para penulis karena menakutkan sekaligus senyap: penjahatnya adalah awan benda-benda kecil. Manga Planetes karya Makoto Yukimura mengikuti sebuah kru pada tahun 2070-an yang tugasnya mengumpulkan sampah orbit. Manga ini memperlakukan sampah antariksa sebagai masalah kerja sehari-hari, yang mirip dengan cara para insinyur sungguhan membicarakannya. Film Gravity (2013) dibuka dengan hantaman serpihan pada awak pesawat ulang-alik. Filmnya menegangkan, meski menaruh beberapa pesawat antariksa di orbit yang sama, padahal pesawat sungguhan tidak berbagi orbit seperti itu.
Gagasan ini juga memperkaya tradisi yang lebih luas yang dibahas dalam panduan kami tentang sejarah fiksi ilmiah, tempat masa depan sering tiba sebagai akibat tak disengaja dari apa yang sudah kita bangun.
Kesalahpahaman umum
- “Ini satu peristiwa mendadak yang mengurung kita di Bumi.” Tidak. Kaskade itu akan berlangsung bertahap, dan dampaknya jauh lebih besar di beberapa ketinggian daripada yang lain.
- “Ini sudah terjadi.” Belum dalam arti tak terkendali. Orbit memang lebih padat dan lebih berbahaya daripada dulu, tetapi ISS, satelit cuaca, dan ribuan satelit lain masih bekerja dengan manuver penghindaran rutin.
- “Antariksa adalah ladang ranjau awan serpihan.” Antariksa sangat luas. Bagi satu satelit, peluang tertabrak kecil. Bahayanya datang dari penjumlahan banyak risiko kecil selama bertahun-tahun.
- “Serpihan akan menutup akses kita ke antariksa selamanya.” Orbit rendah akan membersihkan dirinya seiring waktu, dan beberapa orbit tinggi mungkin tidak bisa dipakai untuk waktu yang sangat lama. Roket tetap bisa meninggalkan Bumi dan melewati sabuk serpihan dengan cepat.
Apa yang sedang dilakukan
Pertahanan utamanya adalah tidak menambah serpihan. Pedoman internasional dari Inter-Agency Space Debris Coordination Committee sejak lama meminta operator memindahkan satelit dari orbit rendah dalam waktu 25 tahun setelah misinya berakhir. Pada 2022 Komisi Komunikasi Federal AS (FCC) menetapkan aturan lima tahun yang lebih ketat untuk satelit berlisensinya di orbit rendah Bumi. Jaringan pelacakan memperingatkan operator tentang pendekatan berbahaya agar mereka bisa menghindar.
Bagian yang lebih sulit adalah membersihkan apa yang sudah ada di sana. Pada 2021 perusahaan Astroscale meluncurkan ELSA-d, uji coba penyambungan dengan target di orbit. Pada 2024 misi ADRAS-J miliknya, bekerja sama dengan badan antariksa Jepang JAXA, mendekati tingkat roket Jepang bekas dan mempelajarinya dari jarak dekat. Ini masih demonstrasi awal, dan menyingkirkan benda mati berukuran besar masih mahal.
Baca selanjutnya
- Elevator antariksa: tali yang melintasi orbit tersibuk harus bertahan dari masalah serpihan yang sama.
- Sejarah fiksi ilmiah: lihat posisi kisah bencana orbit dalam genre yang lebih luas.
