Dalam lima menit
Elevator antariksa adalah struktur yang diusulkan: kabel yang ditambatkan ke tanah di khatulistiwa dan menjulang jauh melewati orbit geostasioner, dengan kendaraan yang memanjatnya ke luar angkasa, bukan menumpang roket. Ini gagasan rekayasa yang nyata, bukan sekadar alat cerita, tetapi belum pernah ada yang membangunnya. Halaman ini bagian dari Sejarah Fiksi Ilmiah kami.
Kuncinya adalah rotasi Bumi. Sekitar 35.786 kilometer di atas khatulistiwa, sebuah satelit mengelilingi planet sekali sehari, sehingga selalu berada di atas titik yang sama di permukaan tanah. Itulah orbit geostasioner. Jika kabel dijulurkan ke bawah dari ketinggian itu, kabel bisa tetap di tempatnya, ditopang oleh rotasi yang sama. Tambahkan pemberat di tempat yang lebih jauh agar kabel tetap tegang, dan jadilah jalan menuju luar angkasa.
Daya tariknya ada pada biaya dan kenyamanan. Roket membakar bahan bakar dalam jumlah luar biasa hanya untuk mengangkat bahan bakarnya sendiri. Kendaraan pemanjat memakai tenaga listrik dan naik dengan stabil, sehingga biaya mengirim satu kilogram ke orbit bisa turun drastis. Masalahnya, kabel itu harus luar biasa kuat untuk bobotnya.
Cara kerja elevator antariksa
Kebanyakan rancangan memiliki empat bagian yang sama.
- Jangkar. Pangkalan di khatulistiwa, sering dibayangkan sebagai platform di bagian laut yang tenang, sehingga bisa dipindah untuk menghindari badai.
- Tali tambat. Pita atau kabel yang sangat panjang, paling tebal di sekitar ketinggian geostasioner karena di sana bebannya paling besar, dan lebih tipis di dekat tanah.
- Pemanjat. Kendaraan listrik yang mencengkeram tali tambat dan merayap naik-turun, membawa kargo atau manusia.
- Pemberat. Stasiun atau asteroid tertangkap yang berada di luar orbit geostasioner. Tarikannya ke arah luar menjaga seluruh kabel tetap kencang.
Mengapa khatulistiwa? Orbit geostasioner hanya ada di atas khatulistiwa, dan kabel harus menggantung lurus ke arah pusat Bumi. Lalu mengapa kabel itu bisa tetap berdiri? Di bawah ketinggian geostasioner, gravitasi menang dan menarik kabel ke bawah. Di atasnya, rotasi cenderung melontarkan benda ke luar. Tali tambat tertarik ke dua arah dan terentang seperti senar gitar.
Perjalanannya lambat. Pemanjat yang melaju 200 kilometer per jam membutuhkan sekitar seminggu untuk mencapai ketinggian geostasioner. Karena itu banyak rencana membayangkan stasiun di sepanjang jalur, dan gagasan ini lebih cocok untuk kargo daripada perjalanan penumpang yang cepat.
Kebanyakan rencana juga membangun dari atas ke bawah. Sebuah pesawat antariksa akan membawa kabel tipis pertama ke orbit geostasioner dan menurunkannya ke arah tanah, lalu pemanjat berikutnya menambahkan lapisan agar kabel makin tebal.
Sejarah singkat gagasan ini
Pada 1895, ilmuwan Rusia Konstantin Tsiolkovsky, yang terinspirasi Menara Eiffel, membayangkan sebuah menara yang menjulang dari tanah hingga ketinggian orbit. Menara setinggi itu akan hancur oleh beratnya sendiri, sehingga gagasannya tetap menjadi eksperimen pikiran.
Versi modernnya muncul pada 1960, ketika insinyur Leningrad Yuri Artsutanov menjelaskan cara menurunkan kabel dari satelit ke Bumi. Karena kabel itu menggantung, bukan berdiri, ia tertarik, bukan tertekan, dan itu cara yang jauh lebih baik untuk memanfaatkan bahan. Gagasannya dimuat di surat kabar Soviet dan selama bertahun-tahun kurang dikenal di Barat. Peneliti di Amerika Serikat sampai pada gagasan serupa pada 1960-an dan 1970-an, termasuk Jerome Pearson, yang menerbitkan kajian rinci pada 1975.
Gagasan ini sampai ke khalayak luas pada 1979, ketika Arthur C. Clarke menerbitkan The Fountains of Paradise, novel tentang pembangunan elevator antariksa. Buku Clarke membuat konsep ini terkenal di seluruh dunia, dan para insinyur masih mengutipnya.
Pada 1991, fisikawan Jepang Sumio Iijima menarik perhatian pada nanotabung karbon, tabung kecil dari atom karbon dengan kekuatan luar biasa. Harapan bahwa bahan seperti itu bisa dijadikan kabel melahirkan kajian yang didanai NASA sekitar tahun 2000. Pada 2012, perusahaan konstruksi Jepang Obayashi mengumumkan konsep yang menargetkan elevator antariksa pada 2050, berbasis nanotabung karbon.
Sains yang sebenarnya
Fisikanya sudah jelas. Mekanika orbit, keseimbangan antara gravitasi dan rotasi, serta penyempitan kabel sudah dipahami dengan baik, dan tidak ada hukum alam yang melarang elevator antariksa. Yang belum pasti adalah apakah kita mampu membangunnya.
Masalah bahan. Kabel sepanjang lebih dari 35.000 kilometer harus menahan beratnya sendiri, dan tegangan terbesar ada di bagian atas. Baja jauh dari cukup. Bahan yang layak memerlukan rasio kekuatan terhadap berat yang berkali-kali lipat lebih tinggi. Nanotabung karbon adalah kandidat yang paling banyak dibicarakan: tabung tunggalnya sangat kuat di laboratorium. Namun serat panjang yang dibuat sejauh ini jauh lebih lemah daripada tabung tunggal dan jauh lebih pendek daripada puluhan ribu kilometer yang dibutuhkan. Grafena dan bahan lain juga dipelajari. Sampai ada bahan yang tersedia pada skala itu, elevator ini tetap sebatas rancangan di atas kertas.
Bahaya. Bagian kabel yang rendah melewati cuaca, petir, dan angin, sementara atom oksigen di atmosfer atas dapat menggerogoti sebagian bahan. Lebih tinggi lagi, kabel melintasi sabuk radiasi dan wilayah ramai yang penuh satelit serta sampah. Kabel adalah sasaran panjang bagi puing, risiko yang berkaitan erat dengan sindrom Kessler. Pemanjat yang bergerak di sepanjang tali tambat juga dapat membuatnya bergoyang, sehingga perancang perlu cara untuk meredam gerakan itu.
Langkah yang lebih kecil. Karena gravitasi Bulan sekitar seperenam gravitasi Bumi, elevator di Bulan mungkin bisa dibuat dengan serat kuat yang sudah bisa kita produksi. Gagasan ini sudah dikaji, meski belum ada yang membangunnya. Dalam skala lebih kecil, tim dari Universitas Shizuoka di Jepang menguji pemanjat mini yang bergerak di sepanjang tali tambat antara dua satelit kecil yang dilepaskan dari Stasiun Luar Angkasa Internasional pada 2018. Percobaan itu menunjukkan bahwa prinsip dasar memanjat berfungsi di orbit, yang masih sangat jauh dari elevator sungguhan.
Perkiraan kapan elevator antariksa bisa ada berkisar dari pertengahan abad ini sampai tidak pernah. Ringkasan yang adil: ini tantangan rekayasa, bukan hal mustahil, tetapi bergantung pada terobosan bahan.
Kemunculannya dalam fiksi
The Fountains of Paradise (1979) karya Clarke adalah yang klasik. Seorang insinyur bernama Vannemar Morgan merencanakan menara menuju orbit dari sebuah gunung di pulau fiktif yang terinspirasi Sri Lanka. Novel ini memperlakukan proyek tersebut sebagai prestasi rekayasa yang serius, lengkap dengan politik dan risikonya.
Trilogi Mars karya Kim Stanley Robinson, yang dimulai dengan Red Mars (1992), menampilkan elevator antariksa di Mars. Elevator itu menjadi bagian dari perebutan siapa yang menguasai planet tersebut. Gagasan ini juga populer dalam fiksi ilmiah Jepang. Anime Mobile Suit Gundam 00 (2007) dibangun di sekitar elevator orbital yang mengalirkan tenaga surya ke Bumi, dan keberadaannya penting bagi politik cerita.
Cerita-cerita ini memakai elevator dengan cara berbeda. Ada yang menunjukkan ambisi manusia, ada yang menunjukkan siapa yang berkuasa atas akses ke luar angkasa. Di hampir semuanya, elevator adalah tangga sekaligus hadiah.
Kesalahpahaman umum
- Ini bukan menara yang tinggi. Ia tidak berdiri sendiri seperti gedung pencakar langit. Ia menggantung dari atas dan dijaga tetap kencang oleh pemberat.
- Anda tidak langsung merasa tanpa bobot. Gravitasi memudar secara bertahap seiring ketinggian. Hanya pada ketinggian geostasioner rotasi meniadakannya bagi benda yang ditahan kabel.
- Kabel yang putus tidak membuat seluruh kabel jatuh ke tanah. Akibatnya bergantung pada titik putusnya. Bagian atas akan terayun ke luar angkasa, dan bagian bawah akan jatuh, dengan sebagian besar terbakar di udara. Tetap saja itu bencana, dan karena itu perancang mengkhawatirkan puing.
- Ini bukan sekadar fiksi ilmiah. Ada kajian serius di lembaga yang didanai NASA dan di perusahaan seperti Obayashi. Tetapi elevator ini juga belum dekat untuk dibangun.
Baca selanjutnya
Sindrom Kessler menjelaskan masalah sampah orbit yang harus dihadapi setiap elevator antariksa. Terraforming membahas apa yang mungkin dilakukan manusia di dunia lain setelah mencapai luar angkasa menjadi lebih murah.
