Apakah Umat Manusia Bisa Mencapai Perjalanan Antarbintang?
Saya sudah menonton Interstellar tiga kali berturut-turut. Seluruh kerangka teoretis film itu dibangun di atas relativitas dan teori wormhole. Menarik memang, tapi saya tetap merasa tingkat teknologi yang digambarkan dalam film (dan juga di masyarakat nyata) masih jauh dari memadai. Tanpa wormhole yang diletakkan di dekat Saturnus oleh manusia masa depan, hampir tidak ada peluang bagi umat manusia untuk terbang keluar dari tata surya dengan kemampuan teknologi kita saat ini.
Voyager 1 mungkin adalah mesin tercepat yang pernah dibuat umat manusia (saat ini melampaui kecepatan kosmik ketiga, 16,7 km/s, meski kecepatan persisnya tidak diketahui). Pada 2013, NASA mengumumkan bahwa Voyager 1, yang diluncurkan pada 1977, akhirnya keluar dari heliosfer — wilayah yang dipengaruhi partikel matahari — dan memasuki ruang antarbintang. Saat itu saya naif berpikir tata surya pasti cukup kecil sehingga bisa diseberangi hanya dalam 35 tahun. Kenyataannya, jarak yang ditempuh Voyager 1 selama 35 tahun itu setara dengan garis skala terkecil pada mikrometer jika dibandingkan dengan skala seluruh tata surya.
Sebesar Apa Sih Tata Surya Itu?
Setiap benda langit atau material yang mengorbit Matahari masuk dalam batas tata surya. Selain delapan planet yang kita kenal, ada setidaknya lima planet kerdil, setidaknya 173 satelit, dan ratusan juta benda yang lebih kecil. Di luar Neptunus terbentang Sabuk Kuiper — wilayah berbentuk cakram yang terdiri dari banyak planetesimal, membentang sekitar 50 hingga 500 satuan astronomi dari Matahari (satu satuan astronomi adalah jarak antara Bumi dan Matahari). Di luar Sabuk Kuiper ada awan berbentuk bola yang menyelimuti tata surya bernama Awan Oort, terletak 50.000 hingga 100.000 satuan astronomi dari Matahari, dengan radius maksimum sekitar satu tahun cahaya.
Baru setelah melewati Awan Oort umat manusia bisa benar-benar mengklaim telah keluar dari tata surya. Padahal Voyager 1 butuh 35 tahun hanya untuk menempuh sedikit di atas 120 satuan astronomi — kurang dari 4 SA per tahun. Pembagian sederhana saja sudah jelas: bahkan dengan kecepatan Voyager saat ini, umat manusia butuh setidaknya 20.000 tahun untuk keluar dari tata surya.
Teknologi Manusia Masih Sangat Memprihatinkan
Selama ratusan ribu tahun sejak kemunculan manusia, setiap lompatan teknologi selalu berarti peningkatan kecepatan perjalanan kita — dengan peningkatan paling dramatis terjadi dalam 200 tahun terakhir. Sayangnya, propulsi berbasis propelan tampaknya sudah mencapai batasnya. Roket hari ini secara fundamental tidak berbeda dari roket 50 tahun lalu. Menurut kesetaraan massa-energi E=mc², untuk mencapai kecepatan lebih besar kita butuh daya dorong balik yang lebih besar, yang berarti membawa lebih banyak energi dan mencapai kecepatan buang yang lebih tinggi. Untuk perjalanan cepat jarak pendek di dalam tata surya, massa bahan bakar dan mesin yang dibutuhkan akan jauh melebihi massa pesawat berawak itu sendiri.
Jadi perjalanan antarbintang lewat propulsi propelan jelas mustahil — kecuali kita punya puluhan ribu tahun atau pasokan energi yang praktis tak terbatas untuk dibakar.
Jika kita hanya mengandalkan teknologi yang ada hari ini, umat manusia akan selamanya bermain lumpur di tepian paling dalam tata surya.
Tujuan kita adalah bintang-bintang dan lautan! Umat manusia butuh metode propulsi baru: propulsi tanpa propelan.
Saat ini ada sekitar selusin konsep propulsi tanpa propelan — layar surya, propulsi elektromagnetik, mesin fusi nuklir, mesin warp, dan lain-lain.
Layar surya bekerja mirip kapal layar: sebuah film tipis raksasa dibentangkan di angkasa dengan pesawat ruang angkasa mengikuti di belakangnya. Foton dari sinar matahari menghantam film itu, menghasilkan daya dorong balik. Selama wahana tidak melambat, ia akan terus berakselerasi hingga mencapai kecepatan luar biasa. Masalah terbesar layar surya justru adalah pengeremannya. Untuk perjalanan dari satu bintang ke bintang lain dengan kecerahan sebanding, kamu bisa melambat di tengah perjalanan menggunakan cahaya bintang tujuan. Tapi kalau tujuannya benda tak bercahaya, kamu butuh pengereman berbasis propelan atau pengereman gravitasi — keduanya sama-sama merepotkan.
Propulsi elektromagnetik menggunakan medan elektromagnetik untuk mengendalikan arah ejeksi partikel, mengarahkan pesawat ruang angkasa sepanjang lintasan yang telah ditentukan. Hemat energi dan ringkas, dan beberapa satelit sudah memakai teknologi ini untuk stabilisasi orbit.
Propulsi fusi nuklir adalah bentuk lain dari penggerak tanpa propelan. Diperkirakan untuk mempercepat 11.000 ton massa (kira-kira seberat kapal perang kecil) hingga setengah kecepatan cahaya, kamu butuh seluruh helium-3 di Bulan untuk mempertahankan reaksi fusi terkendali. Jelas itu tidak mungkin — dan kita bahkan belum sepenuhnya menguasai fusi nuklir terkendali. Tapi untuk perjalanan pendek dengan kecepatan 1% hingga 10% kecepatan cahaya, itu sudah cukup nyaman.
Siapa pun yang pernah membaca The Three-Body Problem atau menonton Star Trek pasti penasaran dengan mesin warp. Mesin warp bisa mempercepat pesawat ruang angkasa ke kondisi kecepatan cahaya hampir seketika tanpa mengubah waktu relatif — konsep propulsi yang benar-benar canggih. Tapi konsep tetap saja konsep: sejauh ini belum ada penelitian ilmiah yang mampu membuktikan keabsahannya.
Jelas bahwa generasi pesawat ruang angkasa berikutnya mungkin akan mengadopsi teknologi penggerak elektromagnetik atau fusi nuklir. Ada tak terhitung tantangan yang harus diatasi — dan di luar fisika, ilmu material, biologi, dan banyak disiplin lain akan membutuhkan upaya kolektif seluruh umat manusia.