Jika masa depan terbentang seperti yang diramalkan oleh beberapa ahli, bulan akan menjadi salah satu stasiun antariksa yang ramai.
Kendaraan akan secara rutin meledak dan meluncur ke permukaan bulan, bagian dari rantai pasokan yang melayani perkemahan manusia, melengkapi fasilitas sains, dan menjatuhkan peralatan untuk operasi penambangan di luar angkasa. Pada awalnya, ini diproyeksikan akan menjadi keributan roket yang menendang debu dan puing-puing yang beterbangan. Pertemuan para ahli baru-baru ini membahas apa yang kita ketahui dan apa yang tidak kita ketahui tentang bagaimana menangani operasi “mirip bandara” di bulan.
Konsorsium Inovasi Permukaan Bulan mengadakan lokakarya peluncuran dan fasilitas pendaratan di Bulan pada 23 Juli 2024. Konsorsium ini dikelola oleh Laboratorium Fisika Terapan Johns Hopkins di Laurel, Maryland. Para ahli dari pemerintah, universitas, dan sektor swasta berbagi ide tentang desain, analisis, dan konstruksi fasilitas peluncuran dan pendaratan, serta mengidentifikasi kesenjangan teknologi untuk membangun kehadiran yang berkelanjutan di bulan.
Rancangan Stasiun Di Bulan Milik Bersama
Keputusan-keputusan besar akan segera diambil tentang bagaimana menciptakan infrastruktur yang dibutuhkan jika mitra angkasa Bumi itu akan menjadi jalan raya utama dan menjaga agar manusia bisa tinggal di sana dalam jangka panjang.
“Membangun kehadiran manusia di permukaan bulan adalah upaya bersama,” kata Ian Jehn, seorang insinyur struktur yang berfokus pada infrastruktur yang aman dan sehat untuk bulan. Dia juga seorang kandidat PhD di Colorado School of Mines.
“Kemungkinan besar sebelum kehadiran manusia yang menonjol terjadi di bulan, massa yang signifikan perlu diluncurkan dan dikirim ke permukaan bulan,” kata Jehn kepada Space.com. “Kami membutuhkan para profesional dari semua bidang industri untuk berkolaborasi demi menghasilkan infrastruktur bulan yang sukses dan berkinerja baik.”
Roket Yang Dapat Dipakai Ulang
Jehn meramalkan peluncuran dan pendaratan kendaraan yang lebih besar di bulan. Kedatangan dan kepergian itu berarti plume roket yang lebih besar yang berinteraksi dengan lanskap bulan.
“Mengurangi efek dari kekuatan plume roket saat ini menjadi area studi yang populer, karena gas plume berpotensi menyebabkan kawah di permukaan dan menghasilkan regolith ejecta berkecepatan tinggi yang dapat merusak struktur kendaraan atau apa pun di sekitar zona pendaratan,” katanya.
Untuk mengekang efek ledakan tersebut, dalam daftar topik diskusi adalah konstruksi dan penggunaan landasan peluncuran dan pendaratan, atau LLP. Setiap perancang permukaan landasan pendaratan yang layak mendapatkan kontribusi kerja desain yang “melelahkan” perlu mengetahui kelas pesawat pendarat bulan.
“LLP kemungkinan besar harus dapat digunakan kembali atau mudah diperbaiki,” kata Jehn, “untuk memastikan pengangkutan manusia, aset misi, dan material yang aman dan efisien ke dan dari permukaan bulan.”
Sistem LLP dapat memanfaatkan beberapa praktik desain dan konstruksi yang sangat mapan dari industri teknik sipil di bumi, jelas Jehn. Para insinyur sipil dan struktur telah merancang sistem serupa yang digunakan saat ini untuk zona pendaratan SpaceX Falcon dan Blue Origin New Shepard.
Setiap sistem struktural bergantung pada dua komponen untuk memungkinkan desain, kata Jehn, dan komponen tersebut adalah kondisi pembebanan yang diantisipasi dan sifat material. Jehn mengatakan bahwa untuk medan bulan, upaya yang signifikan sedang dilakukan untuk mengembangkan bahan struktural. Itu adalah pekerjaan yang sedang berlangsung.
Pembangunan Konstruksi Yang Kokoh
“Masalahnya adalah sifat eksklusif dari kriteria pemuatan muatan roket,” kata Jehn. Namun, saat ini kriteria tersebut dirahasiakan oleh Layanan Muatan Bulan Komersial (CLPS) NASA dan produsen sistem pendaratan manusia, katanya, dan hanya dapat diakses melalui perjanjian kerahasiaan yang mengikat secara hukum.
Untuk itu, Jehn terlibat dalam pekerjaan yang dilakukan oleh American Society of Civil Engineers. Kelompok tersebut telah memprakarsai pengembangan pedoman “Rekayasa, Desain, Analisis, dan Konstruksi Infrastruktur Bulan”.
Di atas meja terdapat hal-hal seperti jenis konstruksi dan bahan yang diperlukan, efek lingkungan, dan berurusan dengan regolith dan batuan bulan untuk memastikan pembuatan struktur yang kokoh. Biasanya, bulu roket dari operasi lepas landas/landas vertikal memberikan tekanan fisik dan fluks panas pada permukaan interaksi pendaratan dan peluncuran, kata Jehn. Nozel, orientasi, dan ukuran roket yang berbeda akan menghasilkan tekanan dan konsentrasi panas yang berbeda.
“Menurut pendapat saya, menetapkan kondisi pemuatan sekarang menjadi prioritas. Anda tidak dapat merancang sistem struktural, seperti LLP bulan, tanpa kriteria pembebanan,” kata Jehn. Analoginya adalah mencoba mendesain jembatan layang jalan raya tanpa mengetahui jenis kendaraan apa yang melintas di atas jembatan tersebut, katanya.
“Pendaratan yang aman dan andal, dan pada akhirnya peluncuran, di bulan diperlukan untuk keberhasilan misi,” kata Rob Mueller, seorang ahli teknologi senior di laboratorium mekanika granular dan operasi regolith di Swamp Works NASA di Kennedy Space Center di Florida.
Mueller mengatakan kepada Space.com bahwa data yang dihasilkan dari pendarat Commercial Lunar Payloads Services (CLPS) NASA akan memberikan wawasan baru tentang bagaimana gumpalan mesin roket berdampak pada material permukaan bulan. Dengan pengetahuan tersebut, apa yang mungkin terjadi dalam jangka panjang menjadi jelas, kata Mueller.
“Di masa depan kita akan melihat wahana antariksa yang berkembang di permukaan Bulan dan tujuan orbit dan permukaan tata surya lainnya. Mereka akan menggunakan propelan yang berasal dari tempat seperti hidrogen dan oksigen dari air,” kata Mueller. “Ini adalah langkah awal untuk membuka rute transportasi tata surya bagi manusia dan robot penambang sumber daya.”