SAMPAH ANTARIKSA MAKIN PADAT

(Dimuat Cakrawala PR, 22 April 2004)

Bila cuaca cerah, sesudah maghrib sampai sekitar isya atau sesudah shubuh sampai menjelang matahari terbit sempatkanlah mengamati langit. Mungkin kita beruntung bisa menyaksikan satelit yang mengorbit bumi yang terlihat seperti bintang berpindah. Satelit tersebut tampak cemerlang sekitar senja atau fajar karena memantulkan cahaya matahari yang tidak terlalu jauh dari kakai langit. Bila ingin lebih pasti melihatnya, silakan rencanakan pengamatan setelah melihat prakiraan satelit yang akan tampak dari suatu lokasi pada situs http://www.heavens-above.com. Mengamati satelit dapat menjadi hobi menyenangkan. Apalagi benda antariksa akan semakin banyak.

Sacara umum benda antariksa buatan manusia dapat dikelompokkan dalam empat jenis orbit. Terbanyak berada pada orbit rendah (LEO = Low Earth Orbit) dengan ketinggian kurang dari 5500 km yang periode orbitnya kurang dari 225 menit. Batasan 5500 km adalah batas kemampuan radar rata-rata untuk mendeteksi objek berukuran 10 cm. Satelit eksperimen ilmiah dan satelit penginderaan jauh umumnya berada pada orbit rendah, terutama pada ketinggian 500 – 2.000 km. Terbanyak ke dua berada pada orbit geosinkron (GEO = Geosynchronous Earth Orbit) pada ketinggian 36.000 km yang periode orbitnya sama dengan 24 jam. Satelit telekomunikasi dan pengamat cuaca umumnya berada pada orbit ini. Satelit GEO dengan inklinasi (kemiringan terhadap bidang ekuator) 0 derajat dan dikontrol terus (seperti pada satelit telekomunikasi) bisa berada pada titik stasioner, sehingga orbitnya disebut Orbit Geosationer (GSO).

Orbit menengah (5.500 – 36.000 km) disebut MEO (Medium Earth Orbit). Sistem satelit navigasi milik Amerika Serikat, GPS (Global Positioning System) dan milik Rusia, GLONASS (Global Navigation Satellite System) menempati orbit menengah ini, sekitar 18.000 – 20.000 km. Jenis orbit lainnya adalah orbit transfer yang mengantarkan satelit dari LEO ke GEO/GSO atau orbit non-transfer yang sangat lonjong yang mungkin menjelajahi dari LEO sampai GEO. Roket-roket peluncur satelit komunikasi banyak yang masih berada pada orbit ini.

Sampai akhir Maret 2004, di antariksa masih terdapat 9.236 benda yang mengorbit bumi yang terdeteksi radar pemantau antariksa. Dari jumlah itu 2.988 berupa satelit, baik yang masih berfungsi maupun tidak berfungsi lagi. Selebihnya 6.248 adalah sampah, berupa badan roket atau pecahan satelit atau roket. Sebenarnya, satelit yang tidak berfungsi lagi dapat digolongkan sebagai sampah juga. Hanya saja dari pemantauan radar tidak mungkin membedakan satelit yang masih berfunsi dan yang telah mati. Jadi sebenarnya jumlah sampah antariksa mendominasi wilayah orbit satelit. Sampah antariksa semakin padat. Amerika Serikat dan Negara-negara bekas Uni Sovyet merupakan pemilik terbesar benda antariksa tersebut.

Kondisi Antariksa

Sampai penghujung abad 20 benda antariksa buatan manusia di orbit rendah (ketinggian kurang dari 2000 km) mencapai sekitar 2.000 ton. Sebagian besar berupa ribuan roket bekas dan satelit bekas. Namun, jumlah yang dapat dideteksi oleh jaringan radar (ukuran lebih dari 10 cm) hanya sekitar 9.000 objek. Sampai April 2003 jumlah yang terdeteksi radar mencapai 9.067. Namun pada akhir Maret 2004 tercatat 9.237 benda antariksa yang mengorbit bumi, meningkat sekitar 2% pertahun. Dari jumlah itu, sekitar 95% dapat digolongkan sebagai sampah antariksa. Satelit aktif hanya sekitar 5%.

Objek-objek tersebut mengorbit bumi sambil saling berpapasan dengan kecepatan relatif rata-rata 10 km/detik (36.000 km/jam). Sekali bertabrakan, akan hancur menjadi kepingan yang lebih kecil. Satelit pecah atau meledak juga menjadi sumber sampah antariksa kecil. Pada tahun 1960-an jumlah satelit pecah hanya sekitar 1 satelit per tahun. Tetapi sejak 1980-an rata-rata ada 5 satelit pecah per tahun. Sebuah roket pecah bisa menghasilkan lebih dari 200 potong sampah. Tidak heran bila jumlahnya makin bertambah dan makin membahayakan wahana antariksa. Pecahan-pecahan sangat kecil (kurang dari 10 cm) yang membahayakan satelit aktif jumlahnya tidak terhitung (diperkirakan lebih dari 35 juta potongan) karena tidak terdeteksi oleh jaringan radar saat ini.

Untuk mengkajinya, beberapa satelit sengaja dibiarkan terpapar oleh sampah antariksa halus yang mengenainya. Misalnya satelit Solar Max, LDEF (the Long Duration Exposure Facility, satelit khusus untuk menerima tumbukan jangka panjang), Eureca (European Retrievable Carrier), dan teleskop antariksa Hubble. Jumlah tumbukan dan ukurannya kemudian diteliti. Hasilnya menunjukkan bahwa jumlah dan kecepatan sampah antariksa berukuran kecil ini cukup siginifikan dan bisa membahayakan pesawat antariksa.

Sampah antariksa berukuran sangat kecil (kurang dari 0,1 mm) jumlahnya makin banyak. Walau pun bahayanya tidak langsung, namun untuk jangka panjang sampah halus ini berdampak negatif bagi satelit aktif. Sampah berukuran 0,01 – 1 cm berdampak serius, terutama pada bagian bagian yang sensitif. Sampah yang paling berbahaya adalah yang berukuran lebih dari 1 cm yang langsung dapat merusakkan satelit. Namun sampai saat ini baru ada satu kasus tertabraknya satelit oleh sampah antariksa besar yang kerusakannya cukup serius, yaitu satelit mikro.

Kasus kerusakan lainnya dialami pesawat ulang alik Chalenger 1983 yang kaca pelindungnya harus diganti gara-gara ada serpihan cat yang menabraknya. Ukurannya memang kecil, hanya 0,3 mm, tetapi kecepatannya diperkirakan sangat tinggi, sekitar 14.000 km/jam. Antena teleskop antariksa Hubble juga mengalami kerusakan akibat tumbukan sampah antariksa hingga menimbulkan lubang berukuran 1,9 cm x 1,7 cm.

Masa Tinggal di Antariksa

Masalah sampah antariksa bukan saja mengkhawatirkan bagi keselamatan wahana antariksa, tetapi juga kemungkinannya untuk jatuh ke permukaan bumi. Semakin rendah posisi orbit satelit atau sampah antariksa, semakin cepat akan jatuh ke permukaan bumi. Satelit GEO bisa bertahan berjuta-juta tahun. Satelit pada orbit 400 – 900 km mungkin bisa bertahan beberapa tahun sampai ratusan tahun, tergantung ukuran satelit. Sedangkan untuk orbit kurang dari 400 km hanya bertahan beberapa bulan saja. Pada ketinggian kurang dari 200 km waktu jatuh hanya dalam hitungan beberapa puluh jam. Bentuk orbit juga berpengaruh. Orbit lingkaran lebih mampu bertahan lama dari pada orbit elips.

Masa hidup atau lamanya satelit atau sampah antariksa bertahan di orbitnya sangat tergantung pada hambatan atmosfer. Semakin rendah ketinggian satelit hambatan atmosfer semakin besar karena semakin rapat. Kerapatan atmosfer juga dipengaruhi oleh aktivitas matahari. Peningkatan aktivitas matahari dapat menyebabkan kerapatan atmosfer meningkat dan hambatan terhadap satelit juga meningkat.

Pada saat aktivitas matahari lemah, satelit atau sampah antariksa pada ketinggian 600 km dapat bertahan puluhan tahun. Namun, pada saat matahari aktif satelit atau sampah antariksa tersebut hanya mampu bertahan sekitar 1 tahun. Itulah sebabnya pada saat matahari aktif, sekitar 1979 – 1981, 1989 – 1991, dan 2000 posisi satelit harus selalu dikontrol. Prakiraan aktivitas matahari juga penting untuk menentukan masa hidup satelit. Jatuhnya Skylab tahun 1979 sangat dipengaruhi oleh peningkatan aktivitas matahari yang melebihi perkiraan semula.

Masa hidup satelit GEO/GSO bergantung pada bahan bakar pengendalinya agar tetap berada pada posisi operasionalnya. Efek gravitasi bumi, bulan, dan matahari menyebabkan satelit GEO berpindah tempat. Agar tetap berfungsi, maka satelit tersebut harus dijaga posisinya dengan roket kendali. Tetapi satelit pada ketinggian sekitar 36.000 tersebut tidak mungkin jatuh. Bila tidak berfungsi lagi satelit atau sampah antariksa tetap mengorbit membentuk angka delapan di sekitar titik ekuator.

Membersihkan Sampah Antriksa

Sampai saat ini tidak ada mekanisme yang dapat dilakukan manusia untuk membersihkan sampah antariksa. Satu-satunya yang diharapkan adalah membiarkan alam melakukannya untuk sampah di orbit rendah. Sementara tidak ada satu pun mekanisme untuk sampah di orbit GEO/GSO. Dalam kasus tertentu, ada upaya memulung sampah satelit yang gagal. Tetapi itu hanya dilandasi perhitungan ekonomis untuk mendaur ulang sampah tersebut dengan mengambilnya, memperbaikinya, dan menjualnya. Untuk sampah yang tidak punya nilai ekonomis, mengambilnya dengan pesawat ulang alik adalah upaya yang terlalu mahal untuk dilakukan.

Pemulungan satelit gagal terjadi pada satelit Palapa B2 yang diluncurkan Februari 1984. Satelit tersebut gagal mencapai posisi yang direncanakan karena motor apogee tidak berfungsi semestinya. Pada November 1984 Palapa B2 diambil dengan pesawat ulang alik kemudian diperbaiki dan dijual kembali kepada Indonesia. Kemudian diluncurkan kembali pada April 1990 dengan nama baru Palapa B2R. Akibat kegagalan peluncuran Palapa B2, Palapa B3 yang diluncurkan Maret 2003 diganti namanya menjadi Palapa B2P (pengganti B2 yang gagal), yang kemudian berganti lagi namanya jadi Agila 1 dengan pemilikan beralih kepada Filipina.

Kembali kepada masalah pembesihan, upaya maksimal yang kini bisa dilakukan adalah mengurangi sampah untuk masa mendatang. Langkah pertama adalah pencegahan pembuangan sampah yang harus dilakukan para perancang wahana antariksa. Sedapat mungkin benda-benda yang akan jadi sampah di buang sebelum mencapai orbit, sehingga langsung jatuh ke bumi. Pencegahan juga dilakukan dengan mengurangi kemungkinan ledakan diangkasa. Selain itu perlu dicari bahan bakar roket yang bebas debu, tidak seperti yang terjadi saat ini yang masih menyisakan debu halus aluminium oksida (Al₃O₂).

Langkah ke dua adalah merancang sistem untuk menjatuhkan sampah antariksa secara terencana atau membuang ke "zona sampah" pada akhir missinya. Tetapi langkah ini sangat mahal dan sangat sulit. Hanya missi antariksa besar yang saat ini sudah menerapkan langkah ini. Misalnya, stasiun antariksa Mir berbobot total 130 ton diturunkan secara terkendali ke daerah aman di Pasifik Selatan. Langkah ini mempunyai dua tujuan sekaligus, menjamin keselamatan penghuni bumi dari bahaya kejatuhan benda antariksa dan menjamin keselamatan wahana antariksa oleh sampah-sampah yang terus meningkat. Prioritas utama langkah ini sebenarnya untuk benda-benda di zona yang ramai diminati para pengguna satelit, baik di orbit rendah maupun GEO/GSO.

Langkah untuk membuang ke "zona sampah" terutama ditujukan untuk satelit di GEO/GSO yang dapat dikatakan tidak bisa turun secara alami dan satelit mengandung bahan berbahaya, seperti bahan bakar nuklir. "Zona sampah" di orbit rendah konon pernah digunakan oleh Uni Soviet pada era 1980 – 1990-an untuk membuang satelit berbahan bakar nuklir. Tetapi zona sampah di orbit rendah bukanlah zona aman, suatu saat akan jatuh juga. Zona sampah yang aman berada di atas orbit GEO/GSO. Selama ini yang digunakan pada zona 40 – 70 km lebih tinggi dari zona satelit operasional di GEO/GSO. Tetapi zona yang disarankan adalah sekitar 300 km lebih tinggi. Namun, untuk pembuangan ke zona ini sangat mahal biayanya. Perlu lebih banyak bahan bakar untuk mencapai orbit lebih tinggi itu dan membutuhkan pengendalian sekitar 3 bulan untuk mencapai orbit di zona aman tersebut.

Langkah ke tiga adalah pemusnahan sampah. Tetapi langkah ini masih impian. Cara pemulungan sampah antariksa, seperti pada satelit Palapa B2, sangat mahal dan masih perlu menggunakan pesawat berawak sejenis pesawat ulang alik untuk menangkapnya. Sementara cara lain yang diusulkan belum ditemukan teknologinya yang efektif, efisien, dan relatif tidak mahal. Misalnya, dengan balon penjaring untuk pengurangi kecepatannya dan menurunkan sampah ke orbit yang memungkinkan jatuh secara alami. Tetapi cara ini berbahaya bagi satelit operasional, karena penjaringan tidak pilih-pilih, semua yang terkena dipaksa jatuh. Cara lain adalah menembakkan sinar laser berenergi tinggi pada serpihan sampah antariksa untuk mengurangi kecepatannya hingga bisa jatuh atau menghancurkannya menjadi butiran halus yang tidak berbahaya. Namun, cara ini belum ada teknologinya, masih impian yang ingin diwujudkan.

Potensi Jatuh

Satelit atau sampah antariksa jatuh ke bumi akan semakin banyak dengan makin bertambahnya populasi antariksa oleh wahana buatan manusia. Pertambahan juga dipacu oleh saling bertabrakan antar-sampah antariksa tersebut. Data pantauan jaringan radar menunjukkan, rata-rata setiap 2 – 3 hari ada bekas satelit, roket, atau sampah antariksa lainnya yang jatuh ke bumi. Benda berukuran besar, berbobot beberapa puluh ton rata-rata 2 pekan sekali ada yang jatuh.

Masalah yang menjadi perhatian utama adalah lokasi jatuh dan waktunya. Lokasi jatuh terkait erat dengan lintasan orbitnya. Mir yang jatuh Maret 2001 orbitnya mempunyai inklinasi 51,6 derajat, berpeluang jatuh di wilayah antara 51,6 derajat lintang utara (LU) – 51,6 derajat lintang selatan (LS). Sehingga dapat mengancam 80 negara yang mungkin dilewatinya. BeppoSAX yang jatuh 30 April 2003 orbitnya mempunyai inklinasi 4 derajat, sehingga mengancam 39 negara di sabuk ekuator.

Setiap satelit atau sampah antariksa orbitnya pasti melewati ekuator, sehingga peluang jatuh di daerah ekuator sangat besar. Indonesia yang merupakan negara ekuator terbesar sangat potensial kejatuhan satelit atau sampah antariksa. Namun, jangan cemas dahulu. Perbandingan luasnya daerah jelajah dengan ukuran satelit atau sampah antariksa sangat jauh, sehingga kemungkinan untuk membahayakan manusia atau barang milik manusia sangat kecil. Kemungkinan seorang manusia terkena benda jatuh dari antariksa 1:1.000.000.000.000. Sedangkan kemungkinan ada pesawat terbang yang terkena 1:10.000.000.

Selama perkembangan teknologi antariksa memang belum ada laporan orang atau barang yang terkena benda jatuh dari antariksa. Bila terkena, tentu dampaknya sangat hebat. Benda jatuh dari antariksa mempunyai kecepatan sampai puluhan atau ratusan km/jam. Bobotnya pun bervariasi, bisa mencapai puluhan kilogram. BeppoSAX yang jatuh beberapa waktu lalu, pecahan terbesar berbobot 120 kg. Untungnya, puing-puingnya akhirnya jatuh di lautan Pasifik,