BerandaComputers and TechnologyRencana untuk Mengubah Roket yang Hancur menjadi Stasiun Luar Angkasa

Rencana untuk Mengubah Roket yang Hancur menjadi Stasiun Luar Angkasa

Pada awal Oktober, satelit Soviet yang mati dan bagian atas roket Tiongkok yang terbengkalai nyaris terhindar tabrakan di orbit rendah Bumi . Jika benda-benda itu jatuh, dampaknya akan membuat mereka hancur berkeping-keping dan menciptakan ribuan potongan baru dari puing-puing luar angkasa yang berbahaya. Hanya beberapa hari sebelumnya, Badan Antariksa Eropa telah menerbitkan laporan lingkungan luar angkasa tahunan , yang menyoroti badan roket yang ditinggalkan sebagai salah satu ancaman terbesar bagi pesawat ruang angkasa. Cara terbaik untuk mengurangi risiko ini adalah dengan penyedia peluncuran membatalkan roketnya setelah mereka mengirimkan muatannya. Tetapi jika Anda bertanya kepada Jeffrey Manber, itu adalah pemborosan tabung logam raksasa yang sangat bagus.

Manber adalah CEO dari Nanoracks, sebuah perusahaan logistik ruang angkasa terkenal karena menampung muatan pribadi di Stasiun Luar Angkasa Internasional , dan selama beberapa tahun terakhir ia telah mengerjakan rencana untuk mengubah tahap atas roket bekas menjadi stasiun ruang angkasa miniatur. Ini bukan ide baru, tetapi Manber merasa waktunya telah tiba. “NASA telah melihat ide untuk memperbaiki tangki bahan bakar beberapa kali,” katanya. “Tapi itu selalu ditinggalkan, biasanya karena teknologinya tidak ada.” Semua rencana NASA sebelumnya bergantung pada astronot yang melakukan banyak pekerjaan manufaktur dan perakitan, yang membuat proyek menjadi mahal, lambat, dan berbahaya. Visi Manber adalah menciptakan bengkel potong luar angkasa di mana astronot digantikan oleh robot otonom yang memotong, membengkokkan, dan mengelas tubuh roket bekas hingga layak digunakan sebagai laboratorium, depo bahan bakar, atau gudang.

Program Nanoracks, yang dikenal sebagai Outpost , akan memodifikasi roket setelah mereka selesai dengan misinya untuk memberi mereka kehidupan kedua. Pos terdepan pertama adalah stasiun tanpa awak yang dibuat dari tahap atas roket baru, tetapi Manber mengatakan ada kemungkinan stasiun masa depan dapat menampung orang atau dibangun dari tahap roket yang sudah ada di orbit. Pada awalnya, Nanoracks tidak akan menggunakan bagian dalam roket dan akan memasang muatan eksperimen, modul catu daya, dan unit penggerak kecil ke bagian luar badan pesawat. Setelah insinyur perusahaan mengetahuinya, mereka dapat fokus pada pengembangan bagian dalam roket sebagai laboratorium bertekanan.

Rendering dari Nanoracks Outpost yang dibuat dari tahap atas roket yang sudah habis.

Atas kebaikan Nanoracks

Roket menuju orbit diluncurkan dengan setidaknya dua tahap, masing-masing dilengkapi dengan tangki dan mesin propelannya sendiri. Tahap pertama yang besar mendorong roket ke tepi angkasa sebelum melepaskan diri dan jatuh kembali ke Bumi — atau, dalam kasus SpaceX, mendarat di kapal drone otonom di laut. Tahap kedua yang lebih kecil membawa muatan ke kecepatan orbital sebelum melepaskannya. Pada saat itu, tingkat atas biasanya memiliki sisa bahan bakar yang cukup untuk menyalakan mesinnya sehingga jatuh kembali ke Bumi. Jika tahap atas tidak melakukan pembakaran deorbit, ia akan terus mengelilingi planet sebagai satelit yang tidak terkendali.

Tim Nanoracks menargetkan tahap atas ini untuk pengembangan karena mereka sudah memiliki banyak kualitas yang dibutuhkan untuk stasiun luar angkasa. Tangki bahan bakar roket dirancang untuk menahan tekanan, dan terbuat dari bahan yang sangat tahan lama untuk menahan kerasnya peluncuran. Mereka juga lapang. Tahap atas dari SpaceX’s Falcon 9 berdiameter 12 kaki dan tinggi sekitar 30 kaki, yang merupakan ruang yang cukup untuk membuat penghuni apartemen New York cemburu.

Tapi tank ini membutuhkan sedikit merapikan sebelum mereka dapat menjadi tuan rumah eksperimen atau astronot. Langkah pertama adalah membuang sisa bahan bakar untuk mencegah ledakan. Kemudian, robot mengambil alih. Robot ini akan memasang komponen yang diperlukan seperti panel surya, konektor yang dipasang di permukaan, atau unit penggerak kecil. Nate Bishop, manajer proyek Outpost di Nanoracks, mengatakan perusahaan akan melakukan beberapa demo kecil di ruang angkasa sebelum mencoba mengubah tingkat atas menjadi stasiun luar angkasa yang berfungsi. “Saat ini, kami tidak benar-benar mengubah apa pun,” kata Bishop. “Kami berfokus untuk menunjukkan bahwa kami dapat mengontrol panggung atas dengan keterikatan. Tapi di masa depan, bayangkan sekelompok robot kecil naik turun panggung untuk menambahkan lebih banyak konektor dan hal-hal seperti itu. ”

Hanya ada satu masalah — tidak ada yang punya pernah mendemonstrasikan pengerjaan logam inti dan teknik fabrikasi yang diperlukan untuk mengubah stasiun luar angkasa di orbit sebelumnya. Mei mendatang, Nanoracks akan mengubahnya selama misi demonstrasi Pos terdepan pertamanya. Perusahaan telah mengembangkan ruang kecil yang akan digunakan dengan beberapa muatan lain sebagai bagian dari misi berbagi perjalanan SpaceX. Di dalam ruangan, lengan robot kecil berujung dengan mata bor yang berputar cepat akan memotong tiga potongan kecil logam yang terbuat dari bahan yang sama yang digunakan dalam tangki bahan bakar roket. Jika eksperimen berjalan dengan baik, alat tersebut harus dapat melakukan pemotongan yang tepat tanpa menimbulkan serpihan. Ini akan menjadi pertama kalinya logam dipotong di ruang hampa udara.

Tantangan mendasar dalam mengonversi roket di orbit adalah memahami bagaimana bahan bereaksi terhadap lingkungan luar angkasa. Misalnya, suhu suatu material dapat berbeda ratusan derajat jika satu sisi menghadap matahari dan sisi lainnya menghadap ke arah lain. Tanpa pergi ke luar angkasa untuk mencobanya, mungkin sulit untuk memprediksi bagaimana material tersebut akan bereaksi terhadap teknik manufaktur standar seperti pemotongan atau pengelasan. Teknik lain, seperti membuat bahan film tipis untuk panel surya, memerlukan lingkungan yang sangat murni untuk mencegah ketidaksempurnaan. Meskipun ruang angkasa adalah ruang hampa, namun masih mengandung sejumlah besar debu dan radiasi yang dapat mengganggu proses manufaktur konvensional yang diekspor dari Bumi.

“Sungguh luar biasa betapa sedikit yang masih kita ketahui tentang manufaktur di luar angkasa setelah 70 tahun, ”kata Manber. “Ada banyak hal yang perlu kita pelajari jika Anda benar-benar menggunakan kembali perangkat keras luar angkasa. Hal-hal semacam ini tampak biasa, tetapi kita hanya harus melakukannya selangkah demi selangkah. ”

Program perluasan misi seperti Pos Luar baru di industri luar angkasa. Sejak Sputnik, benda-benda yang ditempatkan di orbit sengaja dikosongkan atau ditinggalkan dan dibiarkan jatuh kembali ke Bumi. Tidak ada teknologi untuk memindahkan satelit begitu kehabisan bahan bakar atau untuk mengambil alih lambung roket yang ditinggalkan. Dan itu berarti tidak ada peraturan tentang bagaimana melakukannya dengan aman — atau konsensus apa pun tentang apakah hal itu legal untuk dilakukan atau tidak.

Tapi banyak hal mulai berubah. Tahun lalu, satelit Northrop Grumman berhasil mengunci satelit lain yang telah menghabiskan pasokan bahan bakarnya dan memindahkannya ke orbit baru. Manuver ini akan memperpanjang umur satelit setidaknya lima tahun, dan secara resmi mengantarkan era perluasan misi luar angkasa. Selama pembicaraan di Kongres Astronotika Internasional tahun ini, Joseph Anderson, wakil presiden anak perusahaan Northrop Grumman, Space Logistik, menggambarkan bagaimana perusahaan harus bekerja dengan beberapa agen AS yang berbeda untuk mengubah persyaratan perizinan sehingga dapat meluncurkan misi bersejarah. “Itu tidak sesuai dengan struktur perizinan yang telah ditetapkan pemerintah AS,” kata Anderson. “Pada akhirnya, kami mendapatkan solusi di mana FCC bertindak sebagai badan pengawas utama kami.” (Itulah Komisi Komunikasi Federal, yang juga mengatur hal-hal seperti radio, televisi, dan sistem broadband.)

Jika Nanoracks ingin mengubah roket menjadi stasiun luar angkasa, Nanoracks juga harus membuat kebijakan perizinan baru untuk mewujudkannya. Misi Northrop Grumman mungkin telah meletakkan dasar untuk memperpanjang umur roket baru menuju orbit, tetapi yang kurang jelas adalah apakah sebuah perusahaan dapat memperbarui roket yang telah ditinggalkan di orbit tanpa izin dari negara atau perusahaan yang meluncurkannya.

Ini adalah masalah yang dihadapi oleh James Dunstan, pengacara utama di firma hukum luar angkasa Mobius Legal Group, selama bertahun-tahun. Di Bumi, hukum maritim internasional mengizinkan pelaut untuk menyelamatkan puing-puing yang mereka temukan di laut, tetapi Dunstan mengatakan bahwa di bawah Perjanjian Luar Angkasa, sebuah perjanjian internasional yang ditandatangani pada tahun 1967, roket bekas tetap menjadi milik siapa pun yang meluncurkannya. Berdasarkan undang-undang ini, jika sebuah perusahaan atau negara akan mengambil alih panggung roket yang ditinggalkan tanpa izin, mereka akan masuk tanpa izin ke properti negara peluncuran. Tetapi Dunstan menggambarkan interpretasi hukum ini sebagai kesalahan, karena, katanya, “baik negara peluncur maupun perusahaan peluncur tidak benar-benar peduli dengan tahapan yang dihabiskan. Mereka ingin mereka pergi. “

Untuk saat ini, Dunstan mengatakan” risiko hukum akan signifikan “untuk perusahaan mana pun yang memimpin tahap roket tanpa bertanya . Dia menghabiskan lebih dari satu dekade untuk mengadvokasi bahwa hukum maritim “temukan dan selamatkan” harus diterapkan pada puing-puing orbital seperti badan roket, tetapi dia mengatakan regulator di lembaga seperti FCC dan Administrasi Penerbangan Federal lambat bertindak. “Ini benar-benar akan mengambil kasus uji untuk memindahkan jarum pada masalah penyelamatan,” kata Dunstan. Dan Nanoracks mungkin adalah perusahaan yang melakukannya.

Manber melihat roket daur ulang sebagai langkah logis berikutnya untuk meningkatkan perdagangan orbital dan memperluas jangkauan umat manusia di tata surya. Meluncurkan barang ke luar angkasa itu mahal, tetapi mengembangkan teknik untuk memanfaatkan sumber daya yang sudah ada bisa secara drastis menurunkan biaya hidup dan bekerja di luar Bumi. “Ketika saya melihat 15 atau 20 tahun ke depan, akan ada misi pramuka mencari hal-hal baik untuk diselamatkan,” kata Manber. “Anda akan meminta penambang mencari suku cadang dan menggunakannya untuk perakitan di ruang angkasa. Ini akan menjadi salah satu pasar besar di masa depan. ”

Visi Manber sudah lama muncul. Selama 50 tahun terakhir, para insinyur di NASA telah mengeksplorasi beberapa metode berbeda untuk mengubah roket tua menjadi habitat. Stasiun luar angkasa pertama badan tersebut, Skylab, pada awalnya dimaksudkan untuk dibangun dari tingkat atas Saturn V, peluncur besar yang membawa astronot Apollo ke bulan. Konsep ini, yang dikenal sebagai stasiun kerja basah, cukup dikembangkan sebelum para insinyur di proyek memutuskan akan lebih mudah untuk hanya meluncurkan stasiun luar angkasa yang dipesan lebih dahulu. Tapi impian untuk mendaur ulang roket tidak mati.

Bill Stone adalah penjelajah gua yang ekstrim yang telah mengunjungi beberapa tempat terdalam di Bumi , dan dia adalah CEO dari Stone Aerospace, sebuah perusahaan yang ia dirikan untuk membangun robot untuk menjelajahi lautan di bulan es Jupiter dan Saturnus . Sebelumnya, ia menghabiskan satu dekade di Institut Nasional Standar dan Teknologi bekerja untuk mengubah tangki eksternal pesawat ulang-alik menjadi habitat orbital. Pada saat itu, NASA baru saja mulai mengeksplorasi rancangan teknik untuk Freedom, sebuah konsep stasiun luar angkasa yang pada akhirnya akan berubah menjadi Stasiun Luar Angkasa Internasional. Pimpinan di NIST menugaskan Stone dan rekan-rekannya untuk menilai semua detail rencana NASA untuk mencari cara agar dapat ditingkatkan.

“Salah satu hal yang terus bermunculan adalah fakta bahwa pesawat luar angkasa tidak 100 persen dapat digunakan kembali, ”kata Stone. Meskipun NASA bisa mendaratkan pengorbit pesawat ulang-alik dan sesekali memulihkan penguat padat dari laut, elemen terbesar di roket — tangki eksternal — hilang pada setiap peluncuran. Untuk Stone dan timnya, ini adalah pemborosan sumber daya yang sangat besar. Pada saat tangki eksternal dibuang dari pesawat ulang-alik, kecepatan yang dibutuhkan untuk mencapai orbit adalah 98 persen. Tidak perlu banyak dorongan ekstra untuk menyimpannya di luar angkasa yang nantinya bisa diubah menjadi laboratorium industri.

Tangki eksternal pesawat ulang-alik sebenarnya adalah dua tangki terpisah— yang kecil untuk oksigen cair dan yang jauh lebih besar untuk hidrogen cair — yang dihubungkan oleh cincin antar tangki untuk membuat satu struktur masif. Rencana tim NIST adalah untuk menggunakan bagian antar tangki sebagai habitat bertekanan sementara bagi kru saat mereka menyiapkan salah satu tangki yang lebih besar untuk ditempati. Ini akan membutuhkan beberapa modifikasi pada tangki, seperti palka untuk memungkinkan astronot di dalam dan motor kecil yang dipasang di bagian bawah tangki eksternal sehingga dapat mengarahkan dirinya sendiri di orbit. Tetapi hasilnya akan menjadi ruang yang sangat besar untuk digunakan sebagai gudang atau laboratorium penelitian. Tangki oksigen cair yang lebih kecil akan menyediakan 25 persen lebih banyak volume layak huni daripada yang tersedia saat ini di ISS. Jika seluruh tangki eksternal digunakan, volume itu akan enam kali lebih banyak daripada stasiun luar angkasa.

“Ada 65.000 pon aluminium dan komponen sekelas ruang angkasa yang mampu diberi tekanan untuk tempat tinggal manusia yang dibuang di setiap misi, ”kata Stone. “Bahkan melihat tingkat terbaik yang akan diberikan SpaceX untuk meningkatkan orbit Bumi yang rendah hari ini, itu mendorong ratusan miliar aset yang dibuang.”

Sebagai NIST’s rencana datang bersama pada 1980-an, konsorsium 57 universitas mengambil saham mayoritas dalam usaha swasta yang disebut Eksternal Tank Corporation yang akan mengubah tangki pesawat ulang-alik bekas pakai untuk NASA. Seperti yang dikatakan Randolph Ware, presiden perusahaan, The Los Angeles Times di 1987, program itu tidak dimaksudkan untuk bersaing dengan rencana agensi untuk stasiun luar angkasa Freedom. “Kami bukan pengganti stasiun luar angkasa, kami adalah gudang di tepi kawasan industri,” kata Ware. Saat Korporasi Tank Eksternal memimpin upaya untuk mengkomersialkan proyek tersebut, Stone dan rekan-rekannya di NIST menjalankan simulasi digital dan fisik dari stasiun luar angkasa daur ulang mereka. Pada akhir tahun 80-an, mereka bahkan telah membuat tiruan tangki pesawat ulang-alik di kolam renang di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA sehingga para astronot dapat berlatih masuk dan keluar darinya. Rencananya adalah menggunakan dua astronot selama misi demo pertama — dan Stone akan menjadi salah satunya.

NIST bukan satu-satunya organisasi yang memiliki desain di luar angkasa tangki eksternal pesawat ulang-alik. Sebuah studi dipimpin oleh seorang insinyur di Martin Marietta Aerospace, setengah dari apa yang akan menjadi Lockheed Martin, melontarkan gagasan menggunakan tangki sebagai dasar untuk stasiun luar angkasa yang lebih besar, dan Angkatan Udara terpisah usulan menyarankan penggunaan tangki sebagai besi tua untuk struktur bangunan di orbit. Sekitar waktu yang sama, proyek penelitian bersama antara Boeing dan Defense Advanced Research Projects Agency menyarankan mengubah tangki eksternal menjadi teleskop berdiameter besar. Bahkan Hotel Hilton memiliki rencana untuk membangun hotel orbital yang disebut Space Islands keluar dari penguat pesawat ulang-alik, meskipun tampaknya proyek tersebut tidak pernah berhasil melampaui tahap konseptual. (Perwakilan Hilton tidak menanggapi permintaan komentar WIRED.)

Impian untuk mengubah penguat pesawat ulang-alik menjadi stasiun luar angkasa runtuh pada tahun 1993 ketika pemerintahan Clinton memberikan cap persetujuan kepada Stasiun Luar Angkasa Internasional. Stone dan timnya di NIST baru-baru ini mengajukan proposal untuk mengubah penguat pesawat ulang-alik menjadi stasiun luar angkasa, yang telah berhasil melewati level tertinggi di NASA dan ke Gedung Putih. Tetapi ketika pemerintahan Clinton bersiap untuk melanjutkan ISS, kenang Stone, direktur NIST memanggilnya ke kantornya untuk menyampaikan berita buruk: NASA telah meningkatkan programnya. “Stasiun luar angkasa telah menjadi program pekerjaan nasional, dan proyek tersebut dipandang sebagai ancaman bagi stasiun luar angkasa,” kata Stone. “Merupakan kesalahan yang tragis bahwa NASA tidak menyimpan tangki eksternal tersebut, karena mereka akan mendirikan depot orbit yang Anda perlukan untuk menerapkan ekonomi Bumi-bulan.”

Selama dua dekade berikutnya, gagasan untuk hidup dan bekerja di roket tua memudar dari ingatan ketika para insinyur NASA memusatkan upaya mereka pada ISS. Baru pada tahun 2013, idenya kembali sederhana ketika Brand Griffin, kontraktor NASA dari Jacobs Engineering, memimpin studi untuk agensi tentang cara menghidupkan tangki bahan bakar dari generasi berikutnya Roket Sistem Peluncuran Luar Angkasa menjadi habitat untuk eksplorasi ruang angkasa yang dalam. Dia menyebut stasiun luar angkasa yang direklamasi Skylab II .

Seperti namanya, Skylab II akan diluncurkan dalam satu bagian di tingkat atas SLS NASA, roket yang akan digunakan badan tersebut untuk mengirim manusia kembali ke bulan . Kompartemen awak akan dibuat dari tangki bahan bakar hidrogen yang tidak terpakai yang akan diluncurkan sebagai muatan di tahap atas roket. Ini mirip dengan desain Skylab, yang dibangun dari tahap ketiga roket Saturnus yang telah dimodifikasi di darat, bukan diubah dari tahap atas bekas di orbit. Semua komponen yang diperlukan untuk mengubah tangki menjadi habitat yang layak — panel surya, antena, lengan robotik — akan diintegrasikan sebelum diluncurkan. Sama seperti ide Nanoracks Outpost, tidak perlu astronot untuk merakit stasiun. Tangki hidrogen yang diubah akan memiliki cukup ruang untuk menampung hingga empat astronot dan persediaan mereka untuk perjalanan multi-tahun mengelilingi bulan atau Mars. Setelah Skylab II berada di orbit, kru akan dikirim pada peluncuran berikutnya melalui Kendaraan awak Orion , yang dapat berlabuh dengan habitat dan menyediakan tenaga penggerak untuk misi.

Griffin mengatakan bahwa studi Skylab II termotivasi dengan kebutuhan untuk menurunkan biaya eksplorasi luar angkasa. Membangun ISS itu mahal, dan butuh lusinan peluncuran untuk memasukkan semua komponen ke orbit. Stasiun modular serupa di sekitar bulan atau Mars akan lebih mahal lagi. Tapi Skylab telah mendemonstrasikan kemungkinan untuk meluncurkan stasiun luar angkasa yang mumpuni dalam satu kesempatan. “Kami ingin membawa ekonomi itu ke habitat cislunar,” kata Griffin. Setelah studi, Griffin dan timnya membangun mock-up skala penuh dari stasiun Skylab II di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Marshall NASA.

Namun terlepas dari antusiasme untuk proyek tersebut dari Pejabat NASA, idenya disimpan dan agensi melanjutkan dengan Gateway , rencana barunya untuk stasiun luar angkasa bulan. Tidak seperti Skylab II, Gateway ini modular dan lebih mirip dengan versi ISS yang diperkecil. “Ada banyak alasan mengapa orang tidak menerima perubahan,” kata Griffin. “Kadang-kadang orang mendapatkan ide ke mana solusi akan pergi dan telah berinvestasi terlalu banyak. Itu membutuhkan lebih banyak tekanan, tetapi bukan berarti orang-orang menentangnya. ”

Manber dan Bishop sangat menyadari sejarah panjang kegagalan upaya mengubah sampah luar angkasa menjadi stasiun luar angkasa. Tetapi mereka percaya bahwa mereka bisa sukses ketika orang lain gagal. Saat ini, robot dapat melakukan beberapa tugas yang, selama era pesawat ulang-alik, akan membutuhkan tim astronot . A ekonomi ruang angkasa yang sedang berkembang mendorong permintaan untuk lebih banyak platform R&D orbital. Dan ambisi bulan NASA akan meminta lembaga tersebut untuk memikirkan kembali rantai pasokan luar angkasa. Nanoracks masih harus mendemonstrasikan banyak teknologi dasar sebelum perusahaan dapat mendaur ulang roket, tetapi untuk pertama kalinya dalam beberapa dekade tampaknya masuk akal bahwa astronot masa depan akan tinggal di stasiun luar angkasa bekas.


Lebih Banyak Kisah WIRED Hebat

% % item_read_more_butt di%%

RELATED ARTICLES

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Most Popular

Recent Comments