Wahana Parker: Tamu dari Bumi Untuk Matahari

Untuk pertama kalinya, kita bisa mempelajari Matahari dari dekat. Yup! Wahana Parker milik NASA  sedang dalam perjalanan mengunjungi Sang Surya.

Ilustrasi Wahana Parker saat berpapasan dengan Matahari. Kredit: NASA
Ilustrasi Wahana Parker saat berpapasan dengan Matahari. Kredit: NASA

Mengunjungi Matahari! Tentunya ini bukan misi yang mudah. Eksplorasi antariksa sudah membawa kita mengenal Pluto dari dekat. Bahkan pengembaraan Voyager selama 40 tahun telah membawa wahana ini meninggalkan Tata Surya. Tapi, Matahari yang jadi “pusat” Tata Surya dan bintang terdekat dari Bumi masih belum dikunjungi dari jarak dekat.

Meskipun dekat, berkunjung ke Matahari justru perjalanan yang sangat berbahaya. Bintang terdekat ini memiliki temperatur 5778 K di permukaan atau fotosfer. Itu di permukaan. Atmosfer atau area korona Matahari justru jutaan kali lebih panas. Untuk itu, para ilmuwan harus bekerja keras untuk membuat wahana yang bisa bertahan pada panas ekstrim. Jika tidak, sebelum wahana antariksa mencapai matahari, wahana itu sudah meleleh atau habis terbakar.

Mimpi ke Matahari

Impian untuk mengunjungi Matahari sudah dimulai 60 tahun lalu ketika NASA baru dibentuk sebagai lembaga antariksa milik Amerika. Rasa ingin tahu tentang Matahari ini tak lepas dari hipotesis Eugene Parker dari Universitas Chicago tentang aliran supersonik yang dilepaskan Matahari. Aliran supersonik yang diisi partikel bermuatan inilah yang kemudian kita kenal sebagai angin Matahari. Bagaimana angin Matahari terbentuk maupun misteri siklus 11 tahun Matahari menjadi alasan untuk mengeksplorasi Matahari.

Akan tetapi, harapan untuk bisa mengunjungi Matahari tentunya bukan perkara mudah. Pada masa itu, NASA baru dibentuk sebagai lembaga antariksa milik Amerika. Selain itu, perang dingin yang berlangsung antara blok barat (US) dan timur (Uni Soviet) membuat NASA harus memilah misi apa yang harus diutamakan.

Meskipun demikian, eksplorasi Matahari tetap menjadi bagian rencana jangka panjang NASA pada tahun 1958 saat lembaga antariksa ini baru dibentuk. Dalam perencanaan itu, NASA mengusulkan wahana penjejak Matahari yang dilengkapi pengukur radiasi dan magnetometer. Idenya, wahana tersebut akan mempelajari Sang Surya dari orbit Merkurius. Akan tetapi ide ini kemudian tenggelam di antara 200 proposal misi lainnya yang diajukan oleh NASA.

Misi ke Matahari itu pun akhirnya dimulai pada tahun 1962 ketika NASA meluncurkan Observatorium Pengorbit Matahari yang diluncurkan ke orbit Bumi rendah dengan roket Delta. Delapan wahana pengorbit Matahari diluncurkan dari tahun 1962 – 1975 untuk melakukan pengamatan siklus 11 tahun Matahari pada panjang gelombang ultraungu dan sinar-X.

Pada tahun 1978, para astronom di NASA mengemukakan ide untuk meluncurkan wahana yang akan melakukan pengamatan pada jarak beberapa juta kilometer dari Matahari. Jarak ini bahkan lebih dekat dari jarak yang akan dicapai Wahana Parker, yakni 6,2 juta km dari fotosfer Matahari.

Tapi, lagi-lagi ide ini harus dikesampingkan dahulu. Teknologi yang ada saat itu belum memadai untuk bisa melindungi wahana antariksa dari panas Matahari maupun gempuran angin Matahari.

Memasuki abad ke-21, ide mengunjungi Matahari kembali dikemukakan meskipun pada akhirnya dibatalkan karena masalah dana dan kebutuhan restrukturisasi NASA.  Baru tahun 2005 ide ini dimunculkan kembali dan akhirnya memperoleh pembiayaan pada tahun 2009. Wahana ini diberi nama Solar Probe Plus sebelum akhirnya pada tahun 2017 diganti dengan Parker Solar Probe dari  nama astrofisikawan Eugene Parker yang mempostulatkan keberadaan angin Matahari.

Menuju Matahari!

Akhirnya mimpi itu pun bisa diwujudkan! Tanggal 12 Agustus 2018, Wahana Parker yang dirancang dan dibangun oleh para ilmuwan di Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, akhirnya diluncurkan dengan roket Delta-IV Heavy dari Cape Canaveral, Florida.

Setelah diluncurkan, roket Delta-IV akan menempatkan Parker pada orbit Bumi rendah. Setelah Parker menempuh setengah orbitnya, wahana ini kemudian ditolak ke arah berlawanan dengan gerak orbit Bumi. Untuk bisa mendekati Matahari, Parker akan memanfaatkan gaya gravitasi dan gerak orbit Venus untuk mengurangi energi orbitalnya supaya bisa mendekati Sang Surya.

Untuk mencapai jarak 6,2 juta km dari Matahari, Parker akan melakukan tujuh kali terbang lintas pada Venus selama tujuh tahun. Dengan demikian, Wahana Parker bisa memperoleh momentum yang tepat untuk mengorbit Matahari sebanyak 24 kali.  Setiap kali Wahana Parker mengorbit Matahari dan melakukan terbang lintas pada Venus, wahana antariksa ini akan menghadapi kondisi yang ekstrim. Dari lokasi yang sangat dingin, Parker harus menembus angin Matahari yang bergerak dengan kecepatan 1,6 juta km/jam dengan suhu 1400ºC!

Perjumpaan pertama Parker dengan Matahari akan terjadi 5 November 2018 dengan jarak terdekat ke Matahari 24,8 juta km. Jarak ini terus berkurang sampai akhirnya Parker akan mencapai jarak terdekat 6,2 juta km setelah melakukan terbang lintas ke-7 pada Venus di tahun 2025. Jarak ini bahkan lebih dekat dari jarak terdekat Merkurius ke Matahari, yakni 47 juta km.

Saat berpapasan dengan Matahari pada tahun 2025 setelah melakukan terbang lintas ke-7, gravitasi Sang Surya akan mempercepat gerak Parker sampai 700.000 km/jam. Jauh lebih cepat dari wahana antariksa lainnya yang sudah mengeksplorasi Tata Surya.

Perisai Pelindung Parker

Skema Wahana Parker dengan perisai pelindung di satu sisi yang akan berhadapan dengan Matahari. Kredit: Wikimedia/NASA
Skema Wahana Parker dengan perisai pelindung di satu sisi yang akan berhadapan dengan Matahari. Kredit: Wikimedia/NASA

Parker akan melakukan penelitian dari dalam korona Matahari yang suhunya bisa mencapai jutaan kali lebih tinggi dibanding suhu di permukaan Matahari. Untuk menjaga agar seluruh instrumen tetap aman, Parker harus diberi pelindung yang siap menghadapi panas Matahari yang membara.

Saat Parker tiba di korona Matahari kelak, temperatur di atmosfer Matahari memang mencapai satu juta derajat Celsius. Tapi, kerapatan di korona sangat rendah sehingga panas yang diterima Parker hanya berkisar 1400ºC. Temperatur terkait dengan energi kinetik partikel. Jadi, temperatur yang tinggi akan berkorelasi dengan partikel yang bergerak sangat cepat. Sedangkan panas merupakan transfer energi yang terjadi antar partikel.

Meskipun jauh lebih dingin, panas yang diterima Parker masih bisa melelehkan alumunium dan tembaga. Untuk itu, Parker dilengkapi dengan perisai panas berukuran 2,4 meter yang terbuat dari komposit karbon dengan ketebalan 11,5 cm. Pada suhu tersebut, karbon tidak akan meleleh dan perisai tersebut cukup lebar untuk melindungi badan wahana Parker yang lebatnya 1 meter dengan tinggi 3 meter. Perisai Panas ini hanya ada pada satu sisi Parker yang akan berhadapan dengan Matahari.

Ada instrumen yang tidak terlindungi perisai yakni Solar Probe Cup (SPC) atau cangkir Faraday yang berhadapan langsung dengan Matahari untuk mengukur fluks ion dan elektron serta sudut aliran angin Matahari. SPC ini dibuat dari Titanium-Zirkonium-Molybdenum dengan titik leleh 2,349º C. Kabel yang ada di Parker juga diberi pelindung berupa tabung kristal safir dengan kabel dibuat dari niobium.

Wahana Parker juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bisa menjaga suhu wahana Matahari tersebut tetap pada temperatur ruangan. Dengan demikian panel surya maupun instrumentasi tetap dingin dan berfungsi saat mendekati Matahari.

Menyelidiki Matahari

Jauh-jauh ke Matahari yang panas, tentu Parker bukan sekedar lewat. Waktu 7 tahun akan dihabiskan untuk mempelajari perbedaan temperatur permukaan (fotosfer) dan atmosfer (korona) Matahari. Seharusnya, semakin jauh dari sumber panas, suhu semakin turun. Yang terjadi sebaliknya. Temperatur di fotosfer Matahari hanya 5500º C sedangkan atmosfer bukan makin dingin tapi makin panas dengan suhu mencapai 2 juta ºC di korona.

Hal lain yang akan dipelajari Parker adalah medan magnetik dan bagaimana angin Matahari terbentuk. Medan magnet merupakan sumber partikel energi tinggi yang dilepaskan Matahari dan kita kenal sebagai lontaran massa korona. Partikel-partikel energetik tersebut bergerak dengan kecepatan 1,6 juta km/jam dan berbahaya bagi astronaut dan wahana antariksa. Bgaimana partikel tersebut bisa bergerak dalam kecepatan supersonik menjadi bagian yang harus dicari tahu oleh Parker.

Informasi ini penting karena interaksi lontaran massa korona dengan medan magnetik Bumi dapat  menghasilkan Badai Matahari yang menyebabkan terputusnya jaringan listrik, gangguan telekomunikasi (merusak satelit, menyebabkan black-out frekuensi HF radio, dll), navigasi, dan menyebabkan korosi pada jaringan pipa bawah tanah.

Untuk mempelajari Matahari, Parker membawa serta 4 instrumentasi yakni:

  • FIELDS (Electromagnetic Fields Investigation): untuk mempelajari medan listrik dan medan magnet Matahari.
  • WISPR (Wide-Field Imager for Parker Solar Probe): kamera medan lebar untuk memotret korona.
  • SWEAP (Solar Wind Electrons Alphas and Protons Investigation): untuk mengukur kecepatan, kerapatan dan temperatur partikel subatomik di sekitar Matahari.
  • IS☉IS (Integrated Science Investigation of the Sun): untuk mempelajari asal usul angin Matahari dan bagaimana angin Matahari bisa mengalami percepatan saat bergerak menjauhi Matahari.

Bulan Oktober, Parker akan melakukan terbang lintas di Venus untuk memperpendek jaraknya dengan Matahari. Pada bulan November, Parker akan mulai mempelajari Matahari saat ia mencapai jarak terdekat pertamanya dengan Matahari yakni 24,8 juta km. Pengamatan akan dilakukan selama 88 hari dan kita pun akan memperoleh cerita pertama dari misi yang hampir mustahil ini sebelum tahun 2018 berakhir.

Selamat bekerja Parker!

Ditulis oleh

Avivah Yamani

Avivah Yamani

Tukang cerita astronomi keliling a.k.a komunikator astronomi yang dulu pernah sibuk menguji kestabilan planet-planet di bintang lain. Sehari-hari menuangkan kisah alam semesta lewat tulisan dan audio sambil bermain game dan sesekali menulis makalah ilmiah terkait astronomi & komunikasi sains.

Avivah juga bekerja sebagai Project Director 365 Days Of Astronomy di Planetary Science Institute dan dipercaya IAU sebagai IAU OAO National Outreach Coordinator untuk Indonesia.