InSight: “Dokter” Mars Telah Tiba!

“Touchdown confirmed!”

Pernyataan tersebut disambut sorak-sorai seluruh anggota tim Misi Mars InSight di ruang kendali Jet Propulsion Laboratory (JPL) di kota Pasadena, negara bagian California, Amerika Serikat. Kamera siaran langsung pendaratan InSight beralih ke beberapa lokasi yang menyelenggarakan acara nonton bareng (nobar), di mana para peserta nobar ikut bersorak-sorak.

Hari itu, Senin, 26 November 2018, National Aeronautics and Space Administration (NASA/Badan antariksa Amerika Serikat) berhasil mendaratkan wahana antariksa terbarunya, InSight, di permukaan planet Mars. Reaksi mereka menunjukkan kelegaan dan sukacita yang luar biasa, mengingat sulitnya proses pendaratan wahana di Planet Merah.

Apa sih misi InSight itu? Yuk kita bahas sama-sama!

Perkenalkan: InSight!

InSight merupakan kependekan dari Interior Exploration using Seismic Investigation, Geodesy and Heat Transport (Eksplorasi Interior menggunakan Investigasi Seismik (gempa), Geodesi dan Perpindahan Panas). Nama tersebut mengandung tiga jenis metode yang akan digunakan wahana InSight untuk melakukan studi di permukaan Mars. Nama misi tersebut juga merupakan kata dalam bahasa Inggris yang kurang lebih berarti “melihat dengan jelas untuk mendapatkan pemahaman mendalam akan sesuatu hal”

Berbeda dengan wahana permukaan sebelumnya, Curiosity, wahana InSight termasuk kategori stationary lander alias wahana tidak bergerak. InSight akan melakukan pengumpulan data di lokasi pendaratannya: Elysium Planitia. “Planitia” adalah nama untuk fitur dataran rendah dengan permukaan yang relatif rata di Mars. Nama Elysium sendiri merujuk pada konsep taman surgawi untuk kehidupan setelah mati dalam mitologi Yunani.

InSight diluncurkan dari Bumi pada tanggal 5 Mei 2018, dan berhasil mendarat di permukaan Mars pada tanggal 26 November 2018. Misi ini direncanakan akan berlangsung selama 2 tahun Bumi (kurang lebih 1 tahun dan 40 hari Mars), dimulai semenjak pendaratan hingga 24 November 2020.

Dalam misi ini, informasi dari InSight akan diteruskan (di-relay) ke Bumi oleh Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) dan 2001 Mars Odyssey yang mengorbit Mars. Meskipun demikian, NASA menyertakan dua buah satelit kubus (CubeSat) seukuran tas kerja yang disebut Mars Cube One (MarCO A dan B). Meski diluncurkan bersamaan, MarCO tidak berada dalam satu wahana dengan InSight. Keduanya terbang mandiri untuk mencapai Mars. Wahana ukuran mini tersebut akan diujicobakan sebagai stasiun relay bagi InSight. Apabila berhasil, teknologi berbasis miniatur ini akan menjadi terobosan baru bagi komunikasi dari wahana ke Bumi.

Misi InSight

Secara umum, wahana InSight membawa misi untuk mempelajari struktur dan komposisi interior (bagian dalam) planet Mars. Meskipun misi ini dilakukan di Mars, namun tujuan penelitian ini lebih daripada sekadar untuk mempelajari Mars.

Tata Surya terbentuk sekitar 4,5 miliar tahun yang lalu. Planet batuan seperti Bumi dan Mars terbentuk dari bahan-bahan yang sama, namun ‘nasib’ keduanya bisa sangat jauh berbeda. Maka timbul pertanyaan, mengapa bisa demikian?

Selama ini, manusia hanya mengetahui struktur interior satu planet batuan saja, yaitu Bumi. Diharapkan, dengan membandingkan struktur interior Bumi dan Mars, para ilmuwan dapat mempelajari bagaimana planet batuan terbentuk dan berevolusi sejak terbentuknya Tata Surya. Selain itu, informasi yang didapatkan juga bisa membantu para ilmuwan dalam mencari exoplanet serupa Bumi yang berpeluang untuk menunjang kehidupan.

Ibarat dokter, InSight akan melakukan pemeriksaan tanda-tanda vital pada planet Mars: ‘denyut nadi’ (aktivitas gempa/seismologi), ‘refleks’ (gelombang radio), dan ‘temperatur’ (aliran panas). Untuk itu, InSight dilengkapi dengan tiga alat dan teknik penelitian utama:

• The Seismic Experiment for Interior Structure (SEIS) adalah seismometer atau alat pengukur gempa. Mars juga mengalami gempa, meskipun penyebab gempa tersebut berbeda dengan gempa di Bumi. Gempa Bumi umumnya disebabkan karena pergeseran lempeng tektonik, sementara gempa Mars lebih disebabkan karena aktivitas tektonik yang berbeda: aktivitas gunung berapi, retakan di permukaan dan tabrakan meteor. Alat ini akan merekam gempa Mars, termasuk menganalisa bagaimana getaran gempa tersebut merambat melalui berbagai jenis bahan di interior planet dan dipantulkan oleh batasan antar-lapisan. Dengan metoda ini, para ilmuwan berharap dapat memperkirakan kedalaman setiap lapisan dan komposisinya. Proses ini serupa dengan seorang dokter yang melihat ke dalam tubuh manusia menggunakan sinar X atau sonogram (ultrasonography/USG).
• Geodesy (Geodesi) mempelajari bentuk dan pergerakan planet (khususnya rotasi/perputaran pada sumbunya) yang sangat dipengaruhi oleh struktur interiornya. Studi ini akan melihat bentuk Mars secara akurat dan mengukur ‘goyangan’ atau wobbling pada sumbu putarnya. Teknik yang digunakan adalah dengan menghubungkan gelombang radio InSight dengan stasiun di Bumi. Posisi InSight yang stabil akan memberikan satu titik yang bisa dipantau ketika Mars berotasi. Pemantauan akan dilakukan selama satu tahun Mars. Pengukuran ini serupa dengan pengukuran gerakan refleks kita ketika kita ke dokter.
• Pengukuran transfer panas akan menghasilkan data energi interior planet dan bagaimana panas tersebut dilepaskan. Wahana InSight akan memasukkan alat pengukur khusus ke dalam tanah di Mars, dengan kedalaman antara 3-5 meter (10-16 kaki). Alat ini akan mengukur konduktivitas (daya hantar panas) tanah Mars dan seberapa besar energi panas yang dipancarkan dari dalam Mars ke permukaan. Proses ini ibarat pengukuran suhu tubuh manusia untuk mengetahui kondisi di dalam tubuh.

Entry, Descent, and Landing (EDL)

Meskipun NASA memiliki rekam jejak misi ruang angkasa yang luar biasa, mengirimkan wahana ke planet Mars bukanlah perkara gampang. Secara statistik, hanya 40% dari seluruh misi ke Mars dari berbagai negara yang dapat dikategorikan berhasil.

Banyak hal yang mempengaruhi kesuksesan sebuah misi ke Mars. Salah satunya adalah atmosfer Mars yang jauh lebih tipis daripada atmosfer Bumi, sehingga gaya gesekan (friksi) yang ditimbulkan oleh atmosfer Mars juga jauh lebih kecil. Hal ini mempersulit pendaratan, karena wahana yang memasuki atmosfer memerlukan gaya gesekan ini untuk memperlambat lajunya saat mendekati permukaan. Banyak kasus di mana wahana tidak mendapatkan cukup perlambatan baik dari atmosfer maupun sistemnya sendiri, yang menyebabkan wahana tersebut terjun bebas dan hancur begitu menghantam permukaan. Contohnya adalah misi Schiaparelli yang dikirimkan oleh European Space Agency (ESA).

Karena itu, proses Entry, Descent, Landing (EDL/Masuk-Turun-Mendarat) adalah proses yang sangat kritis dan sulit.

Jauh sebelum InSight memasuki atmosfer Mars, tim di Bumi terus memantau kondisi atmosfer, musim dan lingkungan Mars. Hal ini penting untuk menyesuaikan pengaturan sistem Insight untuk pendaratan. Tiga jam sebelum proses EDL dimulai, tim Bumi mulai memasukkan program EDL sesuai dengan situasi dan kondisi di Mars saat itu.

Seluruh proses EDL dilakukan secara otomatis. InSight harus mampu mendaratkan dirinya sendiri di Mars tanpa kendali dari Bumi. Hal ini disebabkan seluruh proses EDL hanya memakan waktu sekitar 6-7 menit, sementara sinyal dari Bumi memerlukan waktu 8,1 menit untuk mencapai Mars, demikian pula sebaliknya. Hal ini menambah tingkat kesulitan proses EDL, karena seluruh sistem dalam InSight harus berjalan sempurna untuk bisa mendarat dengan selamat. Kalau sampai terjadi kesalahan atau kegagalan sistem, tim Bumi tidak akan sempat melakukan koreksi untuk menyelamatkan wahana.

Informasi apakah InSight berhasil mendarat dengan selamat baru akan diterima Bumi 8,1 menit setelah proses pendaratan. Jadi selama 7-8 menit, tim Bumi harus mengalami ketegangan luar biasa. Mereka menyebut fase ini “seven minutes of terror” atau “tujuh menit penuh ketegangan”

Tahap pertama dari RDL adalah Tahap Persiapan (Entry Prep. Phase). Jauh sebelum InSight memasuki atmosfer Mars, tim di Bumi terus memantau kondisi atmosfer, musim dan lingkungan Mars. Hal ini penting untuk menyesuaikan pengaturan sistem Insight untuk pendaratan. Tiga jam sebelum proses EDL dimulai, tim Bumi mulai memasukkan program EDL sesuai dengan situasi dan kondisi di Mars saat itu. Menjelang memasuki atmosfer Mars, InSight memisahkan diri dari wahana transport yang membawanya dari Bumi, untuk kemudian memposisikan diri untuk memasuki atmosfer Mars. Sudut masuk harus tepat 12° dengan perisai panas menghadap ke depan. Bila sudut terlalu besar, wahana akan terbakar, dan bila terlalu kecil maka wahana akan terpental ke ruang angkasa.

Berikutnya, InSight memasuki fase Hipersonik (Hypersonic Phase). Begitu memasuki atmosfer, wahana mengalami perlambatan dari gesekan dengan udara. Sekitar 7 mil (11 Km) dari permukaan Mars wahana meluncurkan parasut supersonik untuk lebih memperlambat lajunya. Saat peluncuran parasut ini, kecepatan wahana adalah sekitar Mach 1,66 (1,66 kali kecepatan suara).

Pada fase parasut (Parachute Phase), wahana melepaskan perisai panas, membuka wahana kerucut yang membawa InSight dan mempersiapkannya untuk proses pelepasan. Ketiga kaki InSight mulai di luruskan dan radar mulai dioperasikan. Radar ini akan melakukan pengukuran jarak antara InSight dengan permukaan dan berfungsi untuk menyalakan roket pendorong tepat pada waktunya. Roket pendorong berfungsi untuk memperlambat laju InSight menjelang pendaratan di permukaan, untuk memastikan bahwa InSight dapat mendarat dengan halus.

Satu menit menjelang pendaratan, InSight dilepaskan dari wahana kerucut. Selama beberapa saat, InSight terjun bebas, sebelum akhirnya 12 roket pendorong dinyalakan untuk menjauhkan InSight dari wahana kerucut dan parasut yang telah terpisah darinya. Saat inilah InSight memasuki fase terakhir, yaitu Terminal Descent Phase(Fase Penurunan Akhir). Wahana mulai turun perlahan dengan kecepatan sekitar 8 kaki per detik (2,5 meter per detik), sebelum akhirnya berhasil mendarat dengan selamat.

Tujuh menit kemudian, terdengar sorak-sorai membahana dari ruang kendali JPL dan lokasi-lokasi nobar di seluruh dunia.

Apa Selanjutnya?

Beberapa menit setelah berhasil mendarat, InSight mengirimkan foto pertamanya. Foto tersebut menunjukkan permukaan Mars dengan banyak bintik hitam di seluruh bidang foto. Para ilmuwan menjelaskan bahwa bintik-bintik hitam tersebut adalah debu yang mengotori pelindung lensa kamera sebagai akibat proses pendaratan. Nantinya, pelindung lensa ini akan dilepas dan InSight akan memberikan foto-foto yang bersih!

Beberapa jam setelah pendaratan, InSight mulai membuka panel surya yang akan menjadi sumber tenaga selama misinya di Mars. Dengan mulai aktifnya sistem tenaga InSight, lengan robotik wahana mulai bisa difungsikan untuk mempersiapkan semua peralatan dan melepaskan pelindung kamera. InSight sempat mengirimkan beberapa foto setelah debu di sekelilingnya yang beterbangan akibat pendaratan telah mengendap dan pelindung lensa telah dilepas.

Nantinya setelah semua sistem siap, “dokter” InSight akan memulai “pemeriksaannya” pada planet Mars.

Kami tunggu hasilnya, Dok!!