Berkunjung ke Istana Naga: Catatan Perjalanan Misi Hayabusa2

Pada bulan Oktober 2020 yang lalu, mata dunia tertuju pada misi OSIRIS-REx yang berhasil melakukan pengambilan sampel di asteroid Bennu.

Pada saat yang bersamaan, ada misi pengambilan sampel asteroid lain yang sedang melakukan perjalanan senyapnya kembali ke Bumi.

Yuk simak kisah perjalanan misi Hayabusa2 mengunjungi asteroid Istana Naga!!!

Berkenalan Dengan Hayabusa2

Diluncurkan pada 3 Desember 2014, Hayabusa2 (berarti burung “Alap-alap Kawah” atau “Peregrine falcon” 2) adalah misi ruang angkasa yang digagas dan dioperasikan oleh Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA, badan antariksa Jepang). Sesuai dengan angka yang tertera pada nama misi, misi ini adalah penerus dari misi Hayabusa yang diluncurkan untuk mengambil sampel dari asteroid 25143 Itokawa pada tahun 2003. Generasi pertama Hayabusa tersebut telah kembali ke Bumi pada tahun 2010 dengan membawa sampel asteroid, menjadi misi pertama di dunia yang mengambil sampel di asteroid dan membawanya kembali ke Bumi. 

Serupa dengan pendahulunya, Hayabusa2 juga dikirimkan untuk mengambil sampel dari asteroid dekat-Bumi. Perbedaannya terletak pada tipe asteroid yang dikunjungi. Hayabusa generasi pertama mengambil sampel dari asteroid Tipe-S (silika atau batuan), sementara Hayabusa2 akan mengambil sampel dari asteroid Tipe-C (karbon). 

Misi Utama Hayabusa2

Sejauh ini, setidaknya sudah ada tiga misi yang mengambil sampel dari asteroid: Hayabusa, Hayabusa2, dan OSIRIS-REx. Mengapa para ilmuwan begitu tertarik dengan asteroid?

Asteroid adalah sisa-sisa pembentukan Tata Surya. Sebagian besar asteorid ini terletak di Sabuk Asteroid di antara orbit Mars dan Jupiter, namun tidak sedikit pula yang “beredar” di dekat Bumi. Asteroid-asteroid tersebut dikenal dengan nama Near-Earth Objects (NEO) atau benda-benda dekat-Bumi, yang kadang juga memiliki potensi membahayakan bagi Bumi. NEO inilah yang menjadi tujuan utama ketiga misi menuju asteroid tersebut.

Para ilmuwan meyakini bahwa asteroid mengandung air, mineral dan bahan-bahan organik yang juga terdapat pada awan gas di awal terbentuknya Tata Surya. Sisa bahan-bahan pembentuk Tata Surya tersebut tersimpan rapi dan aman di dalam asteroid, tidak terganggu campur tangan manusia ataupun cuaca. 

Misi Saintifik

Asal-usul kehidupan di Bumi selalu menjadi tanda tanya besar di benak manusia. Untuk membantu menjawab pertanyaan tersebut, para ilmuwan membutuhkan materi pengamatan yang mewakili kondisi Tata Surya pada awal pembentukannya. Tim Misi Hayabusa2 berharap, sampel yang diambil dari asteroid tersebut dapat memberikan gambaran interaksi antara air, mineral dan bahan organik pada Tata Surya muda, yang pada akhirnya dapat menyibakkan rahasia asal mula dan evolusi Bumi, lautan, dan kehidupan. 

Wahana Hayabusa2 dirancang untuk melakukan pengambilan tiga jenis sampel, yaitu material permukaan dengan kandungan mineral terhidrasi, material permukaan yang mengandung bukti (tak terlihat maupun bukti lemah) pengaruh aliran air, dan material dalam/bawah permukaan. 

Peralatan dan Perlengkapan Wahana Hayabusa2

Misi utama Hayabusa2 adalah mengambil sampel dari asteroid Ryugu. Namun dalam pelaksanaannya, wahana tidak serta merta mendekat, lalu mengambil sampel. Hayabusa2 harus melakukan berbagai observasi, pemetaan dan pengukuran untuk bisa mendapatkan informasi tentang asteroid tersebut dan menentukan titik sampling yang terbaik. Untuk itu, wahana diperlengkapi dengan berbagai peralatan saintifik.

Remote Sensing (Penginderaan Jauh)

• Optical Navigation Camera (ONC, kamera navigasi optik). Sesuai dengan namanya, kamera ini digunakan untuk keperluan navigasi wahana saat mendekati asteroid. Selain itu, ONC juga digunakan untuk memetakan permukaan dan melihat apakah ada debu antarplanet di sekeliling asteroid. 
• Near-Infrared Spectrometer (NIRS3), digunakan untuk menganalisa komposisi mineral permukaan asteroid melalui analisa spektrum.
• Thermal-Infrared Imager (TIR, kamera inframerah). Kamera ini digunakan untuk menentukan temperatur permukaan pada rentang ?40°C hingga 150 °C.
• The Light Detection And Ranging (LIDAR). Alat ini digunakan untuk menentukan jarak antara wahana dan permukaan asteroid dengan menggunakan sinar laser. Sinar yang dikirimkan ke permukaan akan memantul kembali ke wahana. Jeda waktu antara pengiriman dan penerimaan sinar digunakan untuk menghitung jarak. Rentang pengukuran berkisar antara ketinggian 30 m dan 25 km. Selain itu, LIDAR juga digunakan untuk mengumpulkan data asteroid seperti topografi, gravitasi, dan albedo (karakteristik permukaan dalam memantulkan cahaya). Data dari LIDAR dan ONC dipadukan untuk membuat peta topografi asteroid. 
• Laser Range Finders (LRF-S1, LRF-S3). Kedua alat ini digunakan ketika proses sampling, di mana wahana berada pada ketinggian di bawah 30 m. LRF-S1 berfungsi untuk menentukan orientasi (posisi wahana) dan jarak antara wahana dengan permukaan ketika proses sampling, sementara LRS-S3 berfungsi untuk mengaktifkan tembakan “peluru” atau proyektil ketika tanduk sampling (lengan sampling wahana, sampling horn) menyentuh permukaan asteroid. Proses sampling akan dibahas lebih lanjut di bagian berikutnya.

Robot Penjelajah Permukaan

Hayabusa2 membawa empat buah rover atau penjelajah permukaan. Keempat rover ini berfungsi untuk mengumpulkan informasi dari permukaan, untuk memberikan informasi konteks lingkungan dan geologi lokasi dari material sampel yang dibawa kembali ke Bumi. 

Berbeda dengan konsep rover penjelajah planet seperti Opportunity dan Curiosity di Mars, rover misi Hayabusa2 tidak dilengkapi dengan roda. Karena rendahnya gaya gravitasi di permukaan asteroid Ryugu, rover-rover tersebut dirancang untuk bergerak dengan cara melakukan lompatan-lompatan kecil. Tiga dari empat rover tersebut disimpan dalam wahana pelindung bernama MINERVA II-1 dan MINERVA II-2. MINERVA II adalah generasi penerus dari MINERVA, rover pada wahana Hayabusa generasi pertama.

• MINERVA II-1, membawa Rover-1A (HIBOU) and Rover-1B (OWL) yang diluncurkan ke permukaan asteroid pada tanggal 21 September 2018. Keduanya berbentuk silinder, dan bergerak di medan bergravitasi rendah dengan memanfaatkan torsi yang dihasilkan dari pergerakan melingkar massa di dalamnya. Dilengkapi dengan kamera stereo, kamera sudut-lebar dan termometer, kedua rover berhasil mengirimkan berbagai citra dan video permukaan asteroid Ryugu ke Bumi. 
• MINERVA II-2, membawa ROVER-2. Rover ini berbentuk prisma oktagonal dan dilengkapi dengan dua kamera, termometer, accelerometer (pengukur percepatan gerak), LED optikal dan ultraviolet (untuk menerangi dan mendeteksi partikel debu yang beterbangan). Sayangnya, sebelum peluncuran rover ke asteroid, tim misi menemukan beberapa masalah. Mereka meyakini komunikasi antara rover dan wahana bisa tetap berlangsung, namun CPU (Central Processing Unit, komputer utama) tidak memberikan respon. Akhirnya, setelah melalui berbagai pertimbangan, pada tanggal 2 Oktober 2019 rover ini dilepaskan dari Hayabusa2 dan dibiarkan terbang mengorbit dan mendekati permukaan Ryugu sembari melakukan pengukuran gravitasi. Rover akhirnya menabrak permukaan asteroid pada tanggal 8 Oktober 2019.
• Mobile Asteroid Surface Scout (MASCOT, penjelajah permukaan asteroid bergerak). Diluncurkan pada 3 Oktober 2018, MASCOT dilengkapi dengan empat instrumen: spektrometer inframerah (MicrOmega), magnetometer (MASMAG), radiometer (MARA), dan kamera (MASCAM). Tugas utama MASCOT adalah mengumpulkan informasi tentang struktur permukaan, komposisi mineral, pengaruh temperatur pada asteroid, dan karakteristik magnetik asteroid Ryugu. Meski termasuk dalam kategori rover, MASCOT dirancang hanya melakukan satu lompatan saja untuk berpindah lokasi. 

Peralatan Sampling

• Sampling device (SMP), merupakan suatu sistem yang dirancang untuk melakukan proses pengambilan sampel di permukaan Ryugu. Mekanismenya serupa dengan yang digunakan pada Hayabusa generasi pertama, di mana saat sampling horn (lengan pengambil sampel) menyentuh permukaan, mekanisme SMP akan menembakkan peluru/proyektil. Serpihan permukaan yang beterbangan akibat tembakan tersebut akan dikumpukan dan disimpan oleh sampling horn ke dalam kotak penyimpanan contoh. 
• Small Carry-on Impactor (SCI). Fungsi utama SCO adalah menembakkan peluru tembaga dengan kecepatan 2 Km/detik ke permukaan asteroid untuk membuat kawah sehingga wahana dapat mengambil sampel material dalam (bawah permukaan). SCI terdiri dari lempengan tembaga dengan berat total 2 Kg di depan sebuah pendorong.
• Deployable Camera (DCAM3). Kamera ini akan dilepaskan pada awal proses pengambilan sampel material dalam untuk merekam proses penembakan SCI. 
• Target Marker (penanda target). Hayabusa2 dilengkapi dengan lima buat penanda target. Struktur penanda target ini dibuat menyerupai kantong kacang atau kantong pasir, cukup berat sehingga tidak akan melambung begitu menyentuh permukaan asteroid. Selain itu permukaannya dibuat dari bahan yang memantulkan cahaya dengan baik, sehingga mudah dilihat. Empat dari lima penanda target berhasil diluncurkan. 

Asteroid Ryugu: Istana Naga

Saat mempersiapkan misi Hayabusa2, tim dari JAXA juga harus menentukan asteroid yang akan menjadi target wahana tersebut. Beberapa kriteria yang ditetapkan tim antara lain:

• Asteroid yang dipilih adalah asteroid tipe-C (karbon)
• Orbit asteroid berada di antara Bumi dan Mars, untuk kemudahan pengendalian lintasan wahana 
• Kala rotasii asteroid setidaknya 6 jam, untuk kemudahan navigasi touchdown (pendaratan saat pengambilan sampel)
• Berdiameter setidaknya beberapa ratus Km untuk memudahkan pembuatan kawah sampling melalui proses penembakan proyektil

Berdasarkan kriteria tersebut, asteroid 162173 Ryugu dinyatakan sebagai kandidat terbaik. 

162173 Ryugu adalah asteroid yang termasuk objek dekat Bumi (Near-Earth Object/NEO) dan termasuk golongan asteroid Apollo. Berdiameter kurang lebih 1 Km dan berbentuk seperti intan, asteroid ini memiliki kala rotasi 7,6 jam. Berdasarkan analisis spektroskopi, Ryugu memiliki tipe spektrum yang unik, yang membuatnya dapat dikategorikan sebagai asteroid tipe-C (karbon) dan tipe-B (serupa dengan tipe C tapi memiliki spektrum biru, bukan merah seperti pada umumnya tipe-C). Dengan demikian, Ryugu memenuhi semua kriteria untuk menjadi target utama misi Hayabusa2.

Lalu, darimana nama Ryugu berasal?

Sesuai sistem penamaan benda langit, tim penemu berhak menamai temuan mereka. Asteroid 162173 ditemukan oleh tim Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR). Ketika tim JAXA memilih asteroid tersebut sebagai target utama, mereka mengajukan permohonan pemberian nama kepada LINEAR. LINEAR menyetujui dan kemudian mengusulkan nama dari JAXA kepada International Astronomical Union. Nama tersebut adalah Ryugu.

Nama Ryugu diambil dari cerita rakyat Jepang, di mana seorang nelayan bernama Urashima Tar?  mendapatkan kesempatan mengunjungi istana raja laut setelah menyelamatkan putri raja naga tersebut. Ry?g?-j? adalah sebutan istana raja naga tersebut. Dalam kisahnya, saat meninggalkan istana raja naga, nelayan tersebut membawa sebuah kotak, sama seperti yang akan dilakukan oleh Hayabusa2. Nama tersebut akhirnya disetujui oleh IAU 28 September 2015. 

Pada umumnya nama-nama fitur geologi di permukaan suatu benda langit disesuaikan dengan nama benda langit itu sendiri. Ryugu dinamai berdasarkan cerita rakyat Jepang. Nama-nama fitur geologi di asteroid tersebut mengikuti tema yang sama, yaitu nama-nama dari cerita rakyat atau dongeng anak-anak, seperti Momotaro dan Urashima. 

Proses Pengambilan Sampel

Hayabusa2 tiba di asteroid Ryugu pada tanggal 27 Juni 2018. Setelah  melakukan observasi dan pengumpulan data asteroid selama beberapa bulan, wahana siap melakukan manuver pengambilan sampel sesuai yang direncanakan. 

Pengambilan Sampel Permukaan

Pengambilan sampel pertama dilakukan pada tanggal 21 Februari 2019. Proses pengambilan sampel dimulai dengan wahana mendekat ke permukaan asteroid, dengan sampling horn (tanduk/lengan pengambil sampel) mengarah ke permukaan. Begitu lengan sampling menyentuh permukaan, wahana menembakkan satu peluru berbahan tantalum seberat 5 gr. Debu dan serpihan permukaan yang beterbangan akibat tembakan peluru tersebut ditangkap oleh penangkap material di bagian atas lengan sampling. 

Meski belum dinamai secara resmi, lokasi pengambilan sampel permukaan pertama ini memiliki nama tak resmi dari Jaxa, yaitu Tamatebako, yang berarti kotak perhiasan, kotak berhias permata atau kotak harta. Nama ini merupakan bagian dari kisah Urashima dan Ryugu, yaitu  sebutan kotak yang dibawa Urashima dari istana naga. 

Tim JAXA memiliki rencana untuk melakukan pengambilan sampel permukaan kedua, namun rencana tersebut akhirnya dibatalkan. 

Pengambilan Sampel Material Dalam (Subsurface)

Untuk dapat mengambil sampel material dalam (di bawah permukaan) yang masih asli dan tidak tergerus “cuaca” atau proses pelapukan permukaan, Hayabusa2 harus “menggali” kawah. Menjelang pengambilan sampel material dalam, pada tanggal 5 April 2019 wahana melepaskan unit Small Carry-on Impactor (SCI) yang akan bertugas sebagai pistol penembak peluru tembaga dan kamera (DCAM3) yang akan merekam proses pembuatan kawah. Setelah proses pelepasan, wahana bergerak menuju sisi balik asteroid, untuk melindungi dirinya dari semburan material akibat tembakan “pistol” tersebut. 

Sekitar 40 menit setelah SCI dan DCAM3 dilepaskan, SCI menembakkan peluru tembaganya ke permukaan asteroid dari ketinggian 500 m. Kawah yang terbentuk akibat tembakan tersebut berdiameter sebesar 10 m, membuka akses wahana ke material di bawah permukaan.

Pada 4 Juni 2019, Hayabusa2 meluncurkan penanda target ke lokasi kawah, untuk memudahkan proses navigasi wahana saat turun ke permukaan untuk mengambil sampel di dalam kawah. Pengambilan sampel dilakukan pada tanggal 11 Juli 2019. 

Sampel yang telah berhasil dikumpulkan disimpan dalam kompartemen terpisah di dalam Sample-Return Capsule (SRC), atau kapsul pengembalian sampel. Kompartemen sampel juga diisolasi, untuk mempertahankan gas yang tertangkap ketika proses sampling untuk analisa di Bumi. Kapsul pengembalian sampel ini dilapisi dengan pelindung panas, untuk melindunginya saat proses memasuki atmosfer Bumi. 

Pengembalian Kotak Sampel ke Bumi

Setelah menyelesaikan proses pengambilan sampel, Hayabusa2 mulai mempersiapkan perjalanannya kembali ke Bumi untuk mengantarkan kotak sampel kepada para ilmuwan. Pada bulan November 2019, wahana menyalakan pendorong ionnya, untuk meninggalkan orbit dan memulai perjalanannya kembali ke Bumi, yang akan memakan waktu kurang lebih satu tahun.

Ketika Hayabusa2 sedang dalam perjalanan, tim ilmuwan di Bumi mulai mempersiapkan kedatangan kapsul sampel. JAXA, bekerja sama dengan Australian Space Agency (badan ruang angkasa Australia) mengumumkan bahwa kotak sampel akan mendarat di lahan terbuka tak berpenghuni yang disebut Woomera Range Complex pada tanggal 6 Desember 2020. 

Lho, kok hanya kotanya? Apakah wahana tidak akan ikut pulang? Ternyata tidak! Wahana Hayabusa2 hanya akan melakukan terbang lintas di atas Bumi dan melepaskan kapsul pengembalian sampel. Hayabusa2 sendiri akan melanjutkan perjalanannya ke target misi selanjutnya. 

Pada tanggal 5 Desember 2020, Hayabusa2 mencapai Bumi untuk melakukan terbang lintasnya. Saat melintas inilah wahana melepaskan kapsul pengembalian sampel. Kapsul tersebut memasuki atmosfer Bumi dengan kecepatan 12 Km/detik. Setelah mencapai ketinggian 10 Km di atas permukaan Bumi, kapsul akan membuka parasut (untuk memperlambat lajunya agar dapat mendarat dengan mulus) sambil melepaskan pelindung panasnya. Kapsul berhasil mendarat dengan baik di Woomera Range Complex pada tanggal 6 Desember 2020 sesuai perkiraan. 

Tim dari JAXA segera meluncur ke lokasi untuk mengambil kapsul dan melakukan tes awal sebelum kotak tersebut dikirimkan ke Jepang. Tes awal ini untuk mengkonfirmasi apakah Hayabusa2 berhasil mengambil sampel. Untuk itu, mereka melakukan analisa awal dari gas yang ada di dalam kotak, yang diduga berasal dari Ryugu. Hasil analisa awal menunjukkan bahwa gas tersebut benar berasal dari Ryugu, karena tidak memiliki komposisi yang sama dengan atmosfer Bumi. Dua analisa terpisah setelahnya, satu di Australia (7 Desember 2020) dan lainnya di Jepang (10-11 Desember 2020) mengkonfirmasi hasil tersebut. Gas tersebut diperkirakan ikut tertangkap dalam kotak sampel ketika Hayabusa2 melakukan proses pengambilan sampel di Ryugu.

Saat ini para ilmuwan masih melanjutkan proses pembukaan dan analisa. Tim juga telah mengkonfirmasi bahwa ada butiran pasir berwarna gelap di dalam kotak sampel, yang menunjukkan bahwa Hayabusa2 berhasil mengumpulkan material asteroid dari Ryugu. Sampel ini sebagian akan dibagikan oleh JAXA kepada enam tim peneliti dari berbagai penjuru dunia.

Rencana Lanjutan Hayabusa2

Saat ini Hayabusa2 sedang terbang menuju target selanjutnya. Ketika wahana melepaskan kapsul pengembalian sampel ke Bumi, wahana masih memiliki cukup bahan bakar untuk melakukan misi lainnya. Untuk itu tim Hayabusa2 segera mengarahkan wahana ke target berikutnya.

Pada bulan September 2020 (sebelum Hayabusa2 tiba di Bumi), tim memutuskan bahwa Hayabusa2 akan melakukan misi terbang lintas pada asteroid (98943) 2001 CC21 (asteroid tipe-L yang tidak biasa), direncanakan tiba di asteroid tersebut pada tahun 2026. Kemudian wahana akan melanjutkan perjalanannya menuju 1998 KY₂₆, asteroid kecil dengan periode rotasi yang sangat singkat (berotasi setiap 10 menit sekali). Diperkirakan Hayabusa2 akan tiba di asteroid tersebut pada tahun 2031. Selama perjalanan menuju 1998 KY₂₆ (antara 2026 dan 2031) Hayabusa2 juga akan melakukan berbagai pengamatan eksoplanet.