Jendela Shenzhou 20 retak, memaksa pergantian wahana dan menyoroti risiko sampah antariksa

Astronaut berganti wahana setelah jendela Shenzhou 20 rusak

China membawa tiga astronaut kembali ke Bumi dengan selamat setelah terjadi insiden tak terduga di orbit. Para insinyur menemukan retakan kecil pada jendela pengamatan kapsul kepulangan Shenzhou 20. Menurut para pengelola misi, kerusakan itu kemungkinan besar disebabkan oleh serpihan kecil sampah antariksa. Alih-alih pulang dengan wahana mereka sendiri, para awak beralih ke Shenzhou 21 yang baru tiba, wahana yang baru saja mengantarkan tim berikutnya ke stasiun antariksa Tiangong. Pergantian yang tidak biasa itu, sepekan setelah jadwal keberangkatan, menegaskan bahwa serpihan berukuran milimeter pun dapat mengancam penerbangan antariksa berawak.

Ketiganya mendarat di area pendaratan Dongfeng, Mongolia Dalam, sekitar pukul 03.40 waktu Timur pada 14 November setelah 204 hari di orbit rendah Bumi. Komandan Chen Dong dan rekan awaknya, Chen Zhongrui serta Wang Jie, keluar dari kapsul dalam kondisi baik. Keberangkatan mereka semula dijadwalkan pada 5 November, dengan waktu yang dirancang agar bertepatan singkat dengan kedatangan awak Shenzhou 21, yang merapat pada 31 Oktober untuk memulai rotasi enam bulan berikutnya.

Pengendali misi menunda kepulangan setelah kerusakan dipastikan dan menyimpulkan bahwa Shenzhou 20 tidak lagi memenuhi persyaratan keselamatan untuk masuk kembali ke atmosfer. Badan Antariksa Berawak China mengatakan wahana itu akan tetap terpasang pada stasiun untuk mendukung pekerjaan di orbit. Badan tersebut berencana mengirim wahana berikutnya dalam rangkaian itu, Shenzhou 22, pada waktu yang tepat untuk menjaga kelangsungan operasi sekaligus memulihkan wahana siaga bagi awak baru.

Apa yang terjadi di Tiangong?

Shenzhou 20 diluncurkan pada 24 April dan menjadi kendaraan awak untuk menuju orbit sekaligus wahana yang semula direncanakan membawa mereka pulang. Dalam pemeriksaan rutin menjelang pelepasan dari stasiun, tim menemukan retakan kecil pada kaca jendela kapsul kepulangan. Jendela wahana berawak sengaja dibuat kecil. Jendela memungkinkan pemeriksaan visual terhadap bagian luar wahana dan lingkungannya, tetapi relatif lebih rentan dibandingkan lambung bertekanan yang tebal dan pelindung berlapis. Temuan retakan sekecil apa pun mendorong analisis lebih mendalam.

Ancaman presisi pada jendela kecil

Jendela wahana antariksa dibuat dengan panel berlapis dan penutup pelindung sebagai cadangan. Pada banyak wahana, jendela terdiri atas beberapa lapis kaca atau silika leburan, dengan panel penahan tekanan di bagian dalam dan panel pelindung dari serpihan di bagian luar. Pada kecepatan orbit, serpihan sebesar butiran dapat membawa energi setara peluru. Retakan yang tampak stabil dalam lingkungan bertekanan dan tenang dapat membesar akibat pemanasan, getaran, dan perubahan tekanan saat masuk kembali ke atmosfer. Perbaikan jendela struktural di orbit tidak praktis, dan menguji perbaikannya sebelum wahana menghadapi tekanan tinggi saat turun hampir mustahil. Itulah sebabnya para insinyur menganggap retakan sekecil apa pun tidak dapat diterima untuk kepulangan awak.

Pendaratan dan pencapaian misi

Meski rencana berubah pada saat-saat terakhir, misi ini mencapai tujuan utamanya. Para astronaut melakukan kegiatan sains, pemeliharaan, dan komunikasi publik selama misi yang berlangsung hampir tujuh bulan. Mereka melakukan empat kali aktivitas luar wahana, memasang pelindung dari serpihan dan perangkat keras eksternal di stasiun. Liputan menunjukkan kondisi awak sehat setelah mendarat di Dongfeng. Misi ini juga membawa muatan kecil untuk ilmu hayati, termasuk tikus yang digunakan untuk mempelajari adaptasi terhadap mikrogravitasi. Hewan-hewan itu kembali untuk dianalisis setelah penerbangan.

Mengapa awak berganti wahana alih-alih memperbaiki jendela

Keputusan itu ditentukan oleh risiko. Retakan pada jendela Shenzhou 20 memang kecil, tetapi kapsul akan menghadapi panas aerodinamis dan beban tekanan besar saat kembali ke Bumi. Tidak ada cara untuk memastikan tambalan yang dipasang di orbit aman digunakan pada komponen sepenting itu. Pilihan yang lebih aman adalah membiarkan Shenzhou 20 tetap merapat dan membawa awak pulang dengan Shenzhou 21, wahana yang baru saja mengantarkan awak berikutnya ke Tiangong.

Para pemimpin program menjelaskan bahwa keputusan itu didasarkan pada risiko keselamatan. Kantor Rekayasa Antariksa Berawak China menyebut pendekatannya sebagai mengutamakan nyawa dan keselamatan. Dengan membiarkan Shenzhou 20 tetap di orbit, para insinyur juga dapat mengamati perkembangan kerusakan dari waktu ke waktu. Ini menjadi kesempatan untuk mempelajari dampak nyata di lingkungan antariksa.

Kekosongan wahana penyelamat dan rencana China mengatasinya

Setelah Shenzhou 21 kini kembali ke Bumi, awak Tiangong saat ini untuk sementara tidak memiliki wahana kepulangan yang merapat di stasiun. Program penerbangan antariksa berawak telah menyiapkan rencana untuk menghadapi situasi seperti ini. China menjaga kesiapan tinggi roket Long March 2F dan wahana Shenzhou di pusat peluncuran Jiuquan. Dalam skenario aktivasi terbaik, tim dapat menyiapkan peluncuran darurat dalam waktu sekitar 8,5 hari. Badan tersebut juga mengatakan akan meluncurkan Shenzhou 22 tanpa awak pada waktu yang tepat, sehingga tim baru kembali memiliki wahana penyelamat di stasiun.

Risiko sampah antariksa menjadi sorotan

Insiden ini kembali menyoroti masalah global. Orbit Bumi menampung lebih dari 30.000 objek terlacak berukuran lebih dari 10 sentimeter, serta ratusan ribu serpihan yang lebih kecil. Serpihan-serpihan itu terlalu kecil untuk dilacak, tetapi cukup besar untuk merusak wahana. Segala sesuatu di orbit rendah Bumi bergerak dengan kecepatan sekitar 7 hingga 8 kilometer per detik. Serpihan kecil dapat mengikis jendela, merobek saluran radiator, atau menembus dinding tipis. Pengelola Tiangong dan Stasiun Luar Angkasa Internasional rutin menyalakan pendorong untuk menghindari sampah antariksa yang menurut prediksi jaringan pelacakan akan melintas terlalu dekat.

Sejarah terkini menunjukkan bagaimana satu hantaman dapat mengubah jalannya misi. Pada 2022, sebuah objek kecil menghantam wahana Soyuz MS 22 Rusia yang merapat di Stasiun Luar Angkasa Internasional dan menyebabkan cairan pendinginnya bocor. Akibatnya, masa awak di orbit bertambah beberapa bulan selagi wahana pengganti disiapkan. Frank Rubio dari NASA mencatat rekor Amerika Serikat, yakni 371 hari di antariksa, selama periode tersebut. Pada 2024, dua astronaut NASA tinggal jauh lebih lama dari rencana di stasiun sementara wahana uji mereka masih dievaluasi setelah mengalami masalah pada pendorong. Penundaan panjang memang jarang terjadi, tetapi menunjukkan betapa kondisi orbit yang dinamis dapat mengubah rencana penerbangan.

Asal-usul sampah antariksa

Sebagian besar sampah di orbit merupakan warisan aktivitas selama puluhan tahun. Tahap atas roket meledak setelah sisa bahan bakarnya bereaksi dengan zat pengoksidasi. Satelit pecah saat baterainya rusak di akhir masa pakai. Uji coba senjata juga menghasilkan awan serpihan. Pada 2007, China menghancurkan satelit cuaca Fengyun 1C yang sudah tidak beroperasi dalam uji senjata antisatelit, menghasilkan ribuan serpihan yang hingga kini masih mengitari Bumi. Peristiwa penghancuran lain dalam beberapa tahun terakhir juga menambah serpihan. Polanya sederhana: begitu sebuah serpihan berada di orbit yang stabil, gravitasi membuatnya terus melaju hingga perlahan jatuh kembali ke atmosfer.

Langkah yang bisa dilakukan sekarang

Pengelola dapat mengurangi risiko dengan mencegah terbentuknya serpihan baru dan mengakhiri misi secara terkendali. Langkah-langkah yang termasuk dalam pedoman saat ini antara lain menonaktifkan baterai dan tangki sebelum satelit dipensiunkan, menempatkannya di orbit lebih rendah agar lebih cepat turun, serta melakukan pembakaran untuk mengeluarkan satelit dari orbit. Praktik yang banyak digunakan meminta pengelola untuk mengeluarkan satelit dari orbit rendah Bumi dalam waktu 25 tahun. Sejumlah badan mendorong tenggat yang lebih singkat. Beberapa kelompok sedang menguji perangkat pembersih aktif, termasuk alat pencengkeram robotik, jaring, layar hambat, dan penambat yang meningkatkan hambatan atmosfer. Metode-metode ini menunjukkan potensi dalam uji coba, tetapi belum ada yang siap diterapkan pada skala sebesar masalah ini. Koordinasi lalu lintas yang lebih baik dan pelacakan yang lebih akurat juga akan membantu awak merencanakan manuver yang lebih aman.

Stasiun antariksa dan ambisi China

Tiangong adalah pos luar angkasa yang terdiri atas tiga modul dan mencapai konfigurasi dasarnya pada 2022. Stasiun ini menampung tiga astronaut dalam misi enam bulan dan dapat mendukung enam orang selama masa pergantian awak yang singkat. Massanya sekitar seperlima massa Stasiun Luar Angkasa Internasional. Para perencana program telah membahas penambahan modul serta teleskop antariksa besar yang akan terbang di orbit terdekat untuk keperluan servis. China telah menyampaikan target untuk mendaratkan astronaut di Bulan sekitar 2030 dan memberi sinyal akan menyambut pengunjung internasional di Tiangong, termasuk rencana penerbangan seorang astronaut Pakistan.

Merancang operasi di orbit yang padat

Mengoperasikan stasiun di jalur orbit yang ramai membutuhkan perlindungan dan prosedur berlapis. Tiangong menggunakan pelindung untuk memecah partikel kecil sebelum menghantam dinding bertekanan. Awak memasang pelat tambahan saat melakukan aktivitas luar wahana seiring perkembangan perangkat keras. Pemeriksaan rutin pada bagian sensitif, termasuk jendela, juga menjadi bagian dari kegiatan sehari-hari. Ketahanan turut bergantung pada operasi. Menjaga wahana kepulangan tetap merapat, mempertahankan kemampuan peluncuran penyelamatan cepat, dan mengelola persediaan untuk menghadapi masa singkat dengan enam orang di dalam stasiun, semuanya memberi ruang cadangan bagi program.

Langkah selanjutnya bagi Shenzhou 20 dan operasi stasiun

Untuk saat ini, Shenzhou 20 tetap berada di orbit dan terpasang pada Tiangong. Badan tersebut mengatakan wahana itu akan digunakan untuk mendukung eksperimen di orbit. Setelah tugasnya selesai, pengendali diperkirakan akan mengarahkannya untuk masuk kembali secara terkendali di atas wilayah laut terpencil. Ini merupakan cara standar untuk membuang kapsul awak dengan aman dan mencegah bertambahnya sampah antariksa. Para pengelola akan menyesuaikan rencana tersebut dengan ketersediaan port untuk memastikan ada ruang bagi wahana kargo yang datang dan Shenzhou 22 tanpa awak.

Jadwal penting untuk dicermati

Tonggak penting berikutnya adalah peluncuran dan perapatan Shenzhou 22 tanpa awak, serta penurunan Shenzhou 20 dari orbit pada waktunya. Perapatan Shenzhou 22 yang berhasil akan memulihkan jalur evakuasi bagi awak yang kini berada di stasiun. Penerbangan logistik akan terus memasok bahan bakar, makanan, dan perlengkapan penelitian ke Tiangong. Program ini mempertahankan opsi peluncuran darurat jika bantuan cepat dibutuhkan.

Pernyataan dari misi

Setelah mendarat, komandan misi Chen Dong merenungkan pengalaman tersebut dan alasan para awak menerima risiko yang menyertai penerbangan antariksa.

Jalan penjelajahan manusia di antariksa tidaklah mulus. Jalan itu penuh kesulitan dan tantangan, dan itulah pula alasan kami memilih untuk menempuhnya.

Para pengelola program juga merangkum prinsip yang mereka pegang. Kantor Rekayasa Antariksa Berawak China menyebut keputusan mereka selama insiden ini sebagai mengutamakan nyawa dan keselamatan.

Poin Utama

• Kapsul kepulangan Shenzhou 20 mengalami retakan kecil pada jendela, kemungkinan akibat sampah antariksa.
• China menunda kepulangan yang dijadwalkan pada 5 November dan membawa awak pulang dengan Shenzhou 21 pada 14 November.
• Awak mendarat di lokasi Dongfeng, Mongolia Dalam, setelah 204 hari di orbit.
• Shenzhou 20 tetap terpasang pada Tiangong untuk mendukung pekerjaan di orbit dan akan dikeluarkan dari orbit nanti.
• Tiangong untuk sementara tidak memiliki wahana penyelamat yang merapat. Shenzhou 22 akan diluncurkan tanpa awak untuk menyediakan wahana pengganti.
• Kasus ini menyoroti bahaya yang kian meningkat dari serpihan kecil yang tidak dapat dilacak.
• China berencana memperluas Tiangong dan mempertahankan keberadaan awak secara berkelanjutan, sembari mengejar target pendaratan di Bulan.