China Akan Memulangkan Shenzhou 20 yang Rusak Tanpa Awak Setelah Jendelanya Retak

Kemunduran langka di tengah misi dan hantaman debris yang cepat

China akan mengirim wahana antariksa Shenzhou 20 yang rusak kembali ke Bumi tanpa astronaut di dalamnya untuk menjalani pemeriksaan mendetail, setelah jendela yang retak memaksa program penerbangan antariksa berawak negara itu mengambil keputusan batal pulang di tengah misi untuk pertama kalinya. Keputusan ini diambil setelah sepekan operasi darurat di sekitar stasiun antariksa Tiangong untuk membawa pulang awak dengan selamat dan memulihkan wahana penyelamat bagi tim yang masih berada di orbit.

Anomali itu terdeteksi pada 5 November saat pemeriksaan rutin menjelang pelepasan wahana. Para astronaut melihat cacat kecil di tepi jendela kapsul kepulangan. Citra dari berbagai sudut dan kamera eksternal di Tiangong kemudian menunjukkan bahwa itu benar-benar retakan, bukan residu di permukaan. Para insinyur menilai kepulangan dengan awak memiliki risiko yang tidak dapat diterima, sebab retakan pada kapsul bertekanan yang digunakan untuk memasuki kembali atmosfer dapat merambat akibat tekanan dan panas.

Tiga astronaut Shenzhou 20 baru saja menyelesaikan giliran tugas selama enam bulan di Tiangong. Alih-alih berangkat sesuai rencana, mereka menunggu sembilan hari sampai wahana pengganti tiba, lalu menaiki Shenzhou 21 untuk perjalanan pulang. Pendaratan mereka di lokasi Dongfeng, Mongolia Dalam, mengakhiri masa tinggal berkelanjutan terlama awak China di orbit sejauh ini, yakni sedikit lebih dari 200 hari.

Shenzhou 20 yang rusak masih tertambat di stasiun. Wahana itu akan diperintahkan untuk melepaskan diri dan memasuki kembali atmosfer tanpa awak agar para insinyur dapat mengkaji perilaku jendela yang retak selama fase-fase kepulangan yang mengalami tekanan tinggi serta mengumpulkan data penerbangan untuk rancangan mendatang. Ji Qiming, juru bicara Badan Antariksa Berawak China, mengatakan wahana tersebut akan kembali tanpa awak dan menghasilkan pengukuran berharga selama penerbangan yang tidak bisa diperoleh dengan cara lain.

Temuan para insinyur pada jendela

Pejabat program mengatakan penyebabnya kemungkinan adalah serpihan kecil debris antariksa. Bahkan partikel yang lebih kecil daripada sebutir pasir dapat menghantam dengan kecepatan relatif beberapa kilometer per detik di orbit rendah Bumi. Energi yang dilepaskan saat tumbukan cukup untuk membuat kaca dan logam terkelupas atau retak. Menurut tim desain wahana antariksa, jendela Shenzhou 20 mengalami retakan menembus ketebalan material, dari permukaan dalam hingga permukaan luarnya, yang terlihat di dekat tepi jendela pandang.

Jia Shijin, kepala perancang sistem wahana antariksa berawak China di Akademi Teknologi Antariksa China, menjelaskan penilaian dan risiko bagi awak. Ia mengatakan para spesialis material kaca meninjau foto dan video yang direkam di dalam kabin serta oleh kamera lengan robotik Tiangong. Temuan mereka mendorong keputusan untuk membatalkan rencana kepulangan semula.

Penilaian awal kami adalah bahwa serpihan debris antariksa itu berukuran kurang dari 1 milimeter, tetapi melaju sangat cepat. Retakan yang ditimbulkan memanjang lebih dari satu sentimeter. Kami tidak dapat memeriksanya secara langsung di orbit, jadi kami akan mengkajinya dengan saksama saat Shenzhou 20 kembali.

Rangkaian jendela pada wahana berawak biasanya terdiri atas beberapa panel dan lapisan pengaman redundan. Jendela Shenzhou memiliki struktur tiga lapis, dengan elemen pelindung panas di bagian luar yang harus menahan panas ekstrem saat memasuki kembali atmosfer, dengan suhu yang dapat melebihi 1.000 derajat Celsius. Retakan yang menembus salah satu panel menghilangkan margin keselamatan yang diandalkan perancang untuk kepulangan dalam kondisi bertekanan. Tim di darat juga memodelkan skenario terburuk, ketika retakan dapat membesar saat memasuki kembali atmosfer, menyebabkan hilangnya tekanan, dan membuat gas berkecepatan tinggi menerobos masuk ke kabin. Dalam skenario itu, sistem penunjang kehidupan dapat kewalahan dalam hitungan detik. Risiko tersebut tidak dapat diterima.

Bagaimana keadaan darurat ini berlangsung

Dalam 12 jam setelah retakan dipastikan, pusat kendali misi menunda kepulangan Shenzhou 20 dan beralih ke prosedur darurat. Awak tetap berada di Tiangong sambil menunggu wahana pulang yang aman. Saat Shenzhou 21 tiba membawa awak pengganti, China melakukan pergantian yang jarang terjadi. Para astronaut yang akan mengakhiri tugas menggunakan wahana baru untuk pulang, sehingga tim yang baru datang tidak memiliki wahana penyelamat yang siap digunakan.

Untuk menutup kekosongan itu, program antariksa mempercepat rencana siaganya. Pada 25 November, hanya 20 hari setelah penundaan diumumkan, roket Long March 2F meluncurkan Shenzhou 22 tanpa awak. Wahana itu menyelesaikan pertemuan dan penambatan otomatis hanya beberapa jam setelah peluncuran, sehingga memulihkan opsi penyelamatan bagi tiga astronaut yang kini berada di Tiangong. Misi tersebut juga mengirimkan pasokan tambahan dan peralatan khusus untuk menangani jendela pandang yang rusak saat teknisi menyiapkan Shenzhou 20 untuk keberangkatan.

Mengapa debris kecil dapat menimbulkan masalah besar

Benda-benda di orbit rendah Bumi bergerak cepat, sekitar 7 hingga 8 kilometer per detik. Saat dua benda bertemu dari sudut yang berbeda, kecepatan relatifnya bisa lebih tinggi lagi. Bahkan serpihan yang terlalu kecil untuk dilacak dari darat membawa energi kinetik yang sangat besar pada kecepatan tersebut. Partikel di bawah satu milimeter dapat mengikis logam, meretakkan kaca, atau merusak selimut termal. Tumbukan debris yang lebih besar dan terkonfirmasi sebelumnya telah merusak panel surya, melubangi saluran pendingin radiator, dan mengikis jendela wahana antariksa.

Para insinyur merancang wahana antariksa berawak agar mampu menghadapi lingkungan ini. Banyak permukaan dilindungi pelindung berlapis yang dikenal sebagai perisai Whipple. Perisai ini memecah partikel kecil sebelum mencapai badan wahana bertekanan. Jendela menimbulkan tantangan yang lebih besar. Awak membutuhkan pandangan yang jelas untuk proses penambatan dan kesadaran situasional, sehingga jendela tidak dapat ditutupi pelindung yang rapat. Sebagai gantinya, perancang menggunakan panel tebal berlapis-lapis dari material yang diperkuat, menambahkan penutup pelindung saat pandangan tidak diperlukan, serta membatasi ukuran dan jumlah jendela. Meski ada langkah-langkah ini, partikel yang melaju dengan arah atau kecepatan tertentu tetap dapat menimbulkan kerusakan.

Jaringan pemantauan melacak lebih dari tiga puluh ribu objek yang cukup besar untuk didata. Jutaan serpihan yang lebih kecil terlalu kecil untuk dilacak, tetapi tetap mampu menimbulkan kerusakan. Debris berasal dari tahap roket yang sudah tidak digunakan, satelit lama, serpihan akibat tabrakan, dan mikrometeoroid alami berukuran kecil. Perserikatan Bangsa-Bangsa dan badan antariksa nasional mendorong praktik mitigasi debris, seperti menonaktifkan sumber energi yang tersisa, mengendalikan masuknya kembali wahana ke atmosfer pada akhir misi, serta membuang wahana secara bertanggung jawab ke orbit yang sesuai. Meski berbagai langkah ini dilakukan, kepadatan objek di jalur orbit yang populer terus meningkat.

Para penjelajah antariksa mengandalkan kombinasi manuver penghindaran dan pelindung untuk mengurangi risiko. Stasiun dan wahana yang dikunjungi secara rutin menyesuaikan orbit untuk menghindari debris yang terlacak, sementara awak berlindung di kapsul kepulangan saat terjadi konjungsi berisiko. Seruan untuk meningkatkan koordinasi lalu lintas antariksa dan berbagi data semakin menguat dalam beberapa tahun terakhir. China mendorong proyek pengamatan debris bersama mitra dan berinvestasi pada teknologi seperti layar deorbit dan pelacakan presisi untuk menangani ancaman ini.

Keputusan untuk membatalkan kepulangan didasarkan pada keselamatan

Shenzhou 20 kemungkinan mampu menahan tekanan saat memasuki kembali atmosfer dalam kondisi normal, tetapi hal itu tidak dapat dibuktikan di orbit. Pengelola risiko mempertimbangkan kemungkinan sekaligus dampaknya. Kemungkinan retakan membesar secara katastrofik mungkin rendah, tetapi akibatnya akan fatal. Pilihan yang lebih aman adalah menunggu wahana kepulangan yang laik, lalu menerbangkan wahana yang rusak pulang tanpa awak.

Komandan misi Chen Dong menanggapi pertimbangan tersebut setelah mendarat. Ia menyebut peristiwa ini sebagai bukti bahwa penjelajahan membutuhkan disiplin dan kesabaran.

Perjalanan penjelajahan manusia di antariksa tidaklah mulus dan penuh kesulitan serta tantangan.

Untuk pertama kalinya dalam program stasiun antariksa China, awak yang mengakhiri tugas kembali ke Bumi dengan wahana yang bukan mereka gunakan untuk berangkat. Operasi ini memperpanjang misi mereka selama sembilan hari, mencetak rekor durasi nasional baru, dan menguji prosedur peluncuran serta pendaratan darurat yang akan menjadi bagian standar dari pedoman bagi awak mendatang.

Proses kepulangan tanpa awak dan pemeriksaan

Dalam beberapa hari atau pekan mendatang, pengendali penerbangan akan melakukan pemeriksaan standar terhadap Shenzhou 20, menutup palka, lalu memerintahkan wahana itu melepaskan diri dari Tiangong. Wahana antariksa tersebut akan melakukan pembakaran deorbit untuk keluar dari orbit dan memasuki kembali atmosfer melalui koridor yang telah ditentukan. Tim pemulihan di area pendaratan Dongfeng, Gurun Gobi, akan mengamankan kapsul setelah wahana mendarat dengan parasut.

Para insinyur menginginkan lebih dari sekadar pengamatan lebih dekat. Mereka berupaya mengumpulkan data realistis tentang perilaku jendela yang retak saat memasuki kembali atmosfer. Sensor suhu, tekanan, dan getaran dapat mencatat respons retakan terhadap paparan panas, beban udara, dan tekanan akustik. Ji Qiming mengatakan kepulangan itu akan menghasilkan data eksperimen paling autentik. Pernyataan ini mengindikasikan tim akan membandingkan beban nyata saat memasuki kembali atmosfer dengan model dan pengujian di darat. Informasi semacam ini memperkuat rancangan mendatang dan menyempurnakan aturan penerbangan untuk anomali langka tetapi serius.

Setelah berada di laboratorium terkendali, para spesialis dapat mengukur bentuk retakan, menganalisis residu di lokasi tumbukan, dan memeriksa apakah retakan merambat saat wahana turun. Para penyelidik juga akan meninjau catatan pembuatan rangkaian jendela dan proses pemasangannya untuk mengesampingkan kemungkinan cacat tersembunyi yang tidak terkait dengan debris orbit.

Operasi di Tiangong dan peran wahana penyelamat

Dengan Shenzhou 22 kini tertambat, awak yang sedang bertugas memiliki opsi untuk menyelamatkan diri jika terjadi masalah medis atau keadaan darurat lain. Stasiun antariksa yang menjalankan misi berdurasi panjang selalu memasangkan awak dengan kapsul kepulangan yang siap digunakan. Kapsul ini berfungsi sebagai sekoci penyelamat, taksi, dan pelindung panas yang menunggu berbulan-bulan sebelum menempuh perjalanan singkat pulang. Tiangong dapat menampung enam astronaut saat pergantian awak, tetapi sistem penunjang kehidupannya dirancang untuk tiga orang selama masa tinggal yang panjang. Memastikan wahana kepulangan yang sehat tetap tertambat merupakan bagian utama dari pola operasi tersebut.

China menyiagakan satu wahana antariksa Shenzhou dan satu roket Long March 2F. Sistem ini dirancang agar dapat segera diluncurkan, serupa dengan cara Rusia dan Amerika Serikat menyiagakan wahana Soyuz dan wahana berawak untuk menghadapi keadaan darurat. Peluncuran cepat Shenzhou 22 menunjukkan kesiapan tersebut. Misi itu juga menjalankan tugas pengiriman logistik, dengan membawa peralatan, suku cadang, dan eksperimen untuk menjaga produktivitas stasiun.

Bagaimana misi lain menangani kejadian serupa

Sejarah penerbangan antariksa memiliki sejumlah kejadian serupa yang menegaskan kebijaksanaan keputusan terkait Shenzhou 20. Pada 2022, sebuah mikrometeoroid melubangi saluran pendingin pada Soyuz Rusia yang tertambat di Stasiun Antariksa Internasional. Awak yang seharusnya pulang dengan wahana itu tetap berada di orbit hingga Soyuz pengganti diluncurkan tanpa awak. Astronaut NASA Frank Rubio dan dua kosmonaut kembali dengan selamat setelah menjalani misi yang diperpanjang.

Dalam kejadian terpisah, uji terbang kapsul awak Amerika mengalami masalah pada pendorong dan sistem propulsi, sehingga dua astronaut tertahan di Stasiun Antariksa Internasional jauh lebih lama dari rencana. Mereka bergabung dalam kegiatan awak yang sudah menetap sementara tim di darat merancang cara aman untuk memulangkan mereka. Dalam kedua kasus, kehati-hatian dan redundansi, bukan tekanan jadwal, menentukan keputusan. Logika yang sama berlaku pada Shenzhou 20.

Hal yang perlu dicermati dalam beberapa bulan mendatang

Tahapan berikutnya adalah kepulangan Shenzhou 20 tanpa awak dan analisis pascapenerbangan, operasi berkelanjutan dengan Shenzhou 22 sebagai wahana penyelamat, serta kegiatan sains dan pemeliharaan rutin di Tiangong. Awak yang diluncurkan dengan Shenzhou 21 mencakup astronaut China termuda sejauh ini. Salah satu anggota awak diperkirakan akan tinggal di antariksa selama lebih dari satu tahun sebagai bagian dari studi biologi dan faktor manusia berdurasi panjang. Rencana itu dapat dilanjutkan karena wahana darurat untuk kepulangan kini kembali tersedia.

Program penerbangan antariksa berawak China belum banyak mengalami kegagalan dalam penerbangan, sehingga peristiwa ini menjadi sorotan. Kejadian ini juga menunjukkan respons yang matang. Tim memprioritaskan keselamatan awak, meluncurkan wahana dengan cepat untuk memulihkan perlindungan stasiun, dan mengubah anomali menjadi kesempatan belajar dengan membawa pulang wahana yang rusak untuk diperiksa secara sistematis. Temuan yang diperoleh kemungkinan akan menjadi masukan bagi desain jendela, pelindung benturan, dan aturan kelayakan penerbangan mendatang, termasuk upaya pendaratan di Bulan yang direncanakan pada paruh kedua dekade ini.

Poin-Poin Utama

• Shenzhou 20 akan kembali ke Bumi tanpa awak setelah jendelanya retak sehingga wahana itu tidak aman untuk memasuki kembali atmosfer dengan awak di dalamnya.
• Astronaut Chen Dong, Chen Zhongrui, dan Wang Jie kembali dengan selamat menggunakan Shenzhou 21 setelah tertunda sembilan hari, sekaligus mencetak rekor durasi nasional baru.
• Peluncuran darurat pada 25 November mengirim Shenzhou 22 tanpa awak ke Tiangong untuk menjadi wahana penyelamat sekaligus mengantarkan peralatan dan pasokan.
• Para insinyur meyakini serpihan debris berukuran di bawah satu milimeter menyebabkan retakan yang menembus panel jendela dan panjangnya lebih dari satu sentimeter.
• Ji Qiming mengatakan kepulangan tanpa awak ini bertujuan mengumpulkan data penerbangan autentik tentang perilaku jendela yang retak saat memasuki kembali atmosfer.
• China akan menganalisis kapsul tersebut setelah mendarat di lokasi Dongfeng untuk menjadi panduan bagi desain dan aturan penerbangan mendatang.
• Insiden ini menyoroti risiko debris yang terus ada di orbit rendah Bumi dan pentingnya rencana penyelamatan awak dalam kondisi siaga.