Begitu dahsyatnya sehingga para ilmuwan di NASA (National Aeronautics and Space Admistration) mulai berpikir untuk memanfaatkannya sebagai tenaga yang bisa ‘melemparkan’ pesawat luar angkasa ke luar atmosfer bumi! Kenapa sampai muncul ide ini? Bukankah mesin roket yang biasanya digunakan untuk mengirim pesawat-pesawat ke luar bumi sudah cukup berhasil? Sebenarnya semua mesin roket yang sudah digunakan maupun yang sedang dikembangkan saat ini tetap membutuhkan bahan khusus sebagai pendorongnya. Bahan-bahan propellant ini bisa berupa bahan kimia seperti yang sudah banyak digunakan, bisa juga berupa hasil reaksi fusi nuklir yang teknologinya dikembangkan di awal abad 21 ini. Ada lagi berbagai teknologi inovatif seperti light propulsion dan antimatter propulsion.
Penggunaan propellant ini sebenarnya sangat membatasi kecepatan dan jarak maksimum yang dapat dicapai pesawat. Karena itulah muncul ide untuk mengirimkan pesawat luar
angkasa menggunakan teknologi yang sama sekali tidak melibatkan propellant. Sistem apa yang bisa ‘melemparkan’ pesawat yang begitu besar dan berat ke luar angkasa tanpa menggunakan propellant sama sekali? Hanya Elektromagnetika yang bisa menjawabnya!
Elektromagnetika merupakan penggabungan listrik dan magnet. Sewaktu kita mengalirkan listrik pada sebuah kawat kita bisa menciptakan medan magnet. Listrik dan magnet benar-benar tidak terpisahkan kecuali dalam superkonduktor tipe I yang menunjukkan Efek Meissner (bahan superkonduktor dapat meniadakan medan magnet sampai pada batas tertentu). Ini bisa dibuktikan dengan cara meletakkan kompas di dekat kawat tersebut. Jarum penunjuk pada kompas akan bergerak karena kompas mendeteksi adanya medan magnet. Elektromagnetika
sudah banyak dimanfaatkan dalam membuat mesin motor, kaset, video, speaker (alat pengeras suara), dan sebagainya. Sekarang giliran proyek luar angkasa yang ingin memanfaatkan kedahsyatannya!
David Goodwin dari Office of High Energy and Nuclear Physics di Amerika adalah orang yang mengusulkan ide electromagnetic propulsion ini. Saat sebuah elektromagnet didinginkan sampai suhu sangat rendah terjadi sesuatu yang ‘tidak biasa’. Jika kita mengalirkan listrik pada magnet yang super dingin tersebut kita bisa mengamati terjadinya getaran (vibration) selama beberapa nanodetik (1nanodetik = 10-9 detik) sebelum magnet itu menjadi superkonduktor. Menurut Goodwin, walaupun getaran ini terjadi hanya selama beberapa nanodetik saja, kita tetap dapat memanfaatkan keadaan unsteady state (belum tercapainya keadaan tunak) ini. Jika getaran-getaran yang tercipta ini dapat diarahkan ke satu arah yang sama maka kita bisa mendapatkan kekuatan yang cukup untuk ‘melempar’ sebuah pesawat ruang angkasa. Kekuatan ini tidak hanya cukup untuk ‘melempar’ secara asal-asalan, tetapi justru pesawat ruang angkasa bisa mencapai jarak maksimum yang lebih jauh dengan kecepatan yang lebih tinggi dari segala macam pesawat yang menggunakan propellant.
Untuk menerangkan idenya, Goodwin menggunakan kumparan kawat (solenoid) yang disusun dari kawat magnet superkonduktor yang dililitkan pada batang logam berbentuk silinder. Kawat magnetik yang digunakan adalah logam paduan niobium dan timah. Elektromagnet ini menjadi bahan superkonduktor setelah didinginkan menggunakan helium cair sampai temperatur 4 K (-269oC). Pelat logam di bawah solenoida berfungsi untuk memperkuat getaran yang tercipta. Supaya terjadi getaran dengan frekuensi 400.000 Hz, perlu diciptakan kondisi asimetri pada medan magnet. Pelat logam (bisa terbuat dari bahan logam aluminium atau tembaga) yang sudah diberi tegangan ini diletakkan secara terpisah (isolated) dari sistem solenoida supaya tercipta kondisi asimetri.
Selama beberapa mikrodetik sebelum magnet mulai berosilasi ke arah yang berlawanan, listrik yang ada di pelat logam harus dihilangkan. Tantangan utama yang masih harus diatasi adalah teknik untuk mengarahkan getaran-getaran yang terbentuk pada kondisi unsteady ini supaya semuanya bergerak pada satu arah yang sama. Untuk itu kita membutuhkan alat
semacam saklar (solid-state switch) yang bisa menyalakan dan mematikan listrik 400.000 kali per detik (yaitu sesuai dengan frekuensi getaran). Solid-state switch ini pada dasarnya bertugas untuk mengambil energi dari keadaan tunak dan mengubahnya menjadi pulsa listrik kecepatan tinggi (dan mengandung energi tinggi) sampai 400.000 kali per detiknya.
Energi yang digunakan untuk sistem elektromagnetik ini berasal dari reaktor nuklir (300 kW) milik NASA. Reaktor ini menghasilkan energi panas melalui reaksi fisi nuklir. Reaksi fisi nuklir ini melibatkan proses pembelahan atom yang disertai radiasi sinar gamma dan pelepasan kalor (energi panas) dalam jumlah sangat besar. Reaktor nuklir yang menggunakan ¾ kg uranium (U-235) bisa menghasilkan kalor yang jumlahnya sama dengan kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 juta galon bensin (3,8 juta liter). Energi panas yang dihasilkan
reaktor nuklir ini kemudian dikonversi menjadi energi listrik yang bisa digunakan untuk sistem electromagnetic propulsion ini. Ketika digunakan dalam pesawat luar angkasa, ¾ kg uranium sama sekali tidak memakan tempat karena hanya membutuhkan ruangan sebesar bola baseball. Dengan massa dan kebutuhan ruang yang jauh lebih kecil dibandingkan mesin roket yang biasanya digunakan untuk mengirim pesawat ke luar angkasa, pesawat yang menggunakan sistem elektromagnetik ini dapat mencapai kecepatan maksimal yang jauh lebih tinggi
sehingga bisa mencapai lokasi yang lebih jauh pula.
Menurut Goodwin pesawat dengan teknologi elektromagnetik ini dapat mencapai titik heliopause yang merupakan tempat pertemuan angin yang berasal dari matahari (solar wind) dengan angin yang berasal dari bintang di luar sistem tatasurya kita (interstellar solar wind). Heliopause terletak pada jarak sekitar 200 AU (Astronomical Unit) dari matahari. 1 AU merupakan jarak rata-rata bumi dari matahari yaitu sekitar 1,5.108 km. Planet terjauh dalam sistem tatasurya kita saja hanya berjarak 39,53 AU dari matahari. Semua pesawat luar angkasa yang menggunakan propellant tidak bisa mencapai jarak sejauh itu!
Tentu saja pesawat yang dipersenjatai elektromagnetik yang dahsyat ini masih sangat jauh dari sistem ideal yang kita inginkan. Karena walaupun pesawatnya bisa mencapai kecepatan sangat tinggi, kecepatan itu masih sangat kecil dibandingkan kecepatan cahaya (300.000 km per detik). Kecepatan maksimum yang bisa dicapai sistem ini masih di bawah 1% kecepatan cahaya. Padahal bintang yang terdekat dengan sistem tatasurya kita berada pada jarak lebih dari 4 tahun cahaya (1 tahun cahaya = 300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 24 jam/hari x 365 hari/tahun = 9,4608.1012 km). Perjalanan terjauh yang pernah ditempuh manusia adalah 400.000 km (yaitu perjalanan ke bulan).
Jika kita ingin mengirim pesawat tanpa awak pun kita masih membutuhkan ratusan tahun sebelum pesawat tersebut bisa mencapai bintang terdekat. Itu pun karena pesawatnya menggunakan teknologi elektromagnetik! Dengan pesawat yang menggunakan propellant bahan kimia kita baru bisa mencapai bintang terdekat dalam waktu puluhan ribu tahun. Jika kita ingin mencapai bintang terdekat dalam waktu lebih cepat seperti dalam film Star Trek kita membutuhkan teknologi yang bisa melampaui kecepatan cahaya. Selama teknologi itu masih
belum bisa dikembangkan, kita bisa memanfaatkan dulu teknologielektromagnetik yang ternyata memberikan alternatif yang cukup menjanjikan walaupun belum bisa mewujudkan impian kita untuk menjelajahi jagad raya.
Senin, November 01, 2010
Efek foto listrik
Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.
Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.
Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai
Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.
Arthur Holly Compton
Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton, sesuai dengan nama penemunya, yaitu Arthur Holly Compton.
Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai
Dimana m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.
Arthur Holly Compton
Kamis, September 30, 2010
Lampu LED surya yang efisien dan berwawasan lingkungan
Ada dua masalah yang kami harus tuntaskan supaya manusia menikamti pertumbuhan berkesinambungan, yakni menghentikan memburuknya perubahan iklim dan pengembangan sumber energi baru. Manusia sedang melihat energi solar sebagai solusi utama untuk kedua masalah itu. Energi surya bebas gas rumah kaca dan bisa dioperasi dimana saja tanpa biaya tinggi. Baru baru ini, sebuah tim ilmuwan Korea mengembangkan lampu generasi penerus yang mengkombinasikan energi surya dan teknologi LED. Hari ini, peneliti Yun Seok-jin dari lembaga teknolgi dan ilmu pengetahuan Korea menjelaskan tentang Lampu LED Surya.
Senin, September 27, 2010
Sumber Bunyi
Sumber bunyi (berupa benda-benda yang bergetar) terbagi tiga, yaitu dawai (senar/tali) pipa organa terbuka dan pipa organa tertutup.
SYARAT NADA DASAR ( fo ) PIPA ORGANA TERBUKA =
NADA DASAR ( fo ) DAWAI
L = (n+1/2) l untuk fo Þ n = 0 => L = 1/2 l
Gbr fo dawai
Gbr fo pipa organa terbuka
SYARAT NADA DASAR PIPA ORGANA TERTUTUP
L = (2n+1) l untuk fo ® n = 0 Þ L = ¼l
4
Gbr fo pipa organa tertutup
Gbr gelombang
PERBANDINGAN FREKUENSI NADA-NADA PADA SUMBER BUNYI
Dawai : fo : f1 : f2 = 1: 2 :3 ...
Pipa Organa Terbuka (POB) : fo : f1 : f2 = 1 :2 :3 ...
Pipa Organa Tertutup (POT) : fo : f1 : f2 = 1 : 3 : 5 ...
Catatan : - pada dawai, bagian yang dijepit/ditekan selalu timbul
simpul (s) gelombang. Jadi p < s.
- pada pipa organa, bagian terbuka selalu timbul perut (p)
gelombang sedangkan bagian terlutup selalu timbul simpul
(s) gelombang. Jadi p > s (POB) ; p = s (POT)
- f1 disebut nada atas 1 f2 disebut nada atas 2 dst
SYARAT NADA DASAR ( fo ) PIPA ORGANA TERBUKA =
NADA DASAR ( fo ) DAWAI
L = (n+1/2) l untuk fo Þ n = 0 => L = 1/2 l
Gbr fo dawai
Gbr fo pipa organa terbuka
SYARAT NADA DASAR PIPA ORGANA TERTUTUP
L = (2n+1) l untuk fo ® n = 0 Þ L = ¼l
4
Gbr fo pipa organa tertutup
Gbr gelombang
PERBANDINGAN FREKUENSI NADA-NADA PADA SUMBER BUNYI
Dawai : fo : f1 : f2 = 1: 2 :3 ...
Pipa Organa Terbuka (POB) : fo : f1 : f2 = 1 :2 :3 ...
Pipa Organa Tertutup (POT) : fo : f1 : f2 = 1 : 3 : 5 ...
Catatan : - pada dawai, bagian yang dijepit/ditekan selalu timbul
simpul (s) gelombang. Jadi p < s.
- pada pipa organa, bagian terbuka selalu timbul perut (p)
gelombang sedangkan bagian terlutup selalu timbul simpul
(s) gelombang. Jadi p > s (POB) ; p = s (POT)
- f1 disebut nada atas 1 f2 disebut nada atas 2 dst
3 Kata Sakti
Mungkin kita menganggapnya sepele, tapi justru hampir tiap hari kita lupa bahkan tak ingat lagi untuk mengucapkannya.
Tiga kata itu ialah : Terimakasih, Maaf, dan Tolong.
Terimakasih
Manakala seseorang memberikan bantuan atau pertolongan kepada kita, sekecil apapun bentuknya, usahakan selalu mengucapkan "terimakasih" kepadanya.
Ini bukan hanya sebuah etika, namun merupakan bentuk penghargaan kita atas apa yg telah mereka berikan kpd kita.
Maaf
Wajib kita ucapkan sewaktu kita berbuat salah.
Berat memang terutama bagi kita yg punya gengsi tinggi.
Karena menyangkut harga diri.
Mengucapkan "maaf" kpd seseorang bukan berarti harga diri kita rendah.
Ingat, rendah hati tidaklah sama dengan rendah diri.
Orang yg rendah hati tentunya akan lebih mempesona siapapun.
Tolong
Rasanya sudah agak jarang saya dengar orang menyebutkan embel- embel "tolong" saat mereka minta bantuan, waktu, maupun jasa kpd orang lain.
Misalnya saja dalam hal yg kecil seperti meminta bantuan untuk mengambilkan air, membuang sampah, mengangkat jemuran.
Akan lebih merasa dihargai orang yg kita suruh tersebut apabila kita juga menyisipkan kata "tolong...".
Tiga kalimat kecil yang kelihatannya sepele memang, tapi cukup sakti untuk mengubah suasana hati dan pribadi seseorang.
Dan juga tak mudah untuk lidah kita mengucapkannya apabila kita tak terbiasa.
Mengapa tidak dari sekarang kita membiasakannya??
Ucapkanlah kepada siapapun, anak kita, orangtua, istri, suami, teman bahkan musuh sekalipun.
Dan lihatlah..... bagaimana reaksi mereka....
Juga apa yg kita rasakan saat kita mengucapkannya dengan ikhlas dan tulus....
(Semoga hari ini lebih baik dari kemarin, dan esok lebih cerah dari sekarang...)
Tiga kata itu ialah : Terimakasih, Maaf, dan Tolong.
Terimakasih
Manakala seseorang memberikan bantuan atau pertolongan kepada kita, sekecil apapun bentuknya, usahakan selalu mengucapkan "terimakasih" kepadanya.
Ini bukan hanya sebuah etika, namun merupakan bentuk penghargaan kita atas apa yg telah mereka berikan kpd kita.
Maaf
Wajib kita ucapkan sewaktu kita berbuat salah.
Berat memang terutama bagi kita yg punya gengsi tinggi.
Karena menyangkut harga diri.
Mengucapkan "maaf" kpd seseorang bukan berarti harga diri kita rendah.
Ingat, rendah hati tidaklah sama dengan rendah diri.
Orang yg rendah hati tentunya akan lebih mempesona siapapun.
Tolong
Rasanya sudah agak jarang saya dengar orang menyebutkan embel- embel "tolong" saat mereka minta bantuan, waktu, maupun jasa kpd orang lain.
Misalnya saja dalam hal yg kecil seperti meminta bantuan untuk mengambilkan air, membuang sampah, mengangkat jemuran.
Akan lebih merasa dihargai orang yg kita suruh tersebut apabila kita juga menyisipkan kata "tolong...".
Tiga kalimat kecil yang kelihatannya sepele memang, tapi cukup sakti untuk mengubah suasana hati dan pribadi seseorang.
Dan juga tak mudah untuk lidah kita mengucapkannya apabila kita tak terbiasa.
Mengapa tidak dari sekarang kita membiasakannya??
Ucapkanlah kepada siapapun, anak kita, orangtua, istri, suami, teman bahkan musuh sekalipun.
Dan lihatlah..... bagaimana reaksi mereka....
Juga apa yg kita rasakan saat kita mengucapkannya dengan ikhlas dan tulus....
(Semoga hari ini lebih baik dari kemarin, dan esok lebih cerah dari sekarang...)
Resonansi suara : gitar dan roket
Ketika pesawat luar angkasa melesat dari landasannya di Kennedy Space Center, suaranya sangat menggelegar. Beberapa kilometer darinya, para penonton harus memegang erat bangkunya karena getaran suara yang dihasilkan begitu besar sampai terasa menembus daging dan tulang.
Akhir-akhir ini, artis musik country Clint Black merekam pesan-pesan dari masyarakat untuk NASA. Menurut Black, peluncuran tersebut mengingatkannya pada sesuatu yaitu dirinya sendiri.
"Tahukah Anda bahwa gitar saya ini seperti roket," katanya. Sekedar pamer untuk menunjukkan pamornya? Tidak, memang antara gitar dan roket memiliki persamaan secara ilmiah. Gitar milik Black memiliki sifat-sifat fisika mirip roket.
"Keduanya beresonansi," kata Rodney Rocha, seorang insinyur luar angkasa di Johnson Space Center (JSC) NASA di Houston. "Ketika Anda memegang gitar akustik," kata Black sambil mendemonstrasikannya, "Pertama kali yang Anda lihat dengan jelas adalah bentuk badan yang berisi rongga udara. Bentuk ruangan tersebut didesain untuk berbunyi karena getaran senar."
Saat ia memetik senar untuk nada E maka badan gitar bergetar menghasilkan suara dengan frekuensi untuk nada E juga. "Kami menyebutnya resonansi dan hal tersebut adalah bagian utama penghasil gitar hebat," kata Black.
Resonansi mungkin baik untuk gitar tapi bisa menyebabkan kecelakaan dalam pesawat," kata Rocha. "Ketika pesawat naik, mesin utamanya akan bersuara sangat keras sehingga orang yang berada dekat landasan dapat terbunuh, bukan karena panasnya tapi karena hebatnya getaran suara yang dihasilkan mesin," katanya. Mesin tersebut akan menggerakkan pesawat dengan kekuatan yang luar biasa. Getaran yang dihasilkannya juga akan masuk ke dalam ruangan-ruangan di dalam pesawat termasuk bagasinya.
"Kami tidak dapat membiarakan suara ini menghasilkan resonansi yang terlalu besar," kata Rocha. Jika hal tersebut terjadi, suara akan diperkuat sehingga getaran juga bertambah besar. Baut dan sekrup bisa jadi terlepas, dindingnya sobek, dan sendi-sendinya lepas. "Hal tersebut benar-benar akan menggagalkan misi," kata Rocha.
Bukan hanya mesin, satu-satunya penghasil suara. Setelah naik, roket akan mendorong pesawat melalui atmosfer memasuki luar angkasa. Menembus udara menghasilkan gangguan aerodinamik yang besar yang akan menggetarkan badan pesawat sehingga menghasilkan bunyi. "Anda dapat mendengarnya seperti tabrakan udara di permukaan kaca jendela mobil ketika Anda kendarai," kata Rocha.
Meskipun mencapai luar angkasa yang hampa udara, gangguan tersebut tetap ada. Getarannya dapat dihasilkan saat sebuah pesawat merapat ke wahana lain di luar angkasa atau ketika pesawat mengaktifkan roket pendorong untuk membuat manuver. Setiap mengalami tumbukan atau dorongan, roket lagi-lagi bergetar.
Menurut Rocha, tujuan para insinyur adalah memastikan getaran ini hilang secepatnya sebelum sempat merusak. Dalam bahasa musik, pembuat desain roket harus membatasi sustain.
Ketika Black membunyikan senar gitarnya, suara yang dihasilkan bertahan lama sebelum akhirnya hilang. "Itulah yang disebut sustain," katanya. Lamanya getaran tergantung bahan pembuat gitarnya. "Perhatikan saja, gitar dibuat dari bahan kayu ringan yang mudah digetarkan," lanjut Black.
Sedangkan roket terbuat dari bahan yang berat dan kaku untuk mencegah resonansi dan mengurangi sustain. Tapi, bukan hanya trik seperti ini yang digunakan untuk mendesain pesawat luar angkasa agar aman. Kadang-kadang mereka memodifikasi bentuk roket, menambahkan penyangga atau mengisi ruang-ruang yang kosong. Tujuannya mencegah getaran yang dihasilkan akibat resonansi.
Mencegah roket agar tidak menghasilkan getaran suara tidaklah mudah karena lebih rumit daripada gitar. Sebuah gitar dibuat dari lusinan bagian yaitu pengatur senar, penjepit, sisi dan permukaan ruang udara, serta umumnya enam senar. Senar menghasilkan enam frekuensi dasar yaitu 82 hertz (Hz), 110 Hz, 147 Hz, 196 Hz, 247 Hz, dan 330 Hz untuk membentuk nada-nada tertentu.
Roket umumnya tersusun atas ribuan bagian. Pesawat luar angkasa mengandung lebih dari satu juta komponen. Seluruh bagian bergetar bersama menghasilkan frekuensi tidak teratur dari gelombang subsonik yang hanya dapat didengar oleh gajah hingga suara melengking seperti suara kapur dipelintir di atas permukaan papan tulis.
Frekuensi mana yang menyebabkan kerusakan? Lalu bagian mana yang paling mudah rusak karena resonansi? Bagaimana Anda dapat mencegah timbulnya suara akibat resonansi yang dihasilkan alat yang rumit ini?
Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, para insinyur NASA telah mengembangkan studio suara untuk pesawat. "Ini adalah ruangan besar di mana kami meletakkan roket dan mengujinya dengan suara gangguan," kata Really. "Salah satu penghasil suara akustik 165 desibel di JSC dapat menghasilkan bunyi gangguan sekuat mesin utama pesawat," katanya.
Dengan mengamati respon komponen-komponen pesawat terhadap suara gangguan tersebut, para insinyur dapat menemukan resonansi dan membuat perubahan untuk mengatasinya. "Komponen -komponen yang paling mudah rusak umumnya memiliki masa yang kecil dan memiliki banyak permukaan mirip sebuah gitar," katanya.
Pengujian akustik merupakan tahapan rutin dalam pembuatan desain roket sejak program Apollo beberapa dekade lalu. "Para insinyur NASA sedang menguji roket Saturnus dengan suara yang keras di laboratorium khusus," kata Rocha, "Baru ketika pesawat menunjukkan kemajuan, kami akan mengujinya dengan metode yang sama."
NASA juga sedang menyiapkan pembuatan pesawat luar angkasa baru, Crew Exploration Vehicle (CEV) untuk membawa astronot ke Bulan dan Mars. "Tentu saja CEV harus diujicoba di dalam kamar suara juga," kata Rocha.
Siapa menyangka bahwa mengendalikan suara seperti yang dilakukan para pemusik merupakan hal penting yang harus dilakukan para ilmuwan pembuat roket. Jika Anda mendengarkan dengan teliti, suara roket yang sedang melesat ke Bulan akan terdengar dalam sustain yang dihasilkan petikan gitar.
Sumber : Kompas (10 November 2005)
Akhir-akhir ini, artis musik country Clint Black merekam pesan-pesan dari masyarakat untuk NASA. Menurut Black, peluncuran tersebut mengingatkannya pada sesuatu yaitu dirinya sendiri.
"Tahukah Anda bahwa gitar saya ini seperti roket," katanya. Sekedar pamer untuk menunjukkan pamornya? Tidak, memang antara gitar dan roket memiliki persamaan secara ilmiah. Gitar milik Black memiliki sifat-sifat fisika mirip roket.
"Keduanya beresonansi," kata Rodney Rocha, seorang insinyur luar angkasa di Johnson Space Center (JSC) NASA di Houston. "Ketika Anda memegang gitar akustik," kata Black sambil mendemonstrasikannya, "Pertama kali yang Anda lihat dengan jelas adalah bentuk badan yang berisi rongga udara. Bentuk ruangan tersebut didesain untuk berbunyi karena getaran senar."
Saat ia memetik senar untuk nada E maka badan gitar bergetar menghasilkan suara dengan frekuensi untuk nada E juga. "Kami menyebutnya resonansi dan hal tersebut adalah bagian utama penghasil gitar hebat," kata Black.
Resonansi mungkin baik untuk gitar tapi bisa menyebabkan kecelakaan dalam pesawat," kata Rocha. "Ketika pesawat naik, mesin utamanya akan bersuara sangat keras sehingga orang yang berada dekat landasan dapat terbunuh, bukan karena panasnya tapi karena hebatnya getaran suara yang dihasilkan mesin," katanya. Mesin tersebut akan menggerakkan pesawat dengan kekuatan yang luar biasa. Getaran yang dihasilkannya juga akan masuk ke dalam ruangan-ruangan di dalam pesawat termasuk bagasinya.
"Kami tidak dapat membiarakan suara ini menghasilkan resonansi yang terlalu besar," kata Rocha. Jika hal tersebut terjadi, suara akan diperkuat sehingga getaran juga bertambah besar. Baut dan sekrup bisa jadi terlepas, dindingnya sobek, dan sendi-sendinya lepas. "Hal tersebut benar-benar akan menggagalkan misi," kata Rocha.
Bukan hanya mesin, satu-satunya penghasil suara. Setelah naik, roket akan mendorong pesawat melalui atmosfer memasuki luar angkasa. Menembus udara menghasilkan gangguan aerodinamik yang besar yang akan menggetarkan badan pesawat sehingga menghasilkan bunyi. "Anda dapat mendengarnya seperti tabrakan udara di permukaan kaca jendela mobil ketika Anda kendarai," kata Rocha.
Meskipun mencapai luar angkasa yang hampa udara, gangguan tersebut tetap ada. Getarannya dapat dihasilkan saat sebuah pesawat merapat ke wahana lain di luar angkasa atau ketika pesawat mengaktifkan roket pendorong untuk membuat manuver. Setiap mengalami tumbukan atau dorongan, roket lagi-lagi bergetar.
Menurut Rocha, tujuan para insinyur adalah memastikan getaran ini hilang secepatnya sebelum sempat merusak. Dalam bahasa musik, pembuat desain roket harus membatasi sustain.
Ketika Black membunyikan senar gitarnya, suara yang dihasilkan bertahan lama sebelum akhirnya hilang. "Itulah yang disebut sustain," katanya. Lamanya getaran tergantung bahan pembuat gitarnya. "Perhatikan saja, gitar dibuat dari bahan kayu ringan yang mudah digetarkan," lanjut Black.
Sedangkan roket terbuat dari bahan yang berat dan kaku untuk mencegah resonansi dan mengurangi sustain. Tapi, bukan hanya trik seperti ini yang digunakan untuk mendesain pesawat luar angkasa agar aman. Kadang-kadang mereka memodifikasi bentuk roket, menambahkan penyangga atau mengisi ruang-ruang yang kosong. Tujuannya mencegah getaran yang dihasilkan akibat resonansi.
Mencegah roket agar tidak menghasilkan getaran suara tidaklah mudah karena lebih rumit daripada gitar. Sebuah gitar dibuat dari lusinan bagian yaitu pengatur senar, penjepit, sisi dan permukaan ruang udara, serta umumnya enam senar. Senar menghasilkan enam frekuensi dasar yaitu 82 hertz (Hz), 110 Hz, 147 Hz, 196 Hz, 247 Hz, dan 330 Hz untuk membentuk nada-nada tertentu.
Roket umumnya tersusun atas ribuan bagian. Pesawat luar angkasa mengandung lebih dari satu juta komponen. Seluruh bagian bergetar bersama menghasilkan frekuensi tidak teratur dari gelombang subsonik yang hanya dapat didengar oleh gajah hingga suara melengking seperti suara kapur dipelintir di atas permukaan papan tulis.
Frekuensi mana yang menyebabkan kerusakan? Lalu bagian mana yang paling mudah rusak karena resonansi? Bagaimana Anda dapat mencegah timbulnya suara akibat resonansi yang dihasilkan alat yang rumit ini?
Untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan tersebut, para insinyur NASA telah mengembangkan studio suara untuk pesawat. "Ini adalah ruangan besar di mana kami meletakkan roket dan mengujinya dengan suara gangguan," kata Really. "Salah satu penghasil suara akustik 165 desibel di JSC dapat menghasilkan bunyi gangguan sekuat mesin utama pesawat," katanya.
Dengan mengamati respon komponen-komponen pesawat terhadap suara gangguan tersebut, para insinyur dapat menemukan resonansi dan membuat perubahan untuk mengatasinya. "Komponen -komponen yang paling mudah rusak umumnya memiliki masa yang kecil dan memiliki banyak permukaan mirip sebuah gitar," katanya.
Pengujian akustik merupakan tahapan rutin dalam pembuatan desain roket sejak program Apollo beberapa dekade lalu. "Para insinyur NASA sedang menguji roket Saturnus dengan suara yang keras di laboratorium khusus," kata Rocha, "Baru ketika pesawat menunjukkan kemajuan, kami akan mengujinya dengan metode yang sama."
NASA juga sedang menyiapkan pembuatan pesawat luar angkasa baru, Crew Exploration Vehicle (CEV) untuk membawa astronot ke Bulan dan Mars. "Tentu saja CEV harus diujicoba di dalam kamar suara juga," kata Rocha.
Siapa menyangka bahwa mengendalikan suara seperti yang dilakukan para pemusik merupakan hal penting yang harus dilakukan para ilmuwan pembuat roket. Jika Anda mendengarkan dengan teliti, suara roket yang sedang melesat ke Bulan akan terdengar dalam sustain yang dihasilkan petikan gitar.
Sumber : Kompas (10 November 2005)
Sabtu, September 25, 2010
Langganan:
Postingan (Atom)