Sampel polimer yang baru saja dikirim ke International Space Station tidak dimaksudkan untuk sekadar diuji di orbit. Material itu justru harus pulang ke Bumi agar para peneliti bisa membedah perubahan yang terjadi setelah menghadapi lingkungan antariksa sesungguhnya.
Cara kerja seperti ini menjadi penting karena data yang dicari bukan hanya perilaku material saat melintas di luar angkasa, tetapi juga jejak kerusakan yang tersisa setelahnya. Bagi Georgia Tech Research Institute atau GTRI, hasil dari sampel yang kembali akan memberi gambaran yang lebih lengkap dibanding pengamatan dari kejauhan saja.
Misi tersebut dijalankan melalui Materials International Space Station Experiment 22 atau MISSE-22. Tim yang dipimpin GTRI bekerja bersama Georgia Tech, Air Force Research Laboratory, University of Texas at El Paso, Hedgefog Research Inc., dan DuPont de Nemours.
Di orbit rendah Bumi, material harus menghadapi serangkaian ancaman sekaligus. Atomic oxygen menjadi salah satu yang paling agresif karena terus menghantam permukaan terbuka pada ketinggian sekitar 100 hingga 1.000 mil.
Paparan itu dapat membuat permukaan material menggelap, menjadi kasar, lalu melemah seiring waktu. Selain itu, selisih suhu antara sisi yang terkena Matahari dan sisi yang berada di bayangan bisa melampaui 300°F dalam satu putaran orbit.
Karena itu, platform uji MISSE-22 dipasang di sisi depan ISS yang menghadap arah gerak stasiun. Posisi ini dipilih agar sampel menerima paparan maksimal dari lingkungan luar angkasa.
Berbeda dari banyak perangkat antariksa yang hanya dirancang untuk satu arah perjalanan, MISSE-22 memang disiapkan agar sampelnya bisa dipulihkan. Di sinilah letak nilai utamanya, karena material yang benar-benar mengalami kondisi orbit dapat dibawa kembali untuk pengujian lanjutan di laboratorium.
Elena Plis, senior research engineer di GTRI, menilai kemampuan membawa pulang sampel merupakan inti dari eksperimen ini. Dengan begitu, peneliti dapat membandingkan hasil pengamatan in-orbit dengan uji laboratorium pada material yang sama.
Dalam misi ini, tim tidak memilih Kapton, film polyimide dari DuPont yang sudah digunakan melapisi wahana antariksa sejak era Apollo. Mereka menguji polymer generasi baru dengan harapan menemukan bahan yang lebih tahan terhadap lingkungan ekstrem.
Pilihan itu juga punya alasan praktis. Jika material pelindung lebih tahan degradasi, insinyur tidak perlu menambah lapisan berat hanya untuk menutup kerusakan material selama operasi di orbit.
Seleksi sampel untuk misi ini pun tidak sederhana. Material harus transparan atau tembus cahaya agar bisa dianalisis secara optik, dan juga harus cukup kuat menahan paparan atomic oxygen tanpa hancur serta menimbulkan debris di sekitar stasiun.
Untuk memantau perubahan material selama berbulan-bulan, tim membangun polariscope khusus yang belum pernah terbang sebelumnya di MISSE. LED di bawah tiap sampel memancarkan cahaya terpolarisasi ke atas melalui material.
Di bagian atas, sistem kamera kecil bergerak dengan jadwal tertentu untuk merekam pola stres di dalam polymer saat lingkungan antariksa bekerja pada sampel. Gambar yang terkumpul dikirim ke Bumi secara berkala, lalu dianalisis dengan algoritma machine learning untuk melacak perubahan distribusi stres internal sepanjang misi.
Pendekatan ini membuat tim bisa membaca bagaimana material bereaksi dari waktu ke waktu di orbit. Saat sampel kembali ke Bumi, data optik dari luar angkasa akan dipasangkan dengan pengujian laboratorium untuk melihat perubahan yang tidak bisa ditangkap lewat uji darat biasa.
Jika hasilnya sesuai harapan, temuan dari misi ini dapat membantu insinyur merancang satelit yang lebih tahan lama tanpa menambah beban pelindung yang berlebihan. Bagi operator komersial maupun pemerintah yang mendorong konstelasi satelit yang lebih besar dan lebih awet, pengurangan satu kilogram pelindung dapat memberi ruang untuk bahan bakar, payload, atau margin struktural.