Fisika Ekstrem

Hambatan terbesar bagi kunjungan makhluk asing ke Bumi bukan terletak pada keinginan untuk datang, melainkan pada jarak antarbintang, kebutuhan bahan bakar, dan batas fisika yang sangat keras. Dalam kajian teknik dirgantara, tiga faktor itulah yang membuat perjalanan lintas bintang nyaris mustahil dilakukan dengan teknologi yang masuk akal saat ini. Jarak menjadi penghalang pertama yang paling jelas. Tidak ada bukti kehidupan cerdas di tata surya, sehingga pengunjung ekstraterestrial, jika ada, harus datang dari sistem bintang lain di galaksi Bima Sakti. Jarak antarbintang yang sulit dijangkau Bintang terdekat dari Matahari, Proxima Centauri, berada sekitar 4,25 tahun cahaya atau kurang lebih 25 triliun mil, setara 40 triliun kilometer. Jika Bumi sebesar kacang polong, jarak itu kira-kira seperti New York ke Sydney, Australia. Itu pun masih hanya bintang terdekat. Karena hanya sebagian kecil bintang yang diperkirakan memiliki kehidupan cerdas, peradaban alien terdekat bila memang ada hampir pasti lebih jauh lagi. Kecepatan tinggi tidak otomatis menyelesaikan masalah Perjalanan antarbintang diperkirakan memakan waktu bertahun-tahun, bahkan mungkin berabad-abad. Semakin lama perjalanan, semakin besar risiko kerusakan fatal atau gangguan sistem, sehingga wahana harus melaju secepat mungkin. Tidak ada objek yang dapat mencapai atau melampaui kecepatan cahaya, sekitar 186.000 mil atau 300.000 kilometer per detik. Namun, sebelum mendekati batas itu, keterbatasan bahan bakar dan risiko kerusakan struktural sudah lebih dulu menjadi kendala utama. Sejumlah kajian cenderung bertemu pada angka sekitar 19.000 mil per detik, atau 30.000 km/detik, sebagai kecepatan jelajah yang realistis. Pada kecepatan itu, perjalanan sejauh 10 tahun cahaya tetap akan memakan waktu sekitar 100 tahun. Mesin pendorong masih menyisakan pekerjaan besar Masalah berikutnya adalah bagaimana mempercepat kapal hingga kecepatan target, lalu memperlambatnya saat tiba. Ruang antarbintang memang tidak memiliki hambatan atmosfer, tetapi ketiadaan medium juga membuat kapal tidak punya bantuan alami untuk deselerasi. Salah satu konsep futuristis memakai berkas laser berkekuatan besar untuk mendorong layar reflektif tipis di kapal. Metode itu tidak membutuhkan bahan bakar di atas wahana, tetapi kebutuhan energi dan infrastrukturnya sangat besar, dan sistem itu tetap tidak menyediakan mekanisme perlambatan. Pendekatan yang lebih praktis adalah roket. Roket menghasilkan dorongan dengan menyemburkan gas buang berkecepatan tinggi ke belakang, dan arah semburan itu juga bisa dibalik untuk memperlambat kapal. Namun, roket harus membawa bahan bakarnya sendiri bersama penumpang, habitat, dan sistem penunjang kehidupan. Beban tambahan itu menuntut bahan bakar tambahan lagi, sehingga kebutuhan total dapat membengkak ekstrem. Kimia, fusi, dan antimateri sama-sama punya batas Propulsi roket terbagi dalam tiga kategori besar. Propulsi kimia, yang dipakai pada semua misi antariksa manusia sejauh ini, hanya memanfaatkan sebagian kecil energi yang tersimpan dalam bahan bakar. Jika roket kimia dipaksa mencapai kecepatan jelajah 19.000 mil per detik, bahan bakar yang dibutuhkan akan melebihi seluruh massa di alam semesta teramati. Antimateri jauh lebih efisien karena ketika antimateri bertemu materi biasa, keduanya saling memusnahkan dan seluruh massanya berubah menjadi energi. Dengan efisiensi seperti itu, kecepatan jelajah sepersepuluh kecepatan cahaya bisa dicapai dengan bahan bakar yang bobotnya kurang dari seperempat total massa kapal. Meski demikian, antimateri sangat sulit diproduksi dan tidak stabil; hingga kini fisikawan partikel hanya menghasilkan kurang dari 20 miliar bagian dari satu gram, dengan masa hidup hanya sepersekian detik dan biaya ratusan juta dolar. Fusi nuklir muncul sebagai alternatif yang lebih masuk akal. Teknologi ini memanen energi dari inti atom, seperti proses yang memberi tenaga pada Matahari, dan secara teori bisa menghasilkan energi 10 juta kali lebih besar per kilogram dibanding roket kimia. Meski begitu, kapal berbasis fusi dengan kecepatan jelajah 19.000 mil per detik masih membutuhkan bahan bakar setara 150 kali massa kapal itu sendiri. Angka ini menunjukkan betapa beratnya biaya fisik untuk mengirim wahana lintas bintang. Ruang antarbintang juga penuh bahaya tersembunyi Masalah tidak berhenti pada mesin. Kapal harus memiliki tangki bahan bakar dan badan wahana yang sangat ringan, tetapi tetap sangat kuat, karena desain struktur menjadi salah satu tantangan terbesar dalam misi semacam ini. Ruang antarbintang tidak benar-benar kosong. Ada atom hidrogen yang tersebar jarang dan butiran debu kosmik mikroskopis, dan pada kecepatan 30.000 km/detik partikel debu dapat menghantam lambung kapal dengan energi setara peluru kaliber .22. Bahkan atom hidrogen dapat memicu banjir radiasi yang merusak material teknik paling tangguh sekalipun. Untuk bertahan, kapal membutuhkan perlindungan magnetik kompleks, tetapi perlindungan ini menambah massa dan kembali menaikkan kebutuhan bahan bakar. Setiap tuntutan desain menciptakan kompromi baru. Saat satu syarat meminta struktur yang ringan, syarat lain menuntut ketahanan ekstrem, dan kombinasi seperti itu dapat menyempitkan ruang solusi hingga nyaris tidak ada. Karena itu, tidak ada hukum fisika tunggal yang secara langsung melarang perjalanan antarbintang ke Bumi. Namun, gabungan ratusan syarat teknik yang ekstrem dan saling bertentangan dapat membuatnya tidak layak secara fisik, bahkan sebelum pertanyaan tentang niat, sumber daya, dan kemampuan peradaban alien ikut dihitung.

Perjalanan Ke Bumi Bukan Soal Niat, Jarak dan Fisika Ekstrem Justru Jadi Tembok Utama