Di Bulan, hampir tidak ada yang mampu bertahan menghadapi dinginnya malam yang ekstrem, ketika suhu bisa turun hingga minus 330 derajat Fahrenheit selama dua minggu kegelapan setiap bulannya.
Ketika semakin banyak negara dan perusahaan antariksa swasta mencoba pendaratan tanpa awak di Bulan, bahaya eksplorasi lunar semakin terlihat jelas. Bahkan misi robotik yang berhasil mendarat pun masih menghadapi ancaman besar lain: dingin brutal malam Bulan.
Hanya sedikit wahana pendarat dan rover yang pernah “bangun” lagi setelah melewati pembekuan ekstrem tersebut. Pada suhu kriogenik, sambungan logam yang disolder mulai rusak dan baterai mati.
Lingkungan keras itu menjadi tantangan nyata bagi NASA dalam upayanya mengembalikan astronaut ke Bulan — khususnya ke kutub selatan, wilayah dengan suhu terdingin di tata surya — meski bukan sesuatu yang mustahil untuk diatasi.
Di Goddard Space Flight Center di Maryland, tim insinyur sedang menguji sebuah perangkat di ruang vakum termal, mendorong perangkat keras itu hingga batas maksimalnya. Ruangan tersebut dapat berubah dari suhu ekstrem 300 derajat Fahrenheit hingga minus 330 derajat Fahrenheit.
Melalui siklus panas dan dingin yang berulang, pengujian itu meniru perubahan suhu nyata yang mungkin terjadi antara bayangan gelap dan sinar matahari penuh di kutub selatan Bulan, lokasi yang kemungkinan menjadi tempat pendaratan misi Artemis IV bersama kru paling cepat pada 2028.
Berdasarkan hasil pengujian, Lunar Environment Monitoring Station atau LEMS diperkirakan menjadi instrumen pertama Amerika Serikat yang mampu bertahan melewati satu malam penuh di kutub Bulan, sebuah pencapaian penting bagi rencana NASA membangun pangkalan jangka panjang di wilayah berbahaya tersebut.
“Tidak ada, sejauh yang kami tahu, muatan Amerika yang pernah bisa mengatakan bahwa mereka berhasil bertahan di kutub selatan Bulan selama malam lunar dan tetap berfungsi,” kata Samantha Hicks, kepala insinyur sistem LEMS. “Kami berada di jalur untuk menjadi muatan pertama AS yang berhasil melakukannya.”
Perangkat LEMS merupakan bagian penting dari ambisi lunar NASA, dengan tugas memantau getaran tanah di Bulan hingga dua tahun lamanya. Kotak seukuran koper itu akan terus “mendengarkan” gempa Bulan dan hantaman asteroid — bukan hanya di kutub selatan, tetapi di seluruh permukaan Bulan.
Mungkin mengejutkan, Bulan ternyata masih aktif secara seismik meski tidak memiliki lempeng tektonik seperti Bumi, kata Naoma McCall, peneliti pendamping sekaligus pemimpin penyebaran LEMS.
Misi Apollo lebih dari 50 tahun lalu pernah menempatkan seismometer serupa di Bulan dan merekam gempa dalam, gempa dangkal, peristiwa termal, serta hantaman meteoroid.
Namun instrumen era tersebut berhenti beroperasi pada 1977 dan hanya memberikan gambaran yang belum lengkap tentang kondisi kerak dan mantel Bulan, ujarnya.
Lebih banyak data sangat penting bagi NASA untuk membangun pos manusia di Bulan secara aman, terutama jika wilayah kutub ternyata lebih sering bergetar — atau lebih kuat — dibanding prediksi sebelumnya.
“Masih banyak yang belum kami ketahui tentang bagian dalam Bulan karena kami hanya memiliki pengamatan dari sisi dekat,” kata McCall, merujuk pada sisi Bulan yang menghadap Bumi dan menjadi lokasi seluruh pendaratan Apollo.
Selama beberapa dekade, banyak misi luar angkasa menggunakan sumber panas nuklir kecil yang perlahan melepaskan energi saat meluruh untuk tetap hangat. Sistem tersebut memang kuat, tetapi bergantung pada bahan bakar langka. Selain itu, teknologi tersebut menambah biaya, kompleksitas, dan proses tinjauan keselamatan.
Jika perangkat kecil ini mampu bertahan melewati malam Bulan hanya dengan mengandalkan sinar matahari, baterai, dan insulasi, NASA dapat meniru model tersebut untuk perangkat permukaan yang lebih sederhana dan cepat dikembangkan di masa depan.
Untuk memasang LEMS, seorang astronaut akan menempatkan kotak tersebut di dalam parit dan mengebor lubang silinder di dekatnya guna menanam dua sensor di bawah tanah.
Para insinyur merancang kotak berbobot 66 pon itu agar bisa dibawa oleh satu orang. Meski terdengar berat, perlu diingat bahwa semua benda di Bulan terasa sekitar enam kali lebih ringan dibanding di Bumi.
Setelah memastikan sistem menghadap ke arah yang benar, astronaut tinggal memasangnya lalu meninggalkannya bekerja sendiri, kata McCall.
Sebuah tim bahkan sudah berlatih memasang perangkat itu di University of Central Florida, di ruangan penuh tanah Bulan buatan, demi memastikan prosesnya bisa dilakukan dengan langkah sederhana.
“Kami hanya akan menyalakan tiga sakelar lalu pergi,” ujar McCall.
Saat bagian luar kotak mengalami panas dan dingin ekstrem, komponen internal terpenting — seperti baterai, komputer otonom, dan perangkat elektronik lain — tetap berada pada suhu sekitar minus 22 hingga 86 derajat Fahrenheit.
Menurut para insinyur, rentang suhu internal yang stabil itulah yang memungkinkan perangkat terus beroperasi meski bagian luarnya menghadapi kondisi paling keras di Bulan.
Kunci menjaga kestabilan suhu internal itu adalah selimut termal canggih. Material khusus yang dikembangkan Quest Thermal Group berbasis di Colorado untuk NASA tersebut dinamakan Integrated MultiLayer Insulation atau IMLI.
NASA juga bekerja sama dengan sejumlah mitra untuk menyesuaikan sistem pengisian baterai lithium-ion agar mampu bertahan di suhu ekstrem.
“Lithium-ion benar-benar tidak suka berada di bawah minus 30 derajat Celsius. Di situlah mulai terjadi pelapisan lithium-ion,” kata Hicks, merujuk pada masalah ketika baterai tidak lagi mampu menyerap zat kimia pembawa energi. “Semua ini tentang bagaimana bertahan melewati malam Bulan dan menghadapi skenario terburuk.”
Setelah perubahan terbaru dalam kampanye peluncuran Artemis, NASA mulai menyusun ulang rencana besar untuk misi pendaratan Bulan berikutnya.
Badan antariksa itu akan memutuskan apakah muatan LEMS akan diterbangkan dalam Artemis IV setelah daftar resmi seluruh perlengkapan misi diselesaikan. Sementara itu, tim peneliti akan melanjutkan sisa jadwal pengujian selama beberapa bulan ke depan.
Scr/Mashable
