ASIA TRY ZERO G IN SPACE: Belajar Fisika Di Laboratorium Tanpa Bobot

Posted on 26 November 2010 by tdjamaluddin

T. Djamaluddin

Profesor Riset Astronomi Astrofisika, LAPAN

Internasional Space Station (ISS) adalah laboratorium antariksa kerjasama banyak negara, termasuk Jepang. Jepang sendiri menyediakan fasilitas Japan Experimen Module (JEM) yang diberi nama ”Kibo” (artinya pengharapan). Penjelasan sederhana tentang ISS dan kondisi umum antariksa serta kehidupan astronot bisa dilihat di situs ISS Kids versi Bahasa Inggris ada di situs JAXA (Badan Antariksa Jepang)

http://iss.jaxa.jp/kids/en/index.html

Situs itu telah diterjemahkan ke Bahasa Indonesia oleh peneliti LAPAN, bisa dilihat di situs LAPAN Bandung

http://www.dirgantara-lapan.or.id/kids/index-ina.htm

Di dalam modul ”Kibo” ada udara yang tekananannya sama dengan tekanan dan suhu yang sama dengan di permukaan bumi. Sehingga astronot bisa memakai baju biasa. Di luar modul, udara sangat tipis (cenderung vakum) sehingga bila astronot tidak menggunakan pakaian khusus tubuhnya bisa menggembung akibat tekanan dari dalam tubuh yang tidak diimbangi tekanan udara di luar. Suhunya pun sangat ekstrem. Panas matahari bisa menyebabkan suhu sampai 120o C tetapi tanpa matahari (saat terhalangi bayangan bumi) suhunya bisa -150o C.

Salah satu kelebihan laboratorium antariksa adalah kondisi tanpa bobot atau zero gravity (Zero G) atau sering juga disebut mikrogravitasi. Banyak eksperimen sains perlu dilakukan dalam kondisi tanpa bobot seperti itu, antara lain membuat kristal kualitas tinggi. Mengapa tanpa bobot? Jangan dikira di ISS tidak ada gravitasi. Justru ISS bisa terus mengorbit bumi karena adanya gravitasi bumi (penjelasnnya ada di

http://www.dirgantara-lapan.or.id/kids/space/101-indo.htm ). Karena sama-sama mengalami gravitas yang sama, baik ISS maupun muatan di dalamnya, maka relatif tidak ada gaya tarik ISS terhadap muatan di dalamnya. Sehingga semua yang ada di dalam ISS (khususnya modul ”Kibo”) akan melayang-layang tanpa bobot.

Di samping eksperimen teknis, Kibo dimanfaatkan juga untuk percobaan sederhana hukum-hukum fisika dalam kondisi tanpa bobot untuk tujuan pendidikan yang menyenangkan (edutainment). Sejak 2009, astronot Jepang melakukan percobaan sederhana tanpa bobot (Try Zero G) oleh astronot Wakata dan Astronot Noguchi yang bisa dlihat di

http://iss.jaxa.jp/iss/jaxa_exp/wakata/omoshiro/

http://iss.jaxa.jp/library/video/ng_education_video_100306.html

http://iss.jaxa.jp/library/video/ng_education_video_100502.html

Beberapa hukum fisika dijelaskan percobaan sederhana, antara lain sebagai berikut:

Hukum aksi-reaksi dan hukum konservasi momentum. Karena di antariksa kondisinya tanpa bobot, gaya aksi dan reaksi budah terihat tanpa intervensi gravitasi. Tampak menghibur, tetapi bisa menjelaskan hukum fisika dengan mudah. Tarik tambang berubah menjadi adu badan, karena tarikan kita (aksi) langsung mendapat reaksi pada arah sebaliknya. Panco antar dua astronot berbuah berputarnya kedua astronot sebagai reaksi gerak tangan. Setiap gerak tubuh astronot bisa menghasilkan gerak berlawanan. Momentum gerak (perkalian massa dan kecepatan) mudah sekali ditransfer ke benda lain yang ditabraknya sesuai hukum konservasi (kekekalan) momentum.

Percobaan pusat massa dilakukan dengan palu, saset air teh, kunci L, tang, dan benda berbentuk U. Gerak benda berputar selalu menjadikan pusat massanya sebagai pusat gerak putarnya. Pada gerak palu, saset air, kunci L mudah mendapatkan titik pusat massanya yang berada pada bagian tentu pada benda tersebut. Tetapi untuk bentuk tang atau bentuk U, titik pusatnya sulit dikenali karena berada di luar benda tersebut.

Prinsip gerak roket juga diperagakan. Roket bergerak bukan karena tekanan semburan gasnya mendorong udara, karena di luar angkasa tidak ada udara. Prinsip yang digunakan hukum kekekalan momentum. Dengan massa gas yang disemburkan dengan kecepatan tertentu, menyebabkan roket mendapatkan gerak majunya. Percobaan sederhananya dilakukan dengan oleh astronot dengan sarung tangan karet (bersfungsi sama dengan balon) yang dipasangi sedotan minuman berperang seperti roket. Tekanan udara yang keluar dari sarung tangan karet yang semula ditiup memberi efek dorongan. Roket bergerak karena adanya semburan propelan. Pada roket air, semburan propelan digantikan dengan campuran air dan udara bertekanan tertentu.

Dalam kondisi tanpa bobot beberapa percobaan yang tidak mungkin dilakukan di bumi dapat terjadi. Tidak akan ada gerak pendulum, karena ayunan tidak mendapat tarikan kembali sehingga gerak ayunan berubah menjadi gerak rotasi. Astronot pun bisa ”terbang” di atas selembar kertas, mirip karpet terbang, karena kertas tidak mendapat beban apa pun dari astronot. Permainan lompat tali tak ubahnya dengan memutarkan tali mengitari tubuh, karena astronot tidak perlu melompat-lompat karena tidak ada tarikan ke bawah.

Apa jadinya bila udara, air, dan minyak dicampurkan? Di bumi urutannya air di bawah, lalu minyak, dan di atasnya udara karena beba berat jenis yang dipengaruhi gravitasi. Di ruang tanpa bobot, air, minyak, dan udara tersebar merata berupa kumpulan kecil-kecil tergantung jumlahnya. Tegangan permukaan air yang memisahkan air dengan udara. Air dan minyak relatif tampak sseperti bercampur karena tersebar merata. Kondisi seperti ini yang dimanfaatkan untuk membuat kristal atau campuran kimia (termasuk obat) yang lebih berkualitas.

Ada juga percobaan prinsip Bernollli. Semakin cepat mengembuskan udara di antara di lembar karton atau dua kotak kardus, apa yang terjadi? Dua kertas makin menjauh atau makin mendekat? Jawabnya, semakin cepat embusan udara yang dilakukan, jarak antara karton atau kotak semakin dekat. Inilah prinsip Bernouli, semakin cepat gerak udara maka semakin kecil tekanan udaranya. Prinsip ini digunakan dalam perancangan sayap pesawat. Sayap pesawat dibuat agar gerak udara di atas sayap lebih cepat geraknya (dengan membuat lebih melengkung dari bagian bawahnya) sehingga tekanan udara di atas lebih rendah daripada di bawahnya yang berdampak pesawat akan terangkat ke atas. Prinsip yang sama digunakan oleh helikopter. Baling-baling di atas digunakan untuk mengangkat ke atas, baling-baling di depan untuk maju dan baling-baling di ekor belakang untuk mencegah gerak berputar.

Kini JAXA mengajak siapa pun di negara-negara Asia (diberi nama ”Asian Try G in Space” untuk mengusulkan percobaan sederhana namun unik (belum pernah dilakukan astronot sebelumnya). Usulan yang diterima akan dilakukan oleh astronot Furukawa yang dijadwalkan berada di Kibo pada Mei 2011. Usulan percobaan dapat dikirimkan melalui Humas LAPAN untuk dilanjutkan ke sekretariat APRSAF (Asia Pacific Regional Space Agency Forum) atau langsung ke aprsaf[at]jaxa.jp. Peneliti LAPAN bisa membantu menyempurnakan usulan untuk menghindari duplikasi dengan usulan sebelumnya dan memberikan pertimbangan fisisnya. Usulan bisa diterima oleh APRSAF pada 14 Februari 2011 dan diumumkan pada Maret 2011. Walau tanpa hadiah, akan ada kebanggaan kalau ide kita diterima untuk dilakukan oleh astronot di antariksa.

Filed under: 1. Astronomi & Antariksa | 2 Comments »