Solar Sail: Berlayar di Belantara Alam Semesta

Solar sail? Apa itu? Sejenis kapal layar kah? Kapal layar matahari? Mungkin nama ini agak sedikit asing. Kita sudah terbiasa mendengar kapal layar, kapal yang berlayar di lautan dengan bantuan dorongan angin. Namun, bagaimana dengan kapal yang berlayar di antara bintang dan planet, dengan sebuah layar pendorong? 

Solar sail adalah salah satu jenis propulsi pada spacecraft, yang mana prinsip kerjanya mirip dengan kapal layar di lautan. Namun, bedanya solar sail ini layarnya didorong oleh tekanan radiasi yang dihasilkan oleh matahari. Bagaimana ini bisa bekerja? Jadi tekanan radiasi yang dihasilkan oleh matahari ini disebabkan oleh pancaran radiasi gelombang elektromagnetik, atau bisa dibilang pancaran foton hasil dari aktivitas matahari. Saat mengenai sebuah objek, radiasi ini ada yang diteruskan, diserap, dan dipantulkan kembali. Selain itu, benda yang terkena radiasi juga memancarkan radiasi, sehingga ada beda pancaran radiasi, sehingga muncullah tekanan radiasi elektromagnetik.

Tekanan yang dihasilkan oleh pancaran radiasi elektromagnetik ini mungkin terasa sangat kecil dalam kehidupan sehari-hari, atau bahkan tidak terasa sama sekali. Namun efeknya sangat besar alam dunia astronomy dan astrodynamics. Salah satu contohnya, jika tekanan radiasi matahari diabaikan pada misi Viking dan tidak dilakukan koreksi manuver, akan terjadi miss orbit Mars sebesar 15000 km! Maka, dalam sekala astronomy, efek dari tekanan radiasi ini sangatlah besar, sehingga dapat diamnfaatkan sebagai pendorong spacecraft. Walaupun demikian, kekuatan doronganya tidak dapat dibandingkan dengan pendorong roket konevnsional. Bayangkan saja, solar sail hanya dapat menghasilkan gaya 9N per kilometer persegi layar pada orbit Bumi (McInnes, 1999). Maka dari itu, solar sail cocok untuk spacecrfat yang tidak terlalu berat dan yang tidak butuh durasi waktu yang cepat. Selain itu, di ruang angkasa dragnya sangat kecil, sehingga dengan gaya dorong yang kecil spacecraft dapat dipercepat hingga mencapai kecepatan yang tinggi.

Selain dari Matahari, pendorong Solar sail ini dapat juga digunakan High Energy Laser Beam, yaitu sebuah laser dengan intensitas yang sangat tinggi yang ditembakkan dari bumi dan diarahkan ke solar sail. Metode ini biasa disebut dengan beamed-powered propulsion. Karena intensitas yang dihasilkan dari laser ini sangat tinggi, jauh lebih tinggi dari yang dihasilkan oleh matahari, maka akan menghasilkan gaya yang sangat tinggi pula, bahkan dapat mempercepat spacecraft sampai 0,2 kecepatan cahaya! (baca di sini). Ide inilah yang mendasari Stephen Hawking dan Yuri Milner untuk mengirim spacecraft ke Alpha Centauri (baca di sini).