Mengapa Aluminium Merupakan Pekerja Keras Penerbangan Luar Angkasa
Pesawat luar angkasa harus bertahan dari getaran peluncuran yang keras, perubahan suhu ekstrem, dan radiasi, sekaligus menjaga bobot tetap minimum karena setiap kilogram struktur membutuhkan bahan bakar. Paduan aluminium menghasilkan kombinasi kekakuan spesifik yang tinggi, stabilitas termal yang baik, kemampuan-pelindung radiasi, dan warisan penerbangan selama puluhan tahun yang hanya dapat ditandingi oleh beberapa material. Tergantung pada misinya, 50 hingga 90 persen massa kering satelit dapat berupa paduan aluminium, yang digunakan dalam struktur utama, tangki propelan, panel, braket, dan instrumen. Materi tersebut bekerja dengan andal di seluruh rentang suhu yang dialami di orbit dan di permukaan bulan.
Aluminium dalam Kendaraan Peluncuran dan Struktur Pesawat Luar Angkasa
Tahap roket, adaptor dan fairing menggunakan paduan aluminium seperti 2219, 7075 dan 6061 dalam lembaran, pelat, tempa dan ekstrusi. Paduan aluminium-lithium kini umum digunakan pada kendaraan peluncuran besar karena lebih ringan dan kaku dibandingkan paduan konvensional. Struktur pesawat ruang angkasa yang dibangun sebagai panel sandwich sarang lebah aluminium memberikan kekakuan tinggi dengan bobot yang sangat rendah, dan tangki propelan aluminium digunakan untuk propelan kriogenik dan yang dapat disimpan. Paduan yang sama juga terdapat pada sasis rover dan roda pendaratan, yang mengutamakan bobot ringan dan ketangguhan dalam menghadapi beban kejut.
Pelindung Radiasi dengan Aluminium
Di luar angkasa, perangkat elektronik dan kru harus dilindungi dari peristiwa partikel matahari dan sinar kosmik galaksi. Lambung aluminium menyerap sebagian besar radiasi ini, dan logam tersebut sering dikombinasikan dengan bahan kaya hidrogen-seperti polietilen, untuk meningkatkan efisiensi pelindung. Selimut insulasi multi-lapisan dengan film polimer aluminiasi memantulkan panas matahari dan memberikan pelindung sekunder. Modul stasiun orbital dan struktur pendarat bulan menggunakan dinding aluminium sebagai penghalang radiasi utama, dan habitat permukaan di masa depan akan mengikuti pendekatan yang sama, kemungkinan menambahkan material lokal seperti regolith sebagai massa pelindung tambahan.
Mengolah Lunar Regolith menjadi Aluminium
Regolit bulan mengandung sekitar 10 hingga 18 persen aluminium oksida, menjadikannya sumber logam potensial untuk misi masa depan. Konsep ekstraksi menggunakan elektrolisis garam cair atau proses FFC Cambridge untuk mereduksi oksida menjadi logam aluminium menggunakan tenaga surya. Aluminium kemudian dapat digunakan untuk struktur, dan teknik pencetakan 3D sedang diuji untuk membangun elemen habitat langsung dari regolit yang diproses. Memproduksi aluminium di Bulan akan secara signifikan mengurangi massa yang harus diluncurkan dari Bumi, yang merupakan kunci bagi operasi Bulan yang berkelanjutan.
Aluminium dalam Pakaian Luar Angkasa dan Sistem Permukaan
Aluminium juga muncul dalam sistem yang membuat astronot tetap hidup dan bergerak. Lapisan alumina reflektif pada pakaian luar angkasa membelokkan radiasi matahari, dan sarang lebah aluminium digunakan dalam struktur pelat belakang pendukung kehidupan untuk memberikan kekuatan pada bobot yang rendah. Bantalan sambungan dan pelapis pelindung helm menggunakan aluminium pada film tipis dan komponen presisi. Di permukaan, rangka susunan surya, struktur antena, dan komponen penjelajah terbuat dari ekstrusi dan lembaran aluminium, dan konsep habitat Mars di masa depan bergantung pada rangka dan kubah aluminium dengan panel transparan atau tiup untuk ruang hidup bertekanan.
Jalan Menuju Kolonisasi Mars
Misi-berdurasi panjang akan bergantung pada-pemanfaatan sumber daya di lokasi untuk mengurangi pasokan dari Bumi. Aluminium yang dihasilkan dari regolit Mars atau bulan dapat digunakan untuk bangunan, rumah kaca yang melindungi tanaman dari radiasi, dan bahkan sistem pengoksidasi propelan-untuk kendaraan pulang pergi. Rangka aluminium yang ringan membuat pembangkit listrik tenaga surya praktis untuk digunakan, dan film yang didukung aluminium-adalah kandidat untuk pelapis habitat yang dapat ditiup. Oleh karena itu, paduan yang sama yang telah digunakan di bidang luar angkasa selama satu abad diharapkan tetap menjadi dasar ekspansi umat manusia di luar Bumi.
Pertanyaan Umum
T: Mengapa aluminium lebih disukai dibandingkan baja untuk pesawat ruang angkasa?
J: Aluminium menawarkan rasio kekuatan-terhadap-berat yang jauh lebih tinggi, sehingga struktur bisa lebih ringan namun tetap mampu menahan beban peluncuran. Sifat termal dan fabrikasinya juga cocok untuk manufaktur dirgantara.
T: Bisakah regolit bulan benar-benar diubah menjadi aluminium?
J: Ya, pada prinsipnya. Regolith mengandung aluminium oksida, dan proses seperti elektrolisis garam cair dapat mereduksinya menjadi logam aluminium menggunakan listrik yang dihasilkan dari tenaga surya, dengan uji coba sedang dilakukan pada bahan simulasi.
T: Bagaimana aluminium melindungi terhadap radiasi ruang angkasa?
J: Aluminium menyerap dan menyebarkan partikel radiasi, sehingga mengurangi dosis di baliknya. Teknologi ini paling efektif bila dikombinasikan dengan-bahan yang kaya akan hidrogen, dan kinerjanya dapat dibuktikan dengan baik dari pengoperasian pesawat ruang angkasa selama beberapa dekade.
T: Paduan aluminium apa yang digunakan pada pesawat ruang angkasa?
J: Paduan yang umum mencakup 2219 dan 2195 untuk tangki dan struktur utama, 7075 untuk alat kelengkapan berkekuatan tinggi, dan 6061 untuk struktur umum dan braket, dipilih karena kekuatan, kemampuan las, dan ketahanan terhadap korosi.
T: Apakah aluminium masih relevan untuk program luar angkasa di masa depan?
J: Tentu saja. Kendaraan peluncuran baru, pendarat di bulan, stasiun orbital, dan konsep habitat semuanya terus menggunakan paduan aluminium, dan aluminium-yang bersumber dari bulan dianggap sebagai salah satu-sumber daya in-situ yang paling menjanjikan.