Info Astronomy — Misi NASA ke Mars yang terakhir telah berhasil mendaratkan rover Curiosity dipermukaan planet tersebut. Misi tersebut bukanlah misi pendaratan wahana bergerak (rover) pertama, misi sebelumnya rover Pathfinder (diluncurkan Desember 1996) dan Siprit & Oportunity (diluncurkan Juli 2004) misalnya telah berhasil menghasilkan banyak pengetahuan mengenai planet tersebut, seperti struktur kimia tanah dan atmosfir Mars dan lain sebagainya.
Agar misi ke planet Mars bisa tercapai (disetujui oleh pemerintahnya), para teknisi NASA harus merancang cara mencapai permukaan Mars dengan efisien (secara pendanaan dan waktu). Hal tersebut hanya bisa dilakukan dengan memanfaatkan hukum fisika orbit. Prinsip fisika orbit didasarkan pada teori gravitasi, dimana sebuah benda bermasa akan mempunyai daya untuk menarik benda lain kearahnya (sehingga kita bisa berdiri tegak di permukaan bumi misalnya). Jika sebuah benda lain pada jarak tertentu dengan benda tersebut memiliki kecepatan dan arah yang tepat, benda lain tersebut akan bergerak dalam bentuk elips (lingkaran adalah elips yang sumpu panjangnya sama dengan sumbu pendeknya) mengelilinginya Hal ini terjadi pada bulan yang mengelilingi Bumi dan Bumi yang mengelilingi matahari. Prinsip fisika tersebut digunakan untuk mengoperasikan satelit telekomunikasi dan penginderaan jauh, dimana untuk memberikan kecepatan, jarak, dan arah tertentunya digunakan roket. Untuk orbit yang berbentuk lingkaran, pemodelan matematisnya analogi dengan gaya sentrifugal (yang didapat dari kecepatan putar) yang melawan gravitasi Bumi secara setimbang.
Untuk bisa mendarat di planet Mars, ada 4 tahap yang harus dilalui yakni : keluar dari gravitasi Bumi, masuk ke orbit Matahari yang menuju Mars, memasuki orbit Mars, dan mendarat di permukaan planet Mars. Jika untuk bisa mengorbit Bumi, satelit perlu mendapat tambahan kecepatan sekitar 7 km/detik, untuk bisa keluar dari gravitasi Bumi secara total diperlukan penambahan kecepatan hingga sekitar 11 km/s. Proses perubahan kecepatan dengan roket ini oleh para teknisi astronotika disebut sebagai delta V, yang menjadi parameter kinerja roket.
Setelah keluar dari gravitasi bumi, manuver orbit selanjutnya dilakukan untuk bisa masuk ke orbit elips yang sumbu pendeknya adalah jarak Matahari-Bumi dan sumbu panjangnya adalah jarak Matahari-Mars (lihat gambar 1). Perjalan menuju Mars dalam tahap ini memakan waktu sekitar 7 bulan. Waktu peluncuran wahana antariksa dari Bumi diperhitungkan agar Mars akan berada diposisi sumbu panjang saat wahana antariksa tiba disana.
Saat mendekati planet Mars, wahana harus melalukan pengereman (pengurangan kecepatan) agar bisa ‘tertangkap’oleh gravitasi Mars dan tidak meneruskan perjalanan dalam orbit yang mendekati orbit Bumi. Pengereman ini dilakukan dengan menyalakan roket dengan arah kebalikan dari arah terbangnya.
Misi pendaratan ke Mars biasanya selalu dipasangkan dengan misi pengiriman satelit untuk pengamatan planet Mars. Misi tersebut selain untuk mencari data mengenai lokasi pendaratan juga sebagai stasiun relay komunikasi antara wahana yang mendarat (rover) dengan Bumi. Karena masing2 bergerak pada orbitnya, jarak Bumi dan Mars bervariasi, terdekat 15 menit cahaya dan terjauh 25 menit cahaya, maka komunikasi dengan gelombang radio (yang berherak dengan kecepatan cahaya) mempunyai waktu tunda antara 15-25 menit. Sehingga proses penerbangan dari Bumi ke Mars harus dilakukan dengan auotopilot (tidak bisa dikendalikan real time). Fungsi satelit relay komunikasi juga untuk menjembatani komunikasi radio saat wahana pendarat berada di sisi Mars yang tidak menghadap Bumi. Misi satelit pengamat ini diantaranya Mars Global Surveyor dan Mars Reconaisance Orbiter, yang menemani misi Curiosity.
Pada misi satelit pengamat, manuver cukup hingga bisa tertangkap orbit Mars. Pada misi pendarat, manuver selanjutnya adalah manuver pengereman lebih lanjut agar bisa mendarat di permukaan. Mirip dengan yang dilakukan untuk pendaratan astronot dengan kapsul Apolo atau Soyuz di Bumi, untuk menghemat bahan bakar roket, pengereman utamanya dilakukan dengan menggunakan gesekan atmosfir (lihat gambar 2 – sumber nasa.gov). Penghematan bahan bakar pada fasa akhir ini sangat efektif dalam mengurangi biaya misi, mengingat di dunia penerbangan ada hukum penambahan berat akumulatif yang sering dikatakan ‘untuk membawa bensin anda perlu tambahan bensin’. Saat kecepatan wahana masih tinggi pengereman dilakukan dengan geometri tumpul wahana. Daya hambat yang terjadi karena bergesekan dengan udara adalah sebanding dengan kuadrat kecepatan benda. Karena besarnya penyerapan energi dari gesekan dengan udara saat kecepatan masih tinggi, akan terjadi pemanasan yang tinggi pada molekul udara yang bisa membakar wahana. Hal inilah yang menyebabkan meteor terbakar saat masuk atmosfir Bumi. Untuk itu wahana pendarat, seperti juga apolo dan space shutle, memerlukan pelindung panas (heat shield). Setelah kecepatan turun dan udara lebih padat pada lapisan bawah atmosfir, pengereman selanjutnya dilakukan dengan parasut.
Pada misi Curiosity tahap pendaratan terakhir dilakukan dengan pengereman roket. Rover digantung pada tali untuk kemdudian dilepaskan saat menyentuh tanah. Pada misi sebelumnya, setelah parasut tidak efekitf lagi megerem laju jatuh wahana maka airbag diaktifkan untuk meredam benturan wahan dengan tanah (lihat gambar 3). Pada misi tersebut wahana sempat terpantul beberapa kali sebelum akhirnya berhenti di permukaan tanah. Pilihan ini diantaranya karena di Curiosity terdapat lebih banyak peralatan yang sensitif terhadap benturan (beratnya 900 kg, sementara Pathfinder hanya 10 kg dan Spirit hanya 180 kg). [LAPAN, R. Heru]