Hai sobat Fisika, hmm.... pada postingan belakangan ini aku telah memposting beberapa kumpulan makalah, ternyata pengunjung blog ini kebanyakan carinya makalah... jadi aku lanjutkan saja membagikan beberapa kumpulan makalah koleksi aku sewaktu kuliah dulu, kali ini aku akan membagikan makalah dengan judul " sistem pondorong roket elektromagnetik" absurd ya? apa sanggup teknologi elektromagnetik sanggup dijadikan pendorong roket yang beratnya berTon-ton.. untuk menjawab rasa ingin tau teman-teman silahkan menyimak makalah tersebut berikut ini:
BAB I
PENDAHULUAN
- Latar belakang
Dahsyatnya elektromagnetik!. Begitu dahsyatnya sehingga para ilmuwan di NASA (National Aeronautics and Space Admistration) mulai berpikir untuk memanfaatkannya sebagai tenaga yang sanggup ‘melemparkan’ pesawat luar angkasa ke luar atmosfer bumi! Kenapa hingga muncul ilham ini? Bukankah mesin roket yang biasanya dipakai untuk mengirim pesawat-pesawat ke luar bumi sudah cukup berhasil?
Sebenarnya semua mesin roket yang sudah dipakai maupun yang sedang dikembangkan dikala ini tetap membutuhkan materi khusus sebagai pendorongnya. Bahan-bahan propellant ini sanggup berupa materi kimia ibarat yang sudah banyak digunakan, sanggup juga berupa hasil reaksi fusi nuklir yang teknologinya dikembangkan di awal periode 21 ini. Ada lagi banyak sekali teknologi inovatif ibarat light propulsion dan antimater propulsion. Penggunaan propellant ini sebetulnya sangat membatasi kecepatan dan jarak maksimum yang sanggup dicapai pesawat. Karena itulah muncul ilham untuk mengirimkan pesawat luar angkasa memakai teknologi yang sama sekali tidak melibatkan propellant. Sistem apa yang sanggup ‘melemparkan’ pesawat yang begitu besar dan berat ke luar angkasa tanpa memakai propellant sama sekali? Hanya Elektromagnetika yang sanggup menjawabnya!
BAB II
PEMBAHASAN
- Pengertian elektromagnetika
Elektromagnetika merupakan penggabungan listrik dan magnet. Sewaktu kita mengalirkan listrik pada sebuah kawat kita sanggup membuat medan magnet. Listrik dan magnet benar-benar tidak terpisahkan kecuali dalam superkonduktor tipe I yang memperlihatkan Efek Meissner (bahan superkonduktor sanggup meniadakan medan magnet hingga pada batas tertentu). Ini sanggup dibuktikan dengan cara meletakkan kompas di erat kawat tersebut. Jarum penunjuk pada kompas akan bergerak alasannya kompas mendeteksi adanya medan magnet. Elektromagnetika udah banyak dimanfaatkan dalam membuat mesin motor, kaset, video, speaker (alat pengeras suara), dan sebagainya. Sekarang giliran proyek luar angkasa yang ingin memanfaatkan kedahsyatannya.
- Cara kerja
David Goodwin dari Office of High Energy and Nuclear Physics di Amerika yakni orang yang mengusulkan ilham electromagnetic propulsion ini. Saat sebuah elektromagnet didinginkan hingga suhu sangat rendah terjadi sesuatu yang ‘tidak biasa’. Jika kita mengalirkan listrik pada magnet yang super hirau taacuh tersebut kita sanggup mengamati terjadinya getaran (vibration) selama beberapa nanodetik (1 nanodetik = 10-9 detik) sebelum magnet itu menjadi superkonduktor. Menurut Goodwin, walaupun getaran ini terjadi hanya selama beberapa nanodetik saja, kita tetap sanggup memanfaatkan keadaan unsteady state (belum tercapainya keadaan tunak) ini. Jika getaran-getaran yang tercipta ini sanggup diarahkan ke satu arah yang sama maka kita sanggup mendapat kekuatan yang cukup untuk ‘melempar’ sebuah pesawat ruang angkasa. Kekuatan ini tidak hanya cukup untuk ‘melempar’ secara asal-asalan, tetapi justru pesawat ruang angkasa sanggup mencapai jarak maksimum yang lebih jauh dengan kecepatan yang lebih tinggi dari segala macam pesawat yang memakai propellant.
Gambar 1. kumparan kawat (solenoid) yang disusun dari kawat magnet superkonduktor yang dililitkan pada batang logam berbentuk silinder
Untuk menunjukan idenya, Goodwin memakai kumparan kawat (solenoid) yang disusun dari kawat magnet superkonduktor yang dililitkan pada batang logam berbentuk silinder (Gambar 1). Kawat magnetik yang dipakai yakni logam paduan niobium dan timah. Elektromagnet ini menjadi materi superkonduktor sehabis didinginkan memakai helium cair hingga temperatur 4 K (-269oC). Pelat logam di bawah solenoida berfungsi untuk memperkuat getaran yang tercipta. Supaya terjadi getaran dengan frekuensi 400.000 Hz, perlu diciptakan kondisi asimetri pada medan magnet. Pelat logam (bisa terbuat dari materi logam aluminium atau tembaga) yang sudah diberi tegangan ini diletakkan secara terpisah (isolated) dari sistem solenoida semoga tercipta kondisi asimetri. Selama beberapa mikrodetik sebelum magnet mulai berosilasi ke arah yang berlawanan, listrik yang ada di pelat logam harus dihilangkan.
Tantangan utama yang masih harus diatasi yakni teknik untuk mengarahkan getaran-getaran yang terbentuk pada kondisi unsteady ini semoga semuanya bergerak pada satu arah yang sama. Untuk itu kita membutuhkan alat semacam saklar (solid-state switch) yang sanggup menyalakan dan mematikan listrik 400.000 kali per detik (yaitu sesuai dengan frekuensi getaran). Solid-state switch ini intinya bertugas untuk mengambil energi dari keadaan tunak dan mengubahnya menjadi pulsa listrik kecepatan tinggi (dan mengandung energi tinggi) hingga 400.000 kali per detiknya.
Energi yang dipakai untuk sistem elektromagnetik ini berasal dari reaktor nuklir (300 kW) milik NASA. Reaktor ini menghasilkan energi panas melalui reaksi fisi nuklir. Reaksi fisi nuklir ini melibatkan proses pembelahan atom yang disertai radiasi sinar gamma dan pelepasan kalor (energi panas) dalam jumlah sangat besar. Reaktor nuklir yang memakai ¾ kg uranium (U-235) sanggup menghasilkan kalor yang jumlahnya sama dengan kalor yang dihasilkan oleh pembakaran 1 juta galon bensin (3,8 juta liter). Energi panas yang dihasilkan reaktor nuklir ini kemudian dikonversi menjadi energi listrik yang sanggup dipakai untuk sistem electromagnetic propulsion ini. Ketika dipakai dalam pesawat luar angkasa, ¾ kg uranium sama sekali tidak memakan kawasan alasannya hanya membutuhkan ruangan sebesar bola baseball. Dengan massa dan kebutuhan ruang yang jauh lebih kecil dibandingkan mesin roket yang biasanya dipakai untuk mengirim pesawat ke luar angkasa, pesawat yang memakai sistem elektromagnetik ini sanggup mencapai kecepatan maksimal yang jauh lebih tinggi sehingga sanggup mencapai lokasi yang lebih jauh pula. Menurut Goodwin pesawat dengan teknologi elektromagnetik ini sanggup mencapai titik heliopause yang merupakan kawasan pertemuan angin yang berasal dari matahari (solar wind) dengan angin yang berasal dari bintang di luar sistem tatasurya kita (interstellar solar wind). Heliopause terletak pada jarak sekitar 200 AU (Astronomical Unit) dari matahari. 1 AU merupakan jarak rata-rata bumi dari matahari yaitu sekitar 150 juta km. Planet terjauh dalam sistem tatasurya kita saja hanya berjarak 39,53 AU dari matahari. Semua pesawat luar angkasa yang memakai propellant tidak sanggup mencapai jarak sejauh itu!
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
Tentu saja pesawat yang dipersenjatai elektromagnetik yang dahsyat ini masih sangat jauh dari sistem ideal yang kita inginkan. Karena walaupun pesawatnya sanggup mencapai kecepatan sangat tinggi, kecepatan itu masih sangat kecil dibandingkan kecepatan cahaya (300.000 km per detik). Kecepatan maksimum yang sanggup dicapai sistem ini masih di bawah 1% kecepatan cahaya. Padahal bintang yang terdekat dengan sistem tatasurya kita berada pada jarak lebih dari 4 tahun cahaya (1 tahun cahaya = 300.000 km/detik x 60 detik/menit x 60 menit/jam x 24 jam/hari x 365 hari/tahun = 9,4608.1012km). Perjalanan terjauh yang pernah ditempuh insan yakni 400.000 km (yaitu perjalanan ke bulan). Jika kita ingin mengirim pesawat tanpa awak pun kita masih membutuhkan ratusan tahun sebelum pesawat tersebut sanggup mencapai bintang terdekat. Itu pun alasannya pesawatnya memakai teknologi elektromagnetik! Dengan pesawat yang memakai propellant kita gres sanggup mencapai bintang terdekat dalam waktu puluhan ribu tahun. Jika kita ingin mencapai bintang terdekat dalam waktu lebih cepat ibarat dalam film Star Trek kita membutuhkan teknologi yang sanggup melampaui kecepatan cahaya. Selama teknologi itu masih belum sanggup dikembangkan, kita sanggup memanfaatkan dulu teknologi elektromagnetik yang ternyata memperlihatkan alternatif yang cukup menjanjikan walaupun belum sanggup mewujudkan cita-cita kita untuk menjelajahi jagad raya.
DAFTAR PUSTAKA
Wikipedia. Spacecraft propulsion . http://en.wikipedia.org/wiki/Spacecraft_propulsion. Diakses pada tanggal 15 desember 2011.
Untuk makalah lainnya silahkan menuju tautan ini. Sekian Terima Kasih
EmoticonEmoticon