Bekerja dan bahkan tinggal di luar angkasa telah berubah dari fantasi yang jauh menjadi kenyataan yang tampaknya tak terelakkan, tetapi pertanyaannya tetap: seperti apa sebenarnya generasi hunian luar angkasa berikutnya? Ruang MaksimalJawabannya jelas, dan sudah jelas selama beberapa dekade — bahkan berabad-abad. Generasi baru habitat yang dapat diperluas dapat menawarkan keamanan dan ruang yang cukup untuk meluruskan kaki Anda, dan yang pertama akan dibangun pada tahun 2026.
Perusahaan rintisan ini dipimpin oleh Aaron Kemmer, sebelumnya dari Made in Space, dan Maxim de Jong, seorang insinyur yang dengan sengaja menghindari pusat perhatian meskipun menjadi salah satu pencipta habitat yang dapat diperluas seperti yang saat ini terpasang di Stasiun Luar Angkasa Internasional.
Mereka yakin bahwa momen terobosan untuk jenis struktur di luar angkasa ini akan tiba kapan saja sekarang. Dengan memposisikan diri sebagai penerus — dan penyempurnaan mendasar — desain lama yang sedang diupayakan oleh pihak lain, mereka dapat menangkap apa yang pada akhirnya dapat menjadi pasar bernilai miliaran dolar.
Habitat yang dapat diperluas dari Max Space menjanjikan akan lebih besar, lebih kuat, dan lebih serbaguna daripada apa pun yang pernah diluncurkan, belum lagi jauh lebih murah dan lebih ringan daripada struktur padat yang dibuat dengan mesin. Dan meskipun tampak seperti balon, seperti pendahulunya, habitat ini cukup tangguh menghadapi berbagai macam bahaya di luar angkasa.
Namun, dapatkah sebuah perusahaan rintisan benar-benar menyaingi perusahaan kedirgantaraan besar yang memiliki pengalaman dan warisan penerbangan selama puluhan tahun? De Jong tampaknya tidak khawatir tentang hal itu.
“Mantra saya adalah jangan pernah mencoba sesuatu yang Anda tahu bisa Anda lakukan sebelumnya,” ungkapnya kepada saya.
“…Yang terus menerus merugikan saya,” tambahnya.
Warisan Transhab
Habitat yang dapat diperluas sudah ada sejak lama, tetapi penggunaan nyata pertamanya adalah pada proyek TransHab di NASA pada tahun 1990-an, saat pendekatan mendasar dikembangkan.
Berbeda dengan penampilannya, balon yang dapat mengembang bukan sekadar balon besar. Lapisan luar yang terlihat, seperti pada banyak wahana antariksa, hanyalah lapisan tipis untuk memantulkan cahaya dan menghilangkan panas. Struktur dan kekuatannya terletak di dalam, dan sejak Transhab, konvensi yang berlaku adalah teknik “anyaman keranjang”.
Dalam metode ini, tali kevlar dan material berkekuatan tinggi lainnya dijajarkan dalam arah bergantian dan dijahit secara manual, dan setelah mengembang membentuk permukaan seperti keranjang anyaman, dengan tekanan internal didistribusikan secara merata di seluruh ribuan persimpangan.
Atau setidaknya, itulah teorinya.
De Jong, melalui perusahaannya Thin Red Line Aerospace, berhasil bekerja sama dengan Bigelow Aerospace untuk mengembangkan dan meluncurkan struktur anyaman keranjang ini, tetapi sejak awal ia meragukan prediktabilitas dari begitu banyak jahitan, tumpang tindih, dan interaksi. Ketidakteraturan kecil dapat menyebabkan kegagalan beruntun bahkan di bawah ambang batas keselamatan.
“Saya melihat semua tali pengikat ini, dan sebagai pekerja lapangan saya berpikir, ini adalah sebuah kelompok. Begitu Anda berada di atas atau di bawah tekanan, Anda tidak tahu berapa persen beban yang akan ditransfer ke satu arah atau yang lain,” katanya. “Saya tidak pernah menemukan solusi untuk itu.”
Dia segera menambahkan bahwa orang-orang yang bekerja pada desain anyaman keranjang saat ini (terutama di Sierra Nevada dan Lockheed Martin) sangat kompeten dan memiliki jelas memajukan teknologi jauh melampaui apa yang ada di awal tahun 2000-an, ketika habitat Bigelow yang dapat diperluas dibangun dan diluncurkan. (Genesis I dan II masih mengorbit hari ini setelah 17 tahun, dan habitat BEAM telah melekat pada ISS sejak 2016.)
Namun, mitigasi bukanlah solusi. Meskipun anyaman keranjang, dengan sejarah penerbangan dan pengujian ekstensifnya, tetap tidak tertandingi sebagai metode pilihan untuk bahan yang dapat diperluas, keberadaan desain yang kurang optimal di suatu tempat di dunia menghantui De Jong, seperti halnya hal-hal seperti itu selalu menghantui para insinyur. Tentunya ada cara untuk melakukan ini yang kuat, sederhana, dan aman.
Mylar dan Bernoulli
Solusinya datang, seperti yang sering terjadi, secara tidak sengaja, sekitar 20 tahun yang lalu. Saat itu adalah masa yang suram bagi De Jong: di tempat kerja, setelah menolak upaya akuisisi oleh Bigelow, perusahaannya sedang kesulitan. Di rumah, ia dan istrinya “hidup dari kartu kredit — kami telah menjual mobil kami.” Yang lebih penting, putranya sakit dan dirawat di rumah sakit.
“Saya benar-benar merasa lelah dengan balon-balon ucapan 'cepat sembuh', karena anak saya tidak kunjung membaik,” ungkapnya kepada saya.
Saat ia merenungkan Mylar berisi helium dengan muram, ada sesuatu yang terlintas di benaknya: “Setiap volume yang dapat Anda masukkan sesuatu memiliki muatan dalam dua arah. Namun, balon Mylar anak-anak… ada dua cakram dan semua kerutan ini — semua tekanan berada pada satu sumbu. Ini adalah anomali matematika!”
Bentuk balon pada dasarnya mengalihkan gaya yang bekerja padanya sehingga tekanan hanya menarik ke satu arah: menjauh dari tempat kedua bagian tersebut terhubung. Mungkinkah prinsip ini berlaku dalam skala yang lebih besar? De Jong bergegas mencari literatur untuk mencari tahu tentang fenomena tersebut, dan menemukan bahwa struktur ini memang telah didokumentasikan — 330 tahun yang lalu, oleh matematikawan Prancis James Bernoulli.
Hal ini menggembirakan dan mungkin sedikit memalukan, bahkan jika Bernoulli tidak bermaksud membuat anomali menarik ini menjadi hunian orbital.
“Kerendahan hati akan membawa Anda sejauh ini. Fisikawan dan matematikawan mengetahui semua ini, sejak abad ke-17. Maksud saya, Bernoulli tidak memiliki akses ke komputer ini — hanya tinta di atas perkamen!” katanya kepada saya. “Saya cukup cerdas, tetapi tidak ada yang bekerja di bidang kain; di negeri orang buta, orang bermata satu adalah raja. Anda harus jujur, Anda harus melihat apa yang dilakukan orang lain, dan Anda harus menggali, menggali, menggali.”
Dengan membentuk bentuk Bernoulli (disebut isotensoid) dari tali, atau “tendon,” setiap masalah dengan benda yang dapat mengembang kurang lebih terpecahkan dengan sendirinya, jelas De Jong.
“Ini bersifat determinatif secara struktural. Artinya, jika saya hanya mengambil seutas tali dengan panjang tertentu, itu akan menentukan semua geometri: diameter, tinggi, bentuk — dan setelah Anda memperolehnya, tekanan adalah PSI di ekuator, dibagi dengan jumlah tali. Dan satu tali tidak memengaruhi yang lain, Anda tahu persis seberapa kuat satu tali yang dibutuhkan; semuanya dapat diprediksi,” katanya.
“Sangat mudah untuk membuatnya.”
Semua gaya penting hanyalah tegangan pada kabel ini (96 di antaranya dalam prototipe, masing-masing diberi nilai 17.000 pon), yang menarik jangkar di kedua ujung bentuknya. Dan seperti yang mungkin Anda duga dari jembatan gantung dan struktur tegangan tinggi lainnya, kami tahu cara membuat jenis sambungan ini sangat, sangat kuat. Celah untuk cincin dok, jendela, dan fitur lainnya mudah ditambahkan.
Cara tendon berubah bentuk juga dapat disesuaikan dengan bentuk yang berbeda, seperti silinder atau bahkan bagian dalam gua bulan yang tidak rata(De Jong sangat gembira mendengar berita itu — perahu karet adalah solusi yang sangat cocok untuk habitat interior bulan.)
Dengan struktur bertekanan yang sangat andal, ia dapat dilapisi dengan bahan yang telah diuji terbang yang telah digunakan untuk mengisolasi, menghalangi radiasi dan mikrometeorid, dan sebagainya; karena tidak menahan beban, bagian dari desain itu juga sederhana. Namun, keseluruhan benda itu dipadatkan menjadi panekuk setebal beberapa inci, yang dapat dilipat atau dililitkan di sekitar muatan lain seperti selimut.
“Perahu karet terbesar yang pernah dibuat siapa pun, dan kami membuatnya dengan tim yang terdiri dari lima orang dalam waktu enam bulan,” kata De Jong — meskipun ia menambahkan bahwa “tantangan penerapannya yang benar ternyata rumit” dan memuji keahlian tim tersebut.
Yang dilakukan De Jong adalah menemukan, atau mungkin menemukan kembali, sebuah metode untuk membuat penutup di luar angkasa yang memiliki kekuatan struktural yang sebanding dengan logam yang dibuat dengan mesin, tetapi hanya menggunakan sebagian kecil dari massa dan volume. Dan ia tidak membuang waktu untuk mengerjakannya. Tetapi siapa yang akan menerbangkannya?
Masukkan Ruang Maksimal
Thin Red Line telah melihat banyak kreasinya mengorbit. Namun, perangkat baru yang dapat diperluas ini menghadapi perjuangan panjang dan berat. Untuk penerbangan antariksa, metode dan teknologi yang mapan sangat diunggulkan, yang mengarah ke dilema: Anda perlu pergi ke luar angkasa untuk mendapatkan warisan penerbangan, dan Anda memerlukan warisan penerbangan untuk pergi ke luar angkasa.
Biaya peluncuran yang menurun dan investor game telah membantu memutus lingkaran ini dalam beberapa tahun terakhir, tetapi masih bukan hal yang mudah untuk mewujudkannya melalui wahana peluncuran.
Saat De Jong mengerjakan isotensoid selama lebih dari satu dekade, ia khawatir tidak akan pernah melihatnya terbang. Meskipun ia telah menerima tawaran akuisisi yang sering — “menyanjung, tetapi saya tidak ingin menjual jiwa saya ke sisi gelap” — ia ingin mewujudkan idenya.
Aaron Kemmer pun datang, yang perusahaannya Made In Space telah menempatkan muatan di Stasiun Luar Angkasa Internasional selama bertahun-tahun. Baru saja menjual perusahaannya, ia memikirkan hal besar berikutnya — secara harfiah.
“Saya segera menyadari bahwa jika kita ingin mewujudkan komersialisasi nyata (pabrik besar, perumahan, laboratorium, dll.) ke luar angkasa, kita membutuhkan lebih banyak volume. Ekspansi adalah satu-satunya solusi komprehensif yang memungkinkan hal ini,” jelasnya. “Dan tidak ada seorang pun di dunia yang lebih memahami ekspansi ruang angkasa daripada Maxim.”
“NASA, pertahanan, pariwisata, perusahaan manufaktur antariksa, perusahaan yang ingin membuat obat-obatan di antariksa, bahkan perusahaan hiburan — pada dasarnya untuk semua ini, melakukan apa pun di antariksa sangatlah mahal,” kata Kemmer. Sebagian besar biaya tersebut berasal dari peluncuran, tetapi biaya tersebut terus menurun seiring dengan bertambahnya pasokan, sementara volume yang dapat diakses di antariksa hanya meningkat sedikit selama beberapa dekade seiring dengan meningkatnya permintaan.
Maka dari itu, muncullah Max Space, perusahaan rintisan yang dibangun khusus untuk mengomersialkan pendekatan baru tersebut — nama tersebut merupakan referensi akan adanya lebih banyak ruang di luar angkasa, dan juga penghormatan kepada (Maxim) De Jong, yang menurut Kemmer layak mendapatkan sedikit lebih banyak pengakuan setelah bekerja selama beberapa dekade dalam anonimitas relatif (“yang cocok untukku,” katanya).
Misi pertama mereka akan diluncurkan pada tahun 2026 menggunakan kendaraan tumpangan SpaceX, dan bertindak sebagai bukti konsep sehingga mereka bisa mendapatkan warisan penerbangan, yang merupakan salah satu keuntungan yang dimiliki benda yang dapat diperluas dibandingkan isotensoid.
“Kami akan pergi ke LEO, mengembangkan balon tiup terbesar yang pernah ada di luar angkasa, lalu membiarkannya di sana selama beberapa saat dan melihat apa yang terjadi,” kata Kemmer. Balon itu akan memiliki beberapa muatan pelanggan kecil, tetapi itu adalah muatan sekunder. Setelah mereka membuktikan konsepnya dengan balon kecil ini — 2 meter kubik yang dapat mengembang hingga 20, yang mungkin Anda sebut seukuran kamar tidur — balon yang sebenarnya akan jauh lebih besar, seperti yang telah ditunjukkan di permukaan.
“Modul pertama kami yang dapat diperluas akan berukuran serupa dengan modul stasiun luar angkasa saat ini, berkisar antara puluhan hingga ratusan meter kubik. Nantinya, kami menargetkan ribuan meter kubik. Ini tidak hanya akan membantu kami dalam perjalanan ke orbit tetapi juga dalam misi ke bulan dan Mars,” kata Kemmer.
Keduanya menggambarkan berbagai macam komponen internal, yang mana semuanya dapat dikemas atau ditambahkan kemudian: pertanian, kehidupan, manufaktur, penelitian — jika yang Anda butuhkan adalah volume, Max Space siap menyediakannya. Kemmer mengatakan ia memperkirakan pasar akan meledak (tidak mungkin untuk menghindari frasa tersebut) sekitar waktu mereka berdemonstrasi di luar angkasa, karena pada saat itu kendaraan angkat berat dan tempat tinggal di luar angkasa akan cukup maju sehingga industri akan mulai menanyakan solusi generasi berikutnya.
Ketika mereka melakukannya, Max Space akan siap dengan jawabannya.
