Ingenuity, Terbanglah Tinggi dan Makin Jauh

Helikopter Mars bernama Ingenuity telah berhasil mencatatkan rekor terbang paling jauh dan paling lama di Planet Mars.

NASA/JPL-CALTECH

Wahana penjejak Perseverance dan helikopter mini Ingenuity (di bawah Perseverance), dua wahana dalam misi Mars 2020 miliki Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA) yang akan mengeksplorasi tanah Mars di dasar kawah Jezero mulai Februari 2021.

Helikopter pertama yang terbang di luar Bumi, Ingenuity, akhirnya mampu menjalani penerbangan ketiganya di Planet Mars, Minggu (25/4/2021). Pada penerbangan ketiga itu, Ingenuity mampu terbang lebih jauh dan lebih cepat dibandingkan dengan dua uji terbang sebelumnya.

Ingenuity yang berarti cerdik atau cerdas adalah helikopter yang dirancang untuk mempermudah eksplorasi Mars. Dengan helikopter, jarak jelajah dan perpindahan lokasi eksplorasi Mars lebih mudah dilakukan dibandingkan eksplorasi menggunakan wahana penjejak atau rover seperti yang selama ini dilakukan.

Helikopter milik Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional Amerika Serikat atau NASA itu mendarat di Mars dengan ditumpangkan pada wahana penjejak Perseverance pada 18 Februari 2021. Kedua wahana dalam misi Mars 2020 itu didaratkan di kawah Jezero selebar 45 kilometer di utara khatulistiwa Mars. Perseverance yang berupat robot beroda enam sebesar mobil itu memiliki bobot 1.025 kilogram, sedangkan Ingenuity hanya 1,8 kilogram.

Penerbangan ketiga yang tercatat dalam sejarah.

”Penerbangan ketiga yang tercatat dalam sejarah,” tulis sang pembuat dan operator Ingenuity, Laboratorium Propulsi Jet (JPL) NASA, di California Selatan, AS, dalam Twitter mereka merespons keberhasilan itu. ”Helikopter Mars milik kita terus mencatatkan rekor, terbang paling jauh dan paling lama, menunjukkan kemampuan kritisnya yang memungkinkan untuk penambahan dimensi penerbangan masa depan di Mars ataupun yang lebih jauh.”

Pada penerbangan  ketiga tersebut, Ingenuity mampu terbang dengan jarak total mencapai 100 meter, selama 80 detik, pada jarak 85 meter dari Perseverance, setinggi 5 meter serta memiliki kecepatan terbang 2 meter per detik.

Sementara pada dua penerbangan Ingenuity sebelumnya, tim pengendali yang ada di Bumi masih berusaha menguji awal kemampuan terbang helikopter tersebut. Penerbangan pertama berlangsung Senin, 19 April 2021, atau dua bulan sejak Perseverance mendarat di Mars. Dalam penerbangan perdana itu, Ingenuity hanya terbang naik turun hingga ketinggian 5 meter selama 39 detik.

Adaoun dalam penerbangan kedua, Kamis, 22 April 2021,  Ingenuity yang digerakkan oleh tenaga Matahari itu hanya terbang selama 52 detik dengan pergerakan geser ke kiri dan kanan dengan total jarak tempuh sejauh 4 meter.

”NASA memang menargetkan penerbangan Ingenuity yang ketiga mampu terbang pada ketinggian yang sama, tetapi kecepatannya akan ditambah dari maksimal 0,5 meter per detik menjadi 2 meter per detik. Ingenuity juga akan digerakkan sejauh 50 meter ke arah utara dan kembali mendarat di area yang dinamai Wright Brothers Field,” kata komandan pilot Ingenuity dari JPL NASA Havard Grip, pada Jumat (23/4/2021).

Wright Brothers Field adalah nama yang diberikan oleh tim Ingenuity untuk menandai area penerbangan helikopter mini tersebut di kawah Jezero. Nama itu digunakan untuk mengenang pionir pesawat terbang dunia Wilbur Wright dan Orville Wright.

Baca juga: Helikopter ”Ingenuity” di Mars Ulangi Sejarah Wright Bersaudara di Bumi

Pembuktian

Keberhasilan penerbangan Ingenuity itu menandai babak baru eksplorasi Tata Surya. Jika selama ini eksplorasi Mars atau Bulan bergantung pada wahana penjejak, kini helikopter pun bisa digunakan. Penggunaan kecerdasan artifisial pada helikopter membuka jalan bagi eksplorasi Mars melalui udara pada masa depan ataupun eksplorasi Tata Surya lainnya.

”Penerbangan ketiga Ingenuity sesuai dengan yang direncanakan, tetapi itu benar-benar menakjubkan,” kata eksekutif program Ingenuity di Kantor Pusat NASA di Washington DC, AS, Dave Lavery, Senin (26/4/2021).

Proses komunikasi antara Ingenuity dan pusat pengendali misi di Bumi dilakukan melalui perantara Perseverance. Wahana penjejak itu tak hanya menjadi penopang komunikasi bagi Ingenuity, tetapi juga yang memantau kondisi dan pergerakan helikopter tersebut.

Perseverance menyaksikan dan merekam proses terbang Ingenuity dari jarak 64 meter. Rekaman Ingenuity ditangkap oleh kamera video beresolusi tinggi yang ada di Perseverance, yaitu sistem kamera Mastcam-Z. Meski demikian, tidak semua aksi terbang Ingenuity bisa direkam karena Perseverance hanya mampu merekam fase awal penerbangan, sedangkan 24 detik di bagian akhir penerbangan saat Ingenuity melintasi Wright Brother Field tidak dapat diambil.

KOMPAS/NASA/JPL-CALTECH

Helikopter mini milik Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional Amerika Serikat (NASA) berhasil terbang untuk ketiga kali di permukaan Mars. Foto Ingenuity (lihat tengah) ini diambil menggunakan kamera yang ada di wahana penjejak Perseverance pada 25 April 2021.

Tantangan

Keberhasilan penerbangan Ingenuity menunjukkan eksplorasi Mars melalui udara dimungkinkan meski kerapatan atmosfer Mars hanya 1 persen dari kerapatan udara di permukaan laut di Bumi. ”Perputaran baling-baling atau rotor pada helikopter akan mendorong udara di atasnya hingga menghasilkan daya angkat bagi helikopter. Rendahnya kerapatan udara Mars akan membuat jumlah molekul di udara yang bisa didorong juga sedikit,” kata Manajer Proyek Ingenuity JPL NASA MiMi Aung.

Meski demikian, gaya tarik gravitasi Mars di permukaannya hanya 38 persen dari gaya tarik di permukaan Bumi. Kondisi ini memang menguntungkan, tetapi dampak dari rendahnya jumlah molekul udara yang bisa didorong untuk mengangkat helikopter lebih besar pengaruhnya.

Kondisi itu membuat Ingenuity dirancang sedikit berbeda dengan helikopter yang bekerja di Bumi. Proses rekayasa untuk mengatasi perbedaan kondisi alam Mars itu salah satunya dilakukan dengan membuat bilah baling-baling helikopter yang jauh lebih besar dibandingkan dengan ukuran badan helikopternya sendiri. Tinggi badan Ingenutiy hanya 48 sentimeter, tetapi bilah baling-balingnya disusun dalam 2 tingkat yang masing-masing memiliki panjang bilah dari ujung ke ujung mencapai 1,2 meter.

Baling-baling itu akan berputar hingga 2.500 putaran per menit (revolution per minute/RPM) agar helikopter bisa terbang. Kecepatan putaran itu jauh lebih besar ketimbang untuk helikopter seberat 1,8 kilogram yang diterbangkan di Bumi. Sebagai perbandingan, baling-baling atau rotor helikopter ringan pengangkut penumpang di Bumi berputar 450 RPM selama penerbangan normal.

Tantangan lain dalam menerbangkan helikopter di Mars adalah suhu Mars yang sangat dingin. Termometer yang ada di Perseverance menunjukkan temperatur udara pada malam hari di dasar kawah Jezero bisa mencapai minus 83 derajat celsius. Suhu sedingin itu di Bumi hanya bisa ditemukan di Antarktika.

Suhu dingin itu bisa membekukan Ingenuity hingga helikopter itu dilengkapi sistem pemanas khusus yang membuatnya tidak membeku.

Persoalan lain adalah jarak Bumi dan Mars. Saat ini, untuk mengirimkan perintah dari pusat pengendali misi di Bumi ke Ingenuity dan sebaliknya butuh waktu lebih dari 15 menit. Kondisi itu membuat pengoperasian Ingenuity tidak bisa dilakukan menggunakan joystick, seperti pada pengoperasian drone atau wahana tanpa awak. Agar Ingenuity bisa beroperasi sesuai waktu nyata, perintah untuk Ingenuity harus dikirimkan terlebih dulu.

Namun, dengan sistem kendali dari Bumi itu, bukan berarti Ingenuity tidak memilki kendali atas dirinya sendiri. Helikopter ini dilengkapi sejumlah teknologi yang memungkinkannya melakukan manuver secara mandiri. Salah satunya, Ingenuity mampu mendeteksi arah terbangnya dengan menganalisis foto yang diambil oleh kamera navigasinya yang menghadap ke bawah.

Selain itu, kamera berwarna berkapasitas 13 megapiksel di Ingenuity itu telah berhasil mengambil foto bekas lintasan wahana penjejak dari atas yang belum pernah terjadi sebelumnya. Berbagai wahana penjejak Mars sebelumnya, seperti Pathfinder dan Sojourner (1997), hanya bisa memotret lingkungan sekitarnya untuk dikirimkan ke Bumi. Wahana itu tidak bisa memotret diri mereka sendiri secara utuh. Namun, dalam foto yang dipublikasikan pada Selasa (27/4/2021), Ingenuity mampu mengambil citra Perseverance.

Ukuran helikopter yang kecil membuat semua perangkat teknologi rumit yang ada di dalamnya, mulai dari kamera, sumber tenaga, sistem avionik, hingga peralatan komunikasinya semua dirancang dalam bentuk mini. ”Peranti teknologi mini itu tidak bisa kita lakukan 15-20 tahun lalu,” kata Aung.

Dalam misi kali ini, Ingenuity tidak melakukan pekerjaan ilmiah apa pun. Diikutkannya Ingenuity dalam misi NASA Mars 2020 itu untuk uji teknologi.

Jendela waktu terbang Ingenuity dirancang hanya satu bulan. Karena itu, uji terbang Ingenuity akan dilakukan hingga awal Mei 2021 mendatang. Setidaknya, masih ada dua uji terbang yang akan dilakukan. Dalam penerbangan keempat dan kelima, Ingenuity ditargetkan mampu terbang sejauh 600 meter. ”Penerbangan ini akan jadi petualangan Ingenuity menjelajahi Mars dari atas,” kata Aung.

Lihat juga: Mendengarkan Suara Pertama Planet Mars

Tidak ada waktu tambahan bagi Ingenuity untuk terbang lebih lama dari rencana meski dia mampu. Batasan waktu itu harus dipatuhi agar Perseverance memiliki cukup waktu untuk melakukan misi sainsnya sendiri. Misi utama Perseverance adalah berburu tanda-tanda kehidupan purba di sekitar kawah Jezero yang memiliki bekas sungai dan delta danau serta mengumpulkan sampel tanah Mars untuk dibawa kembali ke Bumi melalui misi ke Mars yang akan datang pada awal tahun 2031.