Tekno

Pesawat Bertenaga Nuklir Bukan Lagi Sekadar Fiksi

  • Pada tahun 2018 Lockheed Martin ternyata telah mengajukan paten untuk sesuatu yang disebutnya "sistem kurungan plasma". Perangkat cukup kecil yang bisa dimuat di badan pesawat F-16 Fighting Falcon.
Tekno
more
Amirudin Zuhri

Amirudin Zuhri

Author

AKARTA- Pada tahun 2018 Lockheed Martin ternyata telah mengajukan paten untuk sesuatu yang disebutnya "sistem kurungan plasma". Perangkat cukup kecil yang bisa dimuat di badan pesawat F-16 Fighting Falcon. Meski kecil alat ini mampu mengatur suhu internal 10 kali lebih panas dari pusat matahari.

Perangkat ini dirancang untuk memainkan peran penting dalam pendekatan produksi listrik yang beberapa masih menganggap  sebagai fiksi ilmiah yakni  fusi nuklir.  Kini kemajuan terbaru di lapangan membuat kekuatan fusi terlihat tidak hanya mungkin, tetapi bahkan berpotensi layak. Di tahun-tahun mendatang, fusi tidak hanya bisa mengubah segalanya tentang cara dunia berperang, tetapi juga bisa mengubah cara umat manusia mendekati konflik itu sendiri. Dan semuanya mungkin dimulai dalam ruang anggaran hitam Pentagon.

Segera setelah manusia menyadari dapat menghasilkan tenaga besar dengan membelah atom, upaya dimulai untuk memasukkan konsep baru ini ke dalam hampir semua hal. Termasuk pesawat terbang. 

Dengan menggunakan sedikit bahan bakar, tenaga nuklir dapat memungkinkan pesawat tempur, pembom, atau platform pengintai tetap mengudara praktis tanpa batas. Tetapi meskipun beberapa program ditujukan untuk menerjunkan sistem propulsi pesawat, reaktor fisi pemecah atom menunjukkan risiko yang lebih besar daripada manfaat yang diperoleh.

Upaya fisi memang menemukan tempat dalam aplikasi angkatan laut, dengan program yang mengarah ke kapal selam dan kapal induk bertenaga nuklir saat ini. Tetapi upaya penerbangan seperti rudal SLAM bertenaga nuklir Project Pluto atau pembom bertenaga nuklir Convair NB-36 dianggap sedikit gila.

Rudal Project Pluto memang bisa terbang ribuan kilometer, tetapi dia bisa menjatuhkan bom hidrogen dan memuntahkan radiasi di sepanjang jalan sambil menghasilkan suara yang sangat kuat. Bahkan para ilmuwan yang mengerjakan program itu percaya  gelombang suaranya saja akan membunuh siapa pun yang dilewati rudal. 

Sementara bomber NB-36 juga dapat praktis tanpa batas waktu. Tetapi setiap kecelakaan dapat menyebabkan bencana lingkungan.

Saat ini satu-satunya program yang diungkapkan secara publik dari negara mana pun, yang ditujukan untuk menerjunkan platform udara bertenaga fisi adalah rudal 9M730 Burevestnik atau Skyfall Rusia. 

Tetapi tampaknya program ini tidak banyak bergerak maju sejak diumumkan pada tahun 2018. Bahkan lima ilmuwan dari Pusat Nuklir Rusia terbunuh pada tahun 2019 dalam sebuah ledakan. Insiden yang dikaitkan dengan program Burevstnik.

Perbedaan Fisi dan Fusi

Fisi dan pesawat terbukti tidak bisa berpadu. Tapi fusi bisa menjadi cerita lain. Fusi nuklir bisa dianggap sebagai kebalikan dari proses fisi yang dimanfaatkan oleh pembangkit listrik tenaga nuklir dan sistem senjata saat ini. 

Keduanya adalah proses fisik yang menghasilkan energi dari atom. Tetapi jika fisi menghasilkan sejumlah besar energi dengan membelah atom yang lebih besar menjadi dua atau lebih yang lebih kecil,  fusi menggabungkan dua atau lebih atom yang lebih ringan menjadi atom yang lebih besar.

Perbedaan fusi dan fisi

Pembangkit listrik fisi telah semakin diminati dunia.  Pembangkit litrik tenaga nuklir memang menghasilkan limbah radioaktif yang dapat tetap berbahaya selama jutaan tahun. Tetapi tetap jutaan kali lebih efisien dibanding pendekatan berbasis reaksi kimia seperti pembakaran batu bara.

Proses fisi harus didinginkan secara aktif untuk mencegah reaksi tak terkendali yang dapat menyebabkan kehancuran dan bencana lingkungan seperti yang telah kita lihat di Chornobyl dan Fukushima.

Fusi, di sisi lain, tidak memiliki potensi untuk meleleh. Dan meskipun menghasilkan beberapa limbah radioaktif, waktu paruh radioaktifnya hanya 12 tahun. Itu juga diprediksi tiga-empat kali lebih efisien daripada fisi.

Dikutip dar Sanboxx, reaktor fusi dapat ditenagai oleh dua isotop hidrogen yang disebut deuterium dan tritium. Yang pertama sangat umum di air laut. Faktanya, menurut Departemen Energi Amerika jumlah deuterium yang ditemukan dalam satu galon air laut dapat menghasilkan energi yang sama dengan 300 galon bensin. 

Tritium lebih sulit untuk didapatkan. Secara alami Tritium sangat langka, tetapi dapat diproduksi oleh reaktor fusi menggunakan lithium yang diperkaya.

Para ilmuwan telah berkali-kali menciptakan reaksi fusi dalam pengaturan laboratorium di masa lalu. Tetapi sulit untuk mempertahankan energi yang dibutuhkan guna memanaskan bahan bakar reaktor hingga suhu jutaan derajat Celcius, serta sarana untuk menahan reaksi super panas ini.  

Inti dari reaktor fusi menampung plasma suhu tinggi yang harus tetap sangat panas agar proses fusi dapat bekerja. Ini berarti harus memompa banyak energi untuk menjaga agar plasma cukup panas.

Berkembang pesat

Sampai saat ini masih dibutuhkan lebih banyak kekuatan untuk menghasilkan reaksi fusi daripada yang dapat diambil darinya. Tetapi perkembangan terakhir menunjukkan pengejaran selama satu dekade untuk fusi dapat segera berakhir.

Tahun lalu reaktor fusi Joint European Torus (JET) memecahkan rekor dunia baru dengan menghasilkan 59 megajoule energi fusi berkelanjutan selama 5 detik. Rekornya tidak hanya telah menghasilkan sekitar dua kali lipat dari dilakukan pada tahun 1997. Tapi juga memproduksinya lebih dari lima detik, cukup stabil dan cukup lama.

Pada tahun 2018, Lockheed Martin dianugerahi paten dengan nama "Merangkum Medan Magnet untuk Pengurungan Plasma." Perangkat fusi yang dijelaskannya akan menggunakan superkonduktor untuk menghasilkan medan magnet yang dapat menampung plasma super panas dalam 2.000 kali lebih baik daripada sistem fusi yang sudah ada.

Ini berfungsi sebagai tulang punggung Compact Fusion Reactor, atau CFR milik Skunk Works. Menurut paten, desain mereka memungkinkan pembangunan reaktor fusi yang jauh lebih kecil daripada yang diperkirakan sebelumnya. Dan memungkinkan tidak hanya pengembangan yang cepat tetapi juga potensi aplikasi yang jauh lebih luas.

Menurut Skunk Works, reaktor yang menggunakan sistem pengurungan dapat berjalan terus menerus selama satu tahun hanya dengan 25 pon bahan bakar sambil menghasilkan daya sekitar 100 megawatt . Ini cukup untuk memberi daya pada 100.000 rumah. 

Tapi mungkin inklusi yang paling menarik dalam paten adalah reaktor yang dibuat cukup kecil untuk ditempatkan di dalam badan pesawat F-16 Fighting Falcon.

Pada tahun 2018, Lockheed Martin memperkirakan bahwa dibutuhkan lima tahun untuk mengembangkan reaktor dan lima tahun lagi untuk membangun satu reaktor yang mampu memberi daya pada kota kecil.  Sejak itu mereka diam tentang upaya itu, tetapi jika garis waktu itu benar,  maka sekitar satu tahun lagi teknologi ini akan membuktikan dirinya layak atau tidak.

Cara kerja mesin 

Untuk memahami bagaimana fusi nuklir dapat menggerakkan propulsi pesawat, pertama-tama mungkin membantu untuk memahami bagaimana sistem propulsi turbojet konvensional sudah bekerja. Jelas, propulsi pesawat adalah ilmu yang rumit, tetapi premis dasar sebenarnya cukup sederhana.

Mesin turbojet modern atau hanya sering disebut mesin jet, menyedot udara dari bagian depan mesin dan memampatkannya hingga biasanya antara tiga dan 12 kali kerapatannya. Bahan bakar kemudian ditambahkan ke udara terkompresi dan dinyalakan. Campuran udara dan  bahan bakar yang baru dibakar biasanya mencapai suhu antara 1.100 ° F hingga 1.300 ° F saat melewati turbin  yang menggerakkan kompresor saat keluar dari nosel untuk menghasilkan daya dorong.

Mesin turbofan bekerja menggunakan premis yang sama. Tetapi udara yang masuk dibagi menjadi dua aliran berbeda. Satu melewati kipas dan berlanjut ke kompresor inti sebelum dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan dan mengalir keluar dari nosel.  Mesin ini umum di pesawat komersial serta pada pembom berat seperti B-52 Stratofortress.

Menurut paten Lockheed Martin, ruang bakar yang ditemukan di mesin turbojet atau turbofan dapat diganti dengan pengganti panas untuk menghasilkan daya dorong yang sama tanpa memerlukan bahan bakar yang mudah terbakar.

Revolusi

Sebenarnya, kekuatan fusi bisa mengubah segalanya. Tetapi dalam jangka pendek, itu bisa merevolusi cara Amerika mendekati desain dan operasi pesawat. Fusi akan menjadikan jangkauan pesawat jauh lebih luas, pengurangan bahan bakar serta biaya operasional. Pesawat dapat menjalani seluruh masa pakainya tanpa perlu mengisi bahan bakar.

Saat ini, Angkatan Udara mengoperasikan sekitar 490 pesawat tanker udara. Sebagian besar pesawat tempur Amerika membawa bahan bakar yang cukup untuk bertahan dalam pertempuran hanya sekitar 30 menit sebelum perlu pulang atau ke tanker. Sementara misi pengeboman jarak jauh juga sangat bergantung pada pengisian bahan bakar di udara. Tetapi tanker itu sendiri adalah pesawat yang sangat rentan dari serangan lawan.

Angkatan Udara Amerika saat ini membakar sekitar dua miliar galon bahan bakar penerbangan per tahun. Dan dan fusi dapat menurunkan angka itu hingga mendekati nol. Sambil memberikan pesawat tempur, pembom, drone, dan platform lainnya jangkauan dan waktu berkeliaran praktis tanpa batas. 

Reaktor fusi tidak berfungsi seperti sistem senjata fisi. Artinya reaktor dari pesawat yang jatuh akan menimbulkan sedikit risiko baik kontaminasi lingkungan. Atau memungkinkan pelaku jahat untuk merekayasa balik teknologi senjata nuklir. 

Tapi terbang tanpa bahan bakar hanya akan jadi awal dari apa yang bisa dilakukan fusi untuk penerbangan.  Kelimpahan energi listrik dapat memberi daya pada berbagai senjata energi terarah canggih, serta sistem pertahanan rudal baru yang inovatif. Dan itu akan terus berkembang.

Bagi sebagian orang terbang tanpa bahan bakar mungkin tetap hanya sebagai fiksi. Tetapi teknologi yang kita nikmati sekarang inipun puluhan tahun lalu juga dianggap seperti itu. Siapa yang terjebak pada ketidakpercayaan apalagi meremehkan, mereka pasti akan tertinggal.