3 Fakta Ilmiah Kereta Maglev, Kereta Tercepat Dunia
Transportasi darat telah mengalami evolusi yang sangat cepat menuju kehidupan yang lebih efektif dan efisien. Kereta Maglev menjadi perwujudan evolusi tersebut yang memungkinkan perjalanan darat dengan waktu tempuh menyerupai pesawat terbang. Dilansir U.S. Department of Energy, kereta Maglev dapat menempuh jarak dari New York ke Los Angeles, tepatnya 4 ribuan kilometer, hanya dalam waktu kurang dari 7 jam perjalanan.
Kereta Maglev pertama kali beroperasi secara komersial pada tahun 2004 di Shanghai, China. Kereta Maglev berbeda dengan kereta konvensional yang menggunakan roda baja untuk bergerak. Kereta Maglev atau magnetic levitation merupakan kereta yang bergerak secara melayang dengan memanfaatkan medan magnet.
Selain itu, pengoperasian dan pemeliharaan kereta Maglev lebih murah karena tidak adanya gesekan dengan rel yang berarti komponen-komponennya tidak cepat aus (seperti misalnya roda pada kereta konvensional). Akibatnya, suku cadang tidak harus terus-menerus diganti, sehingga akan lebih sedikit material yang digunakan untuk mengoperasikannya.
Kereta Maglev tak hanya sebuah terobosan baru di dunia transportasi darat dunia, tetapi juga merupakan terobosan dalam bidang teknik dan rekayasa. Lalu, bagaimana sains berperan dalam perkembangan kereta Maglev? Simak fakta-faktanya!
1. Kereta Maglev melayang akibat fenomena levitasi magnetik
Fenomena levitasi magnetik merupakan peristiwa ketika objek dapat melayang akibat keberadaan medan magnet di sekitarnya. Fenomena ini dapat terjadi karena gaya magnet yang timbul digunakan untuk melawan atau meredam gaya gravitasi yang dialami.
Teknologi levitasi magnetik pertama kali diajukan oleh insinyur Amerika, Emile Bachelet, pada awal tahun 1910-an. Namun sebelum itu, Robert Goddard, profesor berkebangsaan Amerika, telah menulis penelitiannya yang menjelaskan gagasan levitasi magnetik pada tahun 1904.
Secara umum, kereta Maglev memanfaatkan fenomena levitasi magnetik, meskipun metode yang digunakan untuk mencapai fenomena tersebut berbeda-beda. Terdapat dua metode yang lazim digunakan pada kereta Maglev, yaitu Electromagnetic Suspension (EMS) dan Electrodynamic Suspension (EDS).
Electromagnetic Suspension (EMS) menggunakan gaya tarik-menarik antara magnet yang berada di sisi-sisi dan bawah kereta dengan magnet yang berada di jalur atau guideway untuk membuat kereta melayang. Daya tarik magnet yang terdapat pada bagian bawah kereta membungkus rel guideway sehingga menjaga posisi kereta sekitar 1,3 cm di atasnya.
Electrodynamic Suspension (EDS) menggunakan induksi elektromagnetik (sesuai hukum Faraday) yang dihasilkan ketika kereta melaju hingga 100 km/jam sehingga mampu mengangkatnya hingga 10 cm di atas guideway. EDS saat ini sedang dikembangkan dalam proyek SCMaglev, kereta Maglev yang dibuat oleh perusahaan kereta Jepang. Selama uji coba, SCMaglev mampu mencapai kecepatan hingga 600 km/jam yang menjadikannya kereta tercepat di dunia.
2. Kereta Maglev melaju karena implementasi hukum Biot-Savart
Selain melayang, kereta Maglev memerlukan mekanisme khusus untuk dapat melaju ke depan. Untuk mencapai tujuan tersebut, kereta Maglev dilengkapi dengan serangkaian superkonduktor yang disusun secara selang-seling menghasilkan elektromagnet antara kutub utara dan kutub selatan. Material superkonduktor dipilih karena mampu menghasilkan medan magnet yang sangat kuat secara efisien.
Sisi-sisi guideway kereta Maglev dilengkapi dengan kumparan yang terhubung dengan sumber arus AC (Alternating Current). Sesuai dengan hukum Biot-Savart, ketika kumparan tersebut dialiri arus maka akan timbul medan magnet.
Medan magnet tersebut digunakan untuk menarik dan mendorong kereta Maglev. Ketika kutub yang sama sedang berhadapan maka akan mendorong, sedangkan ketika kutub yang berbeda sedang berhadapan maka kereta akan tertarik.
Untuk memungkinkan kereta dapat terus melaju, maka medan magnet yang dihasilkan kumparan-kumparan tersebut haruslah memiliki kutub-kutub yang selang-seling dan bergantian pada frekuensi tertentu. Hal tersebut berarti magnet yang ditimbulkan memiliki kutub utara pada suatu waktu, kemudian berganti menjadi kutub selatan pada waktu berikutnya dengan kecepatan pergantian (switching) yang dapat diatur melalui frekuensinya. Kecepatan kereta Maglev bergantung pada frekuensi pergantian tersebut.
3. Material superkonduktor didinginkan dengan helium cair
Material superkonduktor yang digunakan pada SCMaglev saat ini, logam Niobium-Titanium, hanya bisa mencapai keadaan superkonduktif ketika material tersebut berada di bawah suhu kritis (9,2 K atau -181 derajat Celsius).
Superkonduktor akan tidak memiliki nilai resistansi atau tahanan ketika berada di bawah suhu tersebut, sehingga arus listrik dapat mengalir tanpa hambatan. Akibatnya, medan magnet yang ditimbulkan akan bernilai sangat besar tanpa adanya disipasi.
Untuk mempertahankan suhu superkonduktor tersebut, kereta Maglev dilengkapi dengan sistem pendingin menggunakan helium cair dengan suhu 4,5 K. Helium cair akan menguap setelah dialirkan ke material superkonduktor, sehingga diperlukan kompresor helium untuk mengembalikannya ke keadaan awal.
Itulah kereta Maglev, dirancang dengan sangat kompleks hingga seolah-olah terasa seperti teknologi yang futuristik. Transportasi darat yang melayang? Terdengar seperti dari film fiksi ilmiah, ya. Namun, nyatanya kereta Maglev mampu hadir sebagai evolusi yang revolusioner bagi kehidupan manusia masa kini.
