Mengapa Misi ke Mars Memakan Waktu Berbulan-bulan?

Alasan paling utama tentu saja karena luar angkasa memiliki ukuran yang luar biasa besar. Jarak antarplanet jauh melampaui apa yang biasa kita temui di Bumi.

Mars memang sering disebut sebagai tetangga terdekat Bumi. Namun, saat kedua planet berada pada posisi paling dekat, jaraknya masih sekitar 54,6 juta kilometer. Sebagai gambaran, pesawat komersial tercepat sekalipun membutuhkan waktu ratusan tahun untuk menempuh jarak tersebut.

Masalahnya, jarak itu juga tidak selalu sama. Bumi dan Mars sama-sama mengelilingi Matahari dengan kecepatan yang berbeda sehingga posisi keduanya terus berubah setiap saat. Ketika berada di sisi orbit yang berlawanan, jarak Bumi dan Mars bisa menjadi lebih dari 400 juta kilometer.

Artinya, meskipun wahana antariksa melaju dengan kecepatan puluhan ribu kilometer per jam, perjalanan tetap membutuhkan waktu berbulan-bulan hanya untuk mencapai tujuan.

Banyak orang membayangkan roket bisa berangkat ke Mars kapan saja. Faktanya, ilmuwan justru harus menunggu momen tertentu yang disebut launch window atau jendela peluncuran.

Alasannya sederhana. Bumi membutuhkan sekitar 365 hari untuk mengelilingi Matahari, sedangkan Mars membutuhkan sekitar 687 hari. Karena kecepatan orbit keduanya berbeda, posisi kedua planet jarang berada dalam susunan yang ideal.

Jendela peluncuran menuju Mars hanya muncul sekitar setiap 26 bulan sekali. Pada periode inilah roket bisa mencapai Mars menggunakan bahan bakar seminimal mungkin.

Jika memaksakan peluncuran di luar periode tersebut, wahana memang masih bisa mencapai Mars. Namun, perjalanan menjadi jauh lebih lama dan bahan bakar yang dibutuhkan meningkat drastis. Dalam dunia antariksa, setiap kilogram bahan bakar sangat berharga sehingga waktu keberangkatan harus dipilih dengan sangat cermat.

Ilustrasi peluncuran roket (unsplash.com/NASA)

Meski terdengar sederhana, membuat roket yang jauh lebih cepat ternyata bukan perkara mudah. Semakin banyak bahan bakar yang dibawa, semakin berat pula roket tersebut. Masalahnya, roket yang lebih berat membutuhkan dorongan lebih besar agar bisa lepas dari gravitasi Bumi. Untuk menghasilkan dorongan tambahan itu, diperlukan lebih banyak bahan bakar lagi.

Inilah yang dikenal sebagai tyranny of the rocket equation, yaitu kondisi ketika penambahan bahan bakar justru membuat roket semakin sulit diluncurkan. Pada titik tertentu, menambah bahan bakar tidak lagi memberikan keuntungan karena bobot roket ikut meningkat.

Karena itulah insinyur antariksa harus mencari keseimbangan antara kecepatan, massa roket, dan jumlah bahan bakar yang dapat dibawa. Hingga saat ini, teknologi propulsi yang digunakan manusia masih belum mampu memangkas waktu perjalanan ke planet lain secara drastis.

Kalau melihat peta, kita mungkin berpikir pesawat ruang angkasa tinggal mengarahkan hidung roket ke Mars lalu melaju lurus. Sayangnya, antariksa tidak bekerja seperti jalan raya.

Setiap benda di Tata Surya terus bergerak mengikuti pengaruh gravitasi Matahari. Karena itu, pesawat ruang angkasa juga harus mengikuti lintasan orbit agar dapat mencapai tujuan dengan efisien.

Sebagian besar misi ke Mars menggunakan lintasan yang disebut Hohmann transfer orbit. Jalur ini berbentuk elips dan dirancang agar membutuhkan energi serta bahan bakar paling sedikit.

Akibatnya, perjalanan memang tidak menjadi yang tercepat. Namun, cara ini jauh lebih hemat dibanding memaksa roket terbang lurus dengan kecepatan sangat tinggi. Bisa dibilang, wahana antariksa sebenarnya "mengejar" posisi Mars di masa depan, bukan posisi Mars saat roket diluncurkan.

Jika suatu hari astronaut benar-benar mendarat di Mars, pekerjaan mereka belum selesai. Setelah tiba, mereka biasanya harus menunggu hingga posisi Bumi dan Mars kembali sejajar untuk perjalanan pulang. Kesempatan ini juga hanya muncul pada waktu tertentu. Akibatnya, banyak skenario misi berawak ke Mars memperkirakan enam hingga sembilan bulan perjalanan menuju Mars, sekitar 18 bulan tinggal di permukaan untuk menunggu jendela pulang, lalu enam hingga sembilan bulan lagi untuk kembali ke Bumi. 

Jika dihitung keseluruhan, satu misi bisa berlangsung mendekati 1.000 hari. Durasi tersebut jauh melampaui misi antariksa berawak mana pun yang pernah dilakukan manusia hingga saat ini.

Meski terdengar lama, perjalanan berbulan-bulan ke luar angkasa adalah harga yang harus dibayar untuk menjelajahi alam semesta. Sampai teknologi propulsi generasi baru benar-benar terwujud, kesabaran masih menjadi bagian penting dari setiap misi menuju planet lain.