Pendarat Vikram milik ISRO (Organisasi Penelitian Luar Angkasa India), dengan retroreflektor NASA di atasnya, mendarat di Bulan pada tanggal 23 Agustus 2023. Kamera di LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) NASA mengambil gambar ini empat hari kemudian. Pendarat berada di tengah gambar, bayangan gelapnya terlihat berlawanan dengan lingkaran cahaya terang di sekitarnya. Halo terbentuk setelah bulu-bulu roket berinteraksi dengan regolit berbutir halus (mirip dengan tanah) di permukaan Bulan. Gambar menunjukkan area seluas 1 mil, atau 1,7 kilometer. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA/Universitas Negeri Arizona
Eksperimen laser NASA dan ISRO di Bulan membuka kemungkinan baru untuk eksplorasi bulan yang tepat dan penggunaan retroreflektor inovatif dalam misi mendatang.
Untuk pertama kalinya di Bulan, sinar laser ditransmisikan dan dipantulkan di antara orbitnya NASA pesawat ruang angkasa dan perangkat seukuran Oreo di pendarat Vikram milik ISRO (Organisasi Penelitian Luar Angkasa India) di permukaan bulan. Eksperimen yang sukses ini membuka pintu bagi gaya baru dalam menemukan lokasi target secara tepat di permukaan Bulan.
Teknik Pencarian Lokasi Bulan yang Tepat
Pukul 3 sore TIMUR pada 12 Desember 2023, LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) NASA mengarahkan instrumen laser altimeternya ke arah Vikram. Pendarat tersebut berjarak 62 mil, atau 100 kilometer, dari LRO, dekat kawah Manzinus di wilayah Kutub Selatan Bulan, ketika LRO mengirimkan gelombang laser ke arahnya. Setelah pengorbit mencatat cahaya yang dipantulkan kembali dari retroreflektor kecil NASA di atas kapal Vikram, para ilmuwan NASA mengetahui bahwa teknik mereka akhirnya berhasil.
Penjelajah Pragyaan menangkap gambar Pendarat Vikram ini pada tanggal 30 Agustus, sebelum malam bulan menyelimutinya dalam kegelapan yang sangat dingin. Kredit: ISRO
Mengirimkan pulsa laser ke suatu objek dan mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan cahaya untuk memantul kembali adalah cara yang umum digunakan untuk melacak lokasi satelit yang mengorbit Bumi dari permukaan tanah. Namun menggunakan teknik sebaliknya – yaitu mengirimkan gelombang laser dari pesawat ruang angkasa yang bergerak ke pesawat yang tidak bergerak untuk menentukan lokasi tepatnya – memiliki banyak penerapan di Bulan, kata para ilmuwan.
Revolusi Retroreflektor
“Kami telah menunjukkan bahwa kami dapat menemukan lokasi retroreflektor kami di permukaan dari orbit Bulan,” kata Xiaoli Sun, yang memimpin tim di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA di Greenbelt, Maryland, yang mengembangkan retroreflektor di Vikram sebagai bagian dari kemitraan. antara NASA dan ISRO. “Langkah selanjutnya adalah menyempurnakan tekniknya agar bisa menjadi rutinitas bagi misi yang ingin menggunakan retroreflektor ini di masa mendatang.”
Hanya selebar 2 inci, atau 5 sentimeter, Laser Retroreflector Array milik NASA memiliki delapan prisma kubus sudut kuarsa yang dipasang dalam bingkai aluminium berbentuk kubah. Konfigurasi ini memungkinkan perangkat memantulkan cahaya yang masuk dari segala arah kembali ke sumbernya. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
Dengan lebar hanya 2 inci, atau 5 sentimeter, retroreflektor NASA yang kecil namun perkasa, yang disebut Laser Retroreflector Array, memiliki delapan prisma kubus sudut kuarsa yang dipasang ke dalam bingkai aluminium berbentuk kubah. Perangkat ini sederhana dan tahan lama, kata para ilmuwan, tidak memerlukan daya maupun perawatan, dan dapat bertahan selama beberapa dekade. Konfigurasinya memungkinkan retroreflektor memantulkan cahaya yang datang dari segala arah kembali ke sumbernya.
Aplikasi Serbaguna dan Potensi Masa Depan
Retroreflektor dapat digunakan untuk banyak aplikasi dalam sains dan eksplorasi dan, memang, telah digunakan di Bulan sejak era Apollo. Dengan memantulkan cahaya kembali ke Bumi, reflektor seukuran koper ini mengungkapkan bahwa Bulan bergerak menjauh dari planet kita dengan kecepatan 1,5 inci (3,8 sentimeter) per tahun.
Retroreflektor kecil generasi baru ini memiliki lebih banyak aplikasi dibandingkan pendahulunya yang lebih besar. Di Stasiun ruang angkasa Internasionalmereka digunakan sebagai penanda presisi yang membantu pesawat ruang angkasa pengangkut kargo berlabuh secara mandiri.
Di masa depan, misalnya, mereka dapat memandu astronot Artemis ke permukaan dalam kegelapan, atau menandai lokasi pesawat ruang angkasa yang sudah ada di permukaan, membantu astronot atau pesawat ruang angkasa tak berawak mendarat di sebelah mereka.
Rendering Lunar Reconnaissance Orbiter NASA oleh seniman. Kredit: Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA
Tantangan dan Langkah Selanjutnya
Namun masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum reflektor dapat menerangi Bulan. Hambatan terbesar dalam penerapannya adalah altimeter LRO, yang telah beroperasi selama 13 tahun setelah misi utamanya, dan merupakan satu-satunya instrumen laser yang mengorbit Bulan saat ini. Namun instrumen tersebut tidak dirancang untuk menentukan target; sejak tahun 2009, altimeter – yang disebut LOLA – bertanggung jawab memetakan topografi Bulan untuk mempersiapkan misi ke permukaan.
“Kami ingin LOLA menunjuk ke target sebesar Oreo ini dan mencapainya setiap saat, dan itu sulit dilakukan,” kata Daniel Cremons, ilmuwan Goddard NASA yang bekerja dengan Sun. Altimeter butuh delapan kali percobaan untuk menghubungi reflektor Vikram.
LOLA bekerja dengan mengirimkan lima sinar laser ke Bulan dan mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan masing-masing sinar tersebut untuk memantul kembali (semakin cepat cahaya kembali, semakin kecil jarak antara LOLA dan permukaan, sehingga semakin tinggi ketinggian di area tersebut). Setiap sinar laser mencakup area selebar 32 kaki, atau 10 meter, dari ketinggian 62 mil, atau 100 kilometer. Karena terdapat celah besar di antara pancaran sinar, kecil kemungkinan pulsa laser dapat mengenai retroreflektor setiap kali pengorbit bulan melintasi pendarat.
Altimeter sangat bagus untuk mendeteksi kawah, bebatuan, dan bongkahan batu besar untuk membuat peta ketinggian global Bulan. Namun mereka tidak ideal untuk menunjuk pada seperseratus derajat retroreflektor, yang diperlukan untuk mencapai ping secara konsisten. Laser masa depan yang secara perlahan dan terus menerus menyapu permukaan tanpa ada celah dalam cakupannya akan membantu reflektor kecil mencapai potensinya.
Untuk saat ini, tim di balik miniatur retroreflektor NASA akan terus menggunakan altimeter laser LRO untuk membantu menyempurnakan posisi target di permukaan, terutama pendarat.
Memperluas Alat Eksplorasi Bulan
Beberapa retroreflektor NASA dijadwalkan untuk terbang dengan pendarat Bulan milik publik dan swasta, termasuk satu pendarat SLIM milik JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency), yang akan mendarat di Bulan pada 19 Januari 2024, dan satu lagi dibuat oleh Intuitive Machines, sebuah perusahaan swasta. dijadwalkan untuk meluncurkan pesawat ruang angkasanya ke Bulan pada pertengahan Februari. Mesin Intuitif akan membawa enam muatan NASA, termasuk retroreflektor, di bawah inisiatif Commercial Lunar Payload Services (CLPS) NASA.
