Pesawat ruang angkasa masa depan akan segera mampu mendeteksi dan memperbaiki kerusakan struktural secara mandiri saat berada di orbit, berkat bahan inovatif yang dapat menyembuhkan diri sendiri yang dikembangkan di bawah program Badan Antariksa Eropa (ESA). Kemampuan ini dapat secara signifikan mengurangi biaya misi dan memperpanjang umur kendaraan peluncur yang dapat digunakan kembali, sehingga menandai langkah maju yang besar dalam infrastruktur luar angkasa.
Masalah Kerusakan Pesawat Luar Angkasa
Pesawat ruang angkasa bertahan dalam kondisi ekstrem: getaran peluncuran, fluktuasi suhu, dan tekanan struktural jangka panjang. Komposit serat karbon, yang biasa digunakan dalam konstruksi pesawat ruang angkasa karena kekuatan dan sifat ringannya, masih rentan terhadap retakan mikroskopis seiring berjalannya waktu. Metode perbaikan tradisional mahal, memakan waktu, dan seringkali tidak mungkin dilakukan di orbit. Keterbatasan ini menghambat misi jangka panjang dan kelangsungan pesawat ruang angkasa yang dapat digunakan kembali sepenuhnya.
Proyek Cassandra: Penginderaan dan Perbaikan Otonom
Project Cassandra yang didukung ESA, yang melibatkan perusahaan Swiss CompPair dan CSEM, dan perusahaan Belgia Com&Sens, memperkenalkan solusi: material komposit yang disebut HealTech. Bahan ini mengintegrasikan deteksi kerusakan, elemen pemanas, dan sifat penyembuhan diri ke dalam satu sistem.
- Deteksi Kerusakan: Sensor serat optik yang tertanam di dalam komposit terus memantau keretakan atau cacat.
- Perbaikan Otomatis: Setelah kerusakan teridentifikasi, kisi-kisi aluminium cetak 3D ringan mendistribusikan panas ke area yang terkena dampak (antara 100-140°C). Ini mengaktifkan zat penyembuh yang tertanam di dalam lapisan serat karbon.
- Proses Penyembuhan Mandiri: Panas melembutkan komposit, memungkinkan bahan penyembuh mengalir ke celah, merekatkan area yang rusak, dan memulihkan kekuatan struktur.
Pengujian dan Penerapan di Masa Depan
Struktur prototipe, dengan lebar hingga 40 sentimeter, telah menunjukkan keberhasilan deteksi retakan, pemanasan yang tepat, dan restorasi struktur. Para peneliti kini meningkatkan teknologinya untuk komponen yang lebih besar, termasuk tangki bahan bakar kriogenik – sebuah area kritis di mana perubahan suhu ekstrem menimbulkan tantangan pemeliharaan berkelanjutan.
The potential impact is substantial: reusable space transportation systems could benefit from reduced inspection times, lower maintenance costs, and extended component lifespans. Selain dapat digunakan kembali, HealTech juga terbukti bermanfaat untuk bagian-bagian pesawat ruang angkasa yang terkena kondisi keras, seperti tangki propelan.
“Hal ini membuat mereka cocok untuk memenuhi kebutuhan tangki propelan dan struktur ruang angkasa yang dapat digunakan kembali serta membuka jalan bagi komponen pesawat ruang angkasa yang lebih ringan dan mudah dirawat,” kata Cecilia Scazzoli, kepala penelitian dan pengembangan CompPair.
Pengembangan bahan penyembuhan diri (self-healing material) mewakili kemajuan signifikan dalam teknologi luar angkasa, yang berpotensi memungkinkan misi luar angkasa yang lebih tangguh, hemat biaya, dan berkelanjutan.
