Di orbit, material antariksa tidak hanya diuji oleh satu ancaman, melainkan oleh kombinasi lingkungan yang saling merusak. Karena itu, tim Georgia Tech Research Institute memilih jalur yang tidak biasa: mengirim polymer generasi baru ke International Space Station agar sampelnya kembali ke Bumi setelah terpapar kondisi nyata di luar angkasa.
Misi ini dijalankan melalui Materials International Space Station Experiment 22 atau MISSE-22. Di dalamnya, GTRI bekerja bersama Georgia Tech, Air Force Research Laboratory, University of Texas at El Paso, Hedgefog Research Inc., dan DuPont de Nemours untuk melihat bagaimana material baru itu berubah setelah menjalani paparan langsung di orbit.
Mengapa sampel harus pulang
Banyak perangkat antariksa dibuat untuk bekerja di orbit lalu habis saat reentry, sehingga jejak kerusakannya ikut hilang bersama perangkat itu. MISSE-22 berbeda karena memang dirancang untuk pemulihan, sehingga material yang sudah merasakan lingkungan antariksa bisa dibedah lagi di laboratorium.
Bagi Elena Plis, senior research engineer di GTRI, kemampuan membawa pulang sampel adalah inti dari eksperimen ini. Dengan cara itu, peneliti bisa membandingkan hasil pengamatan di orbit dengan uji laboratorium pada material yang sama setelah kembali ke Bumi.
Tekanan berat di orbit rendah Bumi
Paparan yang diterima material di luar angkasa jauh dari sederhana. Di orbit rendah Bumi, ancaman datang dari atomic oxygen, radiasi ultraviolet, suhu ekstrem, vakum, mikrogravitasi, dan radiasi kosmik yang kompleks.
Atomic oxygen menjadi salah satu faktor paling agresif karena sangat reaktif dan terus menghantam permukaan terbuka pada ketinggian sekitar 100 hingga 1.000 mil. Jika berlangsung lama, paparan itu dapat membuat material menggelap, menjadi kasar, lalu melemah.
Untuk memaksimalkan paparan, platform uji MISSE-22 dipasang di sisi depan ISS yang menghadap arah gerak stasiun. Posisi itu membuat sampel menerima lingkungan luar angkasa secara lebih langsung.
Pilihan material baru, bukan Kapton
Dalam misi ini, tim tidak memilih Kapton, film polyimide dari DuPont yang sudah digunakan melapisi wahana antariksa sejak era Apollo. Sebagai gantinya, tim menguji kandidat polymer baru yang diharapkan lebih tahan terhadap lingkungan ekstrem.
Pilihan itu tidak hanya soal daya tahan, tetapi juga efisiensi desain. Jika material pelindung lebih awet, insinyur tidak perlu menambah lapisan berat untuk menebus kerusakan material selama operasi di orbit.
Seleksi sampel juga ketat. Material harus transparan atau tembus cahaya agar bisa dianalisis secara optik, dan harus cukup kuat menghadapi atomic oxygen tanpa hancur serta menimbulkan debris di sekitar stasiun.
Cara memantau perubahan selama berbulan-bulan
Agar perubahan material bisa dilihat dari waktu ke waktu, tim membangun polariscope khusus yang belum pernah terbang sebelumnya di MISSE. LED di bawah tiap sampel memancarkan cahaya terpolarisasi ke atas melalui material, lalu sistem kamera kecil di atasnya bergerak dengan jadwal tertentu untuk merekam perubahan pola stres di dalam polymer.
Gambar yang terkumpul dikirim ke Bumi secara berkala. Setelah itu, data tersebut dianalisis dengan algoritma machine learning untuk melacak evolusi distribusi stres internal sepanjang misi.
Pendekatan ini membuat peneliti tidak hanya mengandalkan hasil akhir setelah sampel kembali. Mereka juga bisa melihat bagaimana material bereaksi secara bertahap selama berbulan-bulan di orbit.
Nilai untuk satelit masa depan
Jika performa material baru ini sesuai harapan, hasilnya dapat membantu insinyur membangun satelit yang lebih tahan lama tanpa menambah lapisan pelindung yang berat. Bagi operator komersial dan pemerintah yang mendorong konstelasi satelit lebih besar dan lebih awet, pengurangan satu kilogram pelindung bisa memberi ruang untuk bahan bakar, payload, atau margin struktural.
Karena itu, misi ini bukan sekadar soal mengirim material ke ISS. Data dari sampel yang kembali ke Bumi justru menjadi bagian paling penting, karena dari sanalah tim bisa menyempurnakan cara memantau dan merancang material antariksa di masa depan.
