Antariksa · Artikel
Cara Kerja Roket: Sistem Propulsi dan Teknologi Peluncuran Dijelaskan
Terbit:

Singkatnya
Roket terbang dengan melemparkan massa keluar dari nosel dengan kecepatan tinggi, yang mendorong kendaraan ke arah sebaliknya menurut hukum ketiga Newton — tidak perlu ada udara untuk didorong. Kendaraan peluncuran terutama menggunakan propulsi kimia (cair, padat, atau hibrida), yang dibangun dalam tahap-tahap yang dibuang saat habis terbakar, sementara pesawat ruang angkasa yang sudah berada di luar angkasa sering beralih ke propulsi listrik (ion) dengan daya dorong rendah untuk efisiensi.
Versi ini adalah terjemahan mesin dari naskah asli (English). Baca naskah asli
Setiap peluncuran orbit, dari Falcon 9 yang membawa kru hingga uji coba penerbangan Starship, bergantung pada fisika dasar yang sama yang pertama kali dijelaskan oleh Isaac Newton: untuk setiap aksi ada reaksi yang sama dan berlawanan. Mesin roket membakar propelan dan mengeluarkan gas panas yang dihasilkan keluar dari nosel dengan kecepatan tinggi; gas mendorong roket ke arah yang berlawanan. Menurut NASA's Glenn Research Center, pasangan aksi-reaksi ini ada antara roket dan knalpotnya sendiri, itulah mengapa roket bekerja di ruang hampa luar angkasa dan tidak memerlukan udara atau medium lain untuk didorong.
Fisika: dorongan dan impuls spesifik
Para insinyur menggambarkan kinerja mesin dengan dua angka: dorongan dan impuls spesifik. Dorongan adalah gaya yang dihasilkan, didorong terutama oleh berapa banyak massa yang keluar dari nosel dan seberapa cepat ia keluar. Impuls spesifik (Isp), diukur dalam hitungan detik, menjelaskan seberapa efisien mesin mengubah propelan menjadi dorongan — NASA Glenn mendefinisikannya sebagai dorongan dibagi dengan laju aliran berat propelan, jadi mesin dengan Isp lebih tinggi menghasilkan lebih banyak dorongan dari jumlah propelan yang sama, atau membutuhkan lebih sedikit propelan untuk dorongan yang sama.
Angka tunggal ini memungkinkan insinyur untuk mengukur mesin dan membandingkan sistem propulsi yang sangat berbeda dengan syarat yang sama, itulah mengapa Isp terus muncul di lembar spesifikasi roket.
Propulsi kimia: cair, padat, dan hibrida
Hampir semua kendaraan yang meninggalkan permukaan Bumi menggunakan propulsi kimia, di mana bahan bakar dan oksidator bereaksi untuk menghasilkan gas panas yang mengembang. Ada tiga konfigurasi utama. Mesin berpropelan cair menyimpan bahan bakar dan oksidator secara terpisah dan memompanya ke dalam ruang pembakaran, yang memungkinkan mesin untuk diatur, dimatikan, dan dimulai kembali — fleksibilitas yang digunakan oleh penyedia peluncuran pemerintah dan komersial. Motor berpropelan padat mencampur bahan bakar dan oksidator menjadi butir padat tunggal yang dikemas ke dalam casing roket; mereka sederhana secara struktural dan murah tetapi, setelah dinyalakan, terbakar hingga propelan habis. Sistem hibrida menggabungkan bahan bakar padat dengan oksidator cair atau gas, duduk di antara kedua pendekatan.
Mesin Raptor SpaceX, yang digunakan pada kendaraan Starship dan Super Heavy, mengilustrasikan pendekatan yang lebih baru dalam propulsi cair: desain 'pembakaran berjenjang aliran penuh' di mana semua bahan bakar dan semua oksidator melewati dua preburner terpisah sebelum mencapai ruang pembakaran utama, menurut outlet aeroangkasa Everyday Astronaut. Raptor membakar metana cair dengan oksigen cair — kombinasi yang SpaceX pilih sebagian karena metana terbakar tanpa meninggalkan deposit jelaga yang memperumit penggunaan kembali mesin berbahan bakar kerosin, dan sebagian karena metana pada prinsipnya dapat diproduksi di Mars dari sumber daya lokal. Outlet melaporkan Raptor menghasilkan sekitar 2 meganewton dorongan dengan impuls spesifik vakum sekitar 330 hingga 350 detik.
Mengapa kendaraan peluncuran dibangun dalam tahap
Mencapai orbit dari permukaan Bumi memerlukan mencapai ketinggian di atas kira-kira 150 kilometer sambil bepergian dengan lebih dari 7,9 kilometer per detik, menurut panduan peluncur European Space Agency. Desain mesin tunggal jarang melakukan ini dengan efisien di seluruh penerbangan, jadi sebagian besar roket orbit dibagi menjadi tahap yang dibuang setelah propelan mereka habis, menghilangkan berat mati sehingga tahap yang tersisa dapat mempercepat kendaraan yang lebih ringan dengan lebih mudah.
Deskripsi ESA tentang penerbangan kelas Ariane yang khas menunjukkan bagaimana ini terjadi dalam praktik: pendorong dan tahap utama menyala bersama selama sekitar dua menit pertama pendakian vertikal, tahap utama terus terbakar selama sekitar dua belas menit sementara pendorong sudah terpisah dan jatuh ke laut di dekat ketinggian 60 kilometer, dan tahap atas kemudian menyala untuk periode terakhir, mencapai kecepatan puncak misi sekitar 8 kilometer per detik sebelum melepaskan muatannya. Setelah pekerjaan selesai, tahap atas yang habis biasanya dipindahkan ke 'orbit pemakaman' sehingga tidak menjadi bahaya tabrakan bagi satelit aktif.
Selain peluncuran: propulsi listrik dan ion
Setelah pesawat ruang angkasa sudah berada di orbit atau ruang angkasa dalam, propulsi kimia tidak selalu pilihan paling efisien untuk perjalanan panjang. Banyak probe menggunakan propulsi listrik, yang mengionisasi propelan — biasanya gas xenon — dan mempercepat partikel bermuatan yang dihasilkan keluar dari thruster menggunakan medan listrik yang didukung oleh panel surya. Jet Propulsion Laboratory NASA menggambarkan dorongan dari sistem ini sebagai sangat lembut: dalam kasus misi sabuk asteroid Psyche, tekanan yang dihasilkan oleh ion thruster-nya dapat dibandingkan dengan memegang tiga perempat di tangan Anda, bahkan pada daya penuh.
Dorongan kecil itu tidak cukup untuk mengangkat apa pun dari Bumi, tetapi di lingkungan ruang angkasa yang bebas gesekan itu dapat diterapkan terus-menerus selama berbulan-bulan, secara perlahan membangun kecepatan. JPL melaporkan bahwa thrusters surya-listrik Psyche telah mendorong pesawat ruang angkasa hingga sekitar 84.000 mil per jam dan pada akhirnya akan membawanya ke sekitar 124.000 mph — menggambarkan mengapa propulsi ion disediakan untuk perjalanan dalam ruang angkasa daripada peluncuran, di mana dorongan mesin kimia yang jauh lebih tinggi diperlukan untuk mengatasi gravitasi dan hambatan atmosfer dalam hitungan menit.
| Tipe | Propelan khas | Ciri khas utama | Penggunaan utama |
|---|---|---|---|
| Kimia cair | misalnya metana/LOX (Raptor), kerosin atau hidrogen dengan oksigen cair | Dapat diatur, dapat dimulai kembali, dan dapat dimatikan atau dinyalakan kembali, menurut deskripsi NASA Glenn dan ESA | Tahap kendaraan peluncuran |
| Kimia padat | Bahan bakar dan oksidator pra-campur menjadi butir padat | Struktural sederhana; terbakar hingga propelan habis, menurut NASA Glenn | Pendorong, peluncur yang lebih kecil |
| Kimia hibrida | Bahan bakar padat dengan oksidator cair/gas | Menggabungkan sifat sistem cair dan padat | Kendaraan khusus dan eksperimental |
| Listrik (ion/Hall) | Gas xenon, diionisasi dan dipercepat secara elektrik | Dorongan sangat rendah, efisiensi sangat tinggi, menurut deskripsi Psyche JPL | Perjalanan dalam ruang angkasa pada probe |
Pertanyaan
- Bagaimana roket bekerja di ruang hampa luar angkasa jika tidak ada udara untuk didorong?
- Roket tidak mendorong melawan udara; mereka bekerja dengan hukum ketiga Newton, di mana mengeluarkan gas buang keluar dari nosel dalam satu arah mendorong roket itu sendiri ke arah yang berlawanan, reaksi yang NASA Glenn Research Center catat bekerja sama baiknya di vakum.
- Apa itu impuls spesifik dan mengapa itu penting?
- Impuls spesifik (Isp), diukur dalam detik, adalah dorongan dibagi dengan laju aliran berat propelan; menurut NASA Glenn, mesin dengan Isp lebih tinggi menghasilkan lebih banyak dorongan dari massa propelan yang sama, menjadikannya ukuran efisiensi kunci yang digunakan untuk membandingkan mesin.
- Mengapa roket membutuhkan beberapa tahap daripada satu mesin?
- Mencapai orbit memerlukan perjalanan di atas ketinggian sekitar 150 km dengan kecepatan lebih dari 7,9 km/s, menurut European Space Agency; membagi kendaraan menjadi tahap memungkinkan perangkat keras yang habis dibuang di tengah penerbangan sehingga tahap yang tersisa tidak perlu mempercepat berat mati.
- Mengapa SpaceX menggunakan metana daripada bahan bakar roket tradisional?
- Menurut analisis mesin Raptor Everyday Astronaut, SpaceX memilih metana karena terbakar tanpa deposit jelaga yang memperumit penggunaan kembali mesin berbahan bakar kerosin, dan karena metana pada prinsipnya dapat diproduksi di Mars dari sumber daya lokal untuk perjalanan pulang.
- Apa itu propulsi ion dan mengapa tidak digunakan untuk peluncuran?
- Propulsi ion atau listrik mengionisasi propelan seperti xenon dan mempercepatnya dengan medan listrik; JPL NASA menggambarkan dorongannya sebagai sangat lemah — sebanding dengan tekanan memegang beberapa koin — jadi digunakan untuk perjalanan dalam ruang angkasa yang bertahap pada probe seperti Psyche, bukan untuk mengangkat kendaraan dari Bumi.
Sumber
- NASA Glenn Research Center — Guide to Rockets (Beginner's Guide to Aeronautics)
- NASA Glenn Research Center — Specific Impulse
- European Space Agency — Launchers FAQ: Frequently Asked Questions
- Everyday Astronaut — Is SpaceX's Raptor engine the king of rocket engines?
- NASA Jet Propulsion Laboratory — NASA's Psyche Fires Up Its Sci-Fi-Worthy Thrusters
Tulisan ini disiapkan dengan kecerdasan buatan dan lolos pemeriksaan sumber otomatis sebelum terbit. Jika Anda melihat kesalahan, ajukan koreksi. Ajukan koreksi atau hak jawab · Cara kami bekerja
Terkait

AntariksaArtikel
Bagaimana Satelit Bekerja: Mekanika Orbital, Jenis Utama dan Penggunaan Sehari-hari
Satelit tetap berada di orbit karena kecepatan maju mereka dan gravitasi Bumi saling seimbang, menjaga mereka dalam jatuh bebas berkelanjutan di sekitar planet daripada jatuh ke tanah atau terbang ke luar angkasa. Insinyur memilih ketinggian, bentuk, dan kemiringan orbit untuk cocok dengan pekerjaan satelit, dari orbit rendah yang digunakan untuk pencitraan hingga sabuk geostationary yang digunakan untuk cuaca dan telekomunikasi. Hingga Oktober 2026, kelompok pelacakan menghitung sekitar 17.000 satelit aktif di sekitar Bumi.
AntariksaArtikel
Cara Kerja Teleskop: Observatorium Optik, Radio dan Ruang Angkasa Dijelaskan
Teleskop mengungkapkan alam semesta yang jauh dengan mengumpulkan radiasi elektromagnetik — cahaya tampak, gelombang radio, inframerah, ultraviolet, sinar-X atau sinar gamma — dan memfokuskannya dengan cermin, lensa atau piring antena. Desain mana yang paling baik tergantung pada panjang gelombang: teleskop optik berbasis darat memerlukan optik adaptif untuk mengatasi keburaman atmosfer, teleskop radio menghubungkan piring ke dalam larik raksasa, dan observatorium sinar-X atau inframerah harus mengorbit di atas atmosfer Bumi, yang menyerap panjang gelombang tersebut.
AntariksaArtikel
Bagaimana Fase Bulan Bekerja: Sains di Balik Siklus Lunar
Fase bulan disebabkan oleh perubahan sudut antara Matahari, Bumi, dan Bulan saat Bulan mengorbit planet kita, bukan karena bayangan Bumi. Satu siklus penuh dari satu bulan baru ke berikutnya — bulan sinodik — membutuhkan waktu sekitar 29,5 hari, sedikit lebih lama dari orbit Bulan yang sebenarnya 27,3 hari di sekitar Bumi.

AntariksaPanduan
Cara Mengidentifikasi Bintang dan Rasi Bintang: Panduan Mengamati Bintang untuk Pemula
Pemula dapat belajar mengidentifikasi bintang dan rasi bintang tanpa teleskop. Jaringan Langit Malam NASA dan The Planetary Society mengatakan mata telanjang cukup untuk memulai: pelajari beberapa rasi bintang jangkar yang cerah, kemudian gunakan bintang-bintang mereka sebagai petunjuk untuk menemukan yang lain. Musim gugur dan musim dingin menguntungkan hobi ini karena malam lebih panjang dan, menurut National Geographic, udara sering memberikan kondisi langit yang lebih jernih.