Perluasan aplikasi serat karbon - bilah helikopter luar angkasa
Helikopter Mars Ingenuity milik NASA tengah menjelajahi Kawah Jezero di Mars. Pada saat yang sama, para insinyur NASA juga tengah menguji bilah serat karbon di Bumi untuk helikopter Mars generasi berikutnya, yang akan melampaui kinerja Ingenuity dalam misi Mars mendatang, khususnya misi pengembalian sampel Mars yang direncanakan pada tahun 2030-an.
Tekanan atmosfer dan gravitasi permukaan di permukaan Mars masing-masing kurang dari 1% dan sepertiga dari yang ada di permukaan Bumi. Justru karena tekanan permukaan yang sangat rendah inilah kecepatan Ingenuity dapat terbang di Mars antara 2400 dan 2900 rpm. Ini jauh lebih tinggi daripada di Bumi, karena helikopter biasanya hanya membutuhkan 500 hingga 600 rpm untuk terbang.
Helikopter Ingenuity Mars menggunakan empat bilah serat karbon untuk membentuk dua rotor yang berputar berlawanan arah, artinya keduanya berputar ke arah yang berlawanan, dengan rentang 1,2 meter, dan kecepatannya antara 2400 dan 2900 rpm seperti yang disebutkan di atas. Selain itu, Ingenuity berbobot sekitar 1,8 kilogram di Bumi, tetapi karena gravitasi di Mars hanya sepertiga dari gravitasi di Bumi, Ingenuity hanya berbobot 0,68 kilogram di permukaan Mars.
Untuk helikopter Mars generasi berikutnya, para insinyur di Laboratorium Propulsi Jet (JPL) NASA di Pasadena sedang membangun bilah yang 10 sentimeter lebih panjang dari bilah Ingenuity, dengan desain yang berbeda dan kekuatan yang lebih tinggi.
Apa saja keuntungan penerapan serat karbon di bidang kedirgantaraan?
Komposit serat karbon memiliki berbagai keunggulan kinerja yang tidak dimiliki material logam tradisional di bidang kedirgantaraan. Komposit ini dapat secara efektif menjalankan sifat mekanisnya di lingkungan luar angkasa yang keras dan dapat digunakan dalam jangka waktu lama.
1. Rasio kekuatan dan berat yang tinggi: Komposit serat karbon dikenal karena rasio kekuatan dan beratnya yang sangat baik. Fitur ini memungkinkan teknisi kedirgantaraan untuk merancang struktur yang ringan tanpa mengurangi kekuatan, yang membantu meningkatkan efisiensi bahan bakar dan kinerja secara keseluruhan.
2. Kekakuan: Serat karbon sendiri memiliki kekakuan, yang memberikan integritas struktural yang sangat baik. Kekakuan ini sangat penting dalam aplikasi kedirgantaraan, di mana komponen perlu mempertahankan bentuknya dan menahan deformasi di bawah beban aerodinamis dan mekanis. 3. Ketahanan terhadap kelelahan: Komposit serat karbon memiliki ketahanan terhadap kelelahan yang baik, membuatnya cocok untuk bagian-bagian yang mengalami beban siklik, seperti struktur sayap dan badan pesawat. Properti ini membantu meningkatkan umur dan daya tahan struktur kedirgantaraan. 4. Ketahanan terhadap korosi: Tidak seperti logam, serat karbon tidak mengalami korosi, yang menguntungkan untuk aplikasi kedirgantaraan yang sering terkena kondisi lingkungan yang keras, seperti ketinggian dan perubahan suhu. 5. Fleksibilitas desain: Komposit serat karbon dapat dicetak menjadi bentuk yang kompleks, memungkinkan fleksibilitas desain yang lebih besar, yang sangat menguntungkan di bidang kedirgantaraan karena pertimbangan aerodinamis dan struktural sering kali memerlukan desain yang kompleks dan ramping. 6. Konduktivitas listrik: Serat karbon bersifat konduktif, yang menguntungkan untuk aplikasi kedirgantaraan tertentu dan dapat digunakan untuk menghilangkan listrik statis dan gangguan elektromagnetik, sehingga memberikan fungsionalitas tambahan pada desain pesawat terbang. 7. Stabilitas termal: Komposit serat karbon memiliki stabilitas termal yang baik, sehingga dapat menahan suhu tinggi tanpa degradasi yang signifikan. Properti ini penting dalam aplikasi kedirgantaraan karena komponen dapat terpapar lingkungan yang sangat panas selama penerbangan. 8. Biaya perawatan yang lebih rendah: Daya tahan dan ketahanan korosi komposit serat karbon membantu mengurangi biaya perawatan komponen kedirgantaraan sepanjang masa pakainya, sehingga memperpanjang interval perawatan dan meningkatkan keandalan.