Oleh: Dr. Ir. Vina Serevina, MM., Drajat Agung Nugroho, Pendidikan Fisika, Universitas Negeri Jakarta, 2021.
Bumi memiliki lapisan atmosfer yang sangat panas sekitar 2500 derajat Celsius. Semua benda yang melewatinya pasti akan terbakar. Seperti yang kita tahu, setiap hari bumi dihantam dengan berbagai macam ukuran asteroid tapi tidak ada satupun yang sampai ke permukaan bumi hal itu dikarenakan mereka terbakar habis Asteroid habis terbakar saat masuk atmosfer bumi. Namun mengapa roket tetap selamat melewati lapisan atmosfer dengan suhu sepanas itu?
Sebelumnya, kita perlu mengetahui bahwa bumi memiliki lapisan atmosfer, salah satunya Bernama thermosfer. Termosfer adalah lapisan atmosfer bumi antara sekitar 95 sampai 600 KM dinamakan termosfer karena pada lapisan ini temperatur bertambah semakin bertambahnya ketinggian. Temperatur di Lapisan ini bisa mencapai 2500 derajat Celsius. Suhu yang sangat panas tersebut mencapai di atas titik leleh baja. Meskipun demikian, kerapatan udara nya amat sangat kecil sehingga perpindahan panas melalui konduksi praktis tak terjadi. Objek yang ada di lapisan atmosfer tetap akan merasakan suhu yang stabil atau malah dingin.
Semakin rendah kerapatan udara maka semakin kecil panas yang dirasakan. Walaupun temperaturnya menyentuh angka 2500 derajat Celsius, tetapi hanya ada sedikit molekul yang menyentuh wahana antariksa atau Astronaut dan mentransfer panas melalui konduksi. Akibatnya roket maupun Astronaut di sana tidak merasakan panas Jika termometer biasa dibawa ke sana maka akan menunjukkan suhu dibawah 0 derajat Celcius Hal ini bisa dianalogikan dengan suhu air mendidih dan uap sauna yaitu sekitar 100 derajat Celcius walaupun memiliki suhu yang sama, tetapi panasnya berbeda saat disentuh. Hal ini terjadi karena kerapatan uap air jauh lebih kecil daripada kerapatan air dalam bentuk cair. Itulah sebabnya roket bisa tetap aman bolak-balik dari ruang angkasa ke bumi tanpa mengalami masalah kepanasan atau meleleh.
Selain karena pengaruh suhu atmosfer, hancurnya asteroid juga disebabkan oleh kecepatan laju nya cepat. Seperti yang kita tahu, semua benda langit di luar angkasa melaju dengan kecepatan yang luar biasa cepat. Begitupun dengan meteorit saat di luar angkasa ia bergerak dengan sangat cepat. Ketika ia mulai memasuki atmosfer bumi, kecepatannya membuat ia menabrak bumi dengan sangat keras dan menghasilkan gesekan yang sangat kuat sehingga ia terbakar habis. Sama seperti saat kita menggesekkan tangan Kalian pasti akan terasa panas apalagi kalau kalian mengerjakannya dengan kecepatan yang sangat cepat pasti akan semakin panas. Selain karena kecepatannya yang tinggi, kebanyakan Asteroid yang memasuki atmosfer bumi berukuran lebih kecil dari pesawat ruang angkasa atau roket yang mengangkut astronot. Jadi, asteroid kecil ini habis terbakar di atmosfer sebelum sampai ke permukaan bumi. Hal ini terbukti dengan persamaan Fisika tentang gaya gesek. Semakin besar kecepatannya, maka semakin besar gaya geseknya sesuai dengan persamaan berikut:
Persamaan Gaya Gesek (Drag Force)
Berbeda dengan asteroid, roket memiliki bentuk yang lebih aerodinamis sehingga gesekan udara yang terjadi juga lebih kecil. Selain itu, kecepatan roket juga tidak secepat asteroid, sehingga hantaman udara tidak menyebabkan suhu roket terlalu tinggi. Roket tentu saja melalui riset panjang dan penelitian terlebih dahulu sebelum dibuat, terutama pada sistem aerodinamis dan bahan yang digunakan. Roket dilindungi oleh ubin yang terbuat dari keramik silika dan juga dicampur oleh serat karbon atau dan telah dibuktikan oleh Nasa bahwa ubin tersebut dapat melepaskan panas sehingga ketika roket melewati atmosfer maka panasnya akan dilepas tanpa mempengaruhi suhu di dalam pesawat antariksa. Bahan pelindung roket yang terbuat dari keramik karena keramik memiliki kalor jenis yang besar sehingga perubahan suhu yang terjadi tidak terlalu drastis, sesuai dengan persamaan Fisika tentang suhu dan kalor berikut:
Q = m c ΔT
Pada dasarnya pesawat luar angkasa diluncurkan seperti roket, tapi pesawat itu mendarat seperti pesawat terbang glider. Pendorong roket dan mesin utama pada pengorbit membantu pesawat luar angkasa lepas landas dari Bumi seperti roket yang terbang tegak lurus keatas. Kedua pendorong utama tersebut menurunkan pesawat luar angkasa dua menit setelah peluncuran, mereka jatuh ke laut. Setelah terjatuh, sebuah perahu khusus menarik pendorong tersebut keluar dari samudra. Mereka akan digunakan lagi untuk penerbangan lain jika kondisinya masih memungkinkan. Tangki luar menurunkan pengorbit pesawat setelah menggunakan semua bahan bakar di dalam tangki. Tangki luar tersebut akan terbakar sendiri di atas Bumi sehingga menyebabkan tangki tidak bisa digunakan lagi. Ketika pesawat luar angkasa kembali ke Bumi, pesawat itu turun dari langit seperti pesawat terbang namun yang berbeda dia akan melawan dan menembus atmosfer bumi sehingga badan pesawat dibuat dengan bahan khusus. Saat akan mendarat, roda keluar dari bawah pesawat dan berhenti di landasan pacu.
Setelah berhasil melewati atsmosfer bumi, pesawat ulang alik kemudian akan menjalankan misi mereka, dan kembali lagi ke bumi. disaat kembali kebumi mereka kembali menghadapi masalah melewati atsmosfer, terlebih lagi atsmosfer paling luar adalah yang paling panas, sehingga untuk mensiasati hal ini mereka tidak dapat hanya mengandalkan ubin, tetapi mereka juga mengambil jalan dengan kemiringan 40 derajat sehingga tumbukan yang terjadi tidak terlalu exstrim dibandingkan sudut lainnya terutama 90 derajat.
Jadi itulah penjelasan singkat mengapa roket tidak terbakar ketika melewati atsmosfer sedangkan meteor terbakar ketika melewati atsmosfer. Ternyata ia dilindungi oleh ubin yang terbuat dari campuran keramik silika dan serat karbon (RCC) serta kembali dengan sudut pendaratan 40 derajat, sedangkan meteor sendiri hanya terbuat dari batu batuan yang titik lelehnya jauh dibawah suhu atsmosfer terlebih lagi ia melewati atsmosfer dengan sudut 90 derajat maka sudah pasti ia akan terbakar ketika melewati atsmosfer.