Instrumentasi Permukaan Bulan #2

Latar Belakang

Eksplorasi memberikan dasar pengetahuan, teknologi, sumber daya, dan inspirasi bagi manusia. Hal tersebut untuk mencari jawaban atas pertanyaan mendasar tentang keberadaan kita, menanggapi penemuan terkini dan menerapkan teknik dan kemampuan revolusioner untuk menginspirasi bangsa kita, dunia, dan generasi berikutnya. Melalui NASA, kita menyentuh yang tidak diketahui, kita belajar dan kita mengerti. Saat kita mengambil langkah pertama untuk mempertahankan keberadaan manusia di tata surya, kita dapat menantikan visi jauh dari masa lalu menjadi kenyataan di masa depan.

Konsep pos terdepan sekarang sedang dirancang dan dipelajari oleh para insinyur, ilmuwan, dan sosiolog untuk memfasilitasi misi jangka panjang manusia ke permukaan Bulan atau benda planet lainnya. Pos terdepan tersebut akan mencakup modul habitat, modul laboratorium, sistem tenaga, transportasi, sistem penunjang kehidupan, perlindungan terhadap lingkungan yang baru, komunikasi dari permukaan planet lain, dan komunikasi kembali ke Bumi.

Gambar 1. Astronot di EHA dekat pos terdepan Bulan (konsep NASA)

Sejak misi luar angkasa di masa lalu hingga saat ini, aktivitas astronot di luar kendaraan (misalnya pesawat ulang-alik) disebut sebagai aktivitas luar angkasa, atau EVA (extravehicular activity). Dengan cara yang sama, aktivitas luar habitat, atau EHA (extrahabitat activities), akan dilakukan selama misi untuk menyelesaikan pekerjaan eksplorasi (gambar 1). Salah satu misi EHA adalah menempatkan peralatan (instrumen) dan sensor lingkungan dalam jangkauan pos terdepan.

Instrumen-instrumen tersebut dapat mengukur radiasi yang diterima dari suar surya atau mengkarakterisasi mikrometeorit yang berdampak pada permukaan. Teleskop juga dapat dipasang untuk pengamatan Bumi, planet lain, dan bintang.

Misi

NASA berharap segera menjalankan misi jangka panjang ke permukaan Bulan dan benda-benda planet lainnya. Kalian adalah anggota tim perencanaan misi di NASA Johnson Space Center. Tim kalian perlu mengembangkan rencana untuk pengerjaan tiga instrumen (peralatan) yang terletak di sekitar wilayah kutub dari Bulan. Pengerjaan instrumen ini akan dilakukan oleh astronot dengan mengenakan pakaian luar angkasa untuk berjalan di sekitar permukaan bulan dalam aktivitas ekstrahabitat atau EHA.

Menggunakan sistem koordinat kartesius dengan sumbu x mengarah ke timur dan sumbu y mengarah ke utara, ketiga instrumen terletak pada:

1. 200 m, baratdaya (Instrumen 1),
2. 175 m, 15º dari barat ke utara (Instrumen 2), dan,
3. 150 m, 30º dari utara ke barat (Instrumen 3).

Kendala

Kendala dalam mengembangkan rencana tersebut adalah sebagai berikut:

1. Seorang astronot hanya dapat membawa maksimal 25 kg dengan berjalan kaki.
2. Seorang astronot dapat menggunakan transporter ("gerobak" bertenaga baterai yang dikendalikan dengan remot kontrol) dengan muatan maksimum 100 kg. Astronot akan berjalan di samping transporter tersebut sambil memegang remot kontrol dan oleh karena itu, ia tidak dapat membawa apapun saat mengendalikan transporter.
3. Seorang astronot dapat berjalan 6 km/jam saat tidak membawa beban, 4 km/jam saat membawa beban, dan 3 km/jam saat mengendalikan transporter.
4. Selama aktivitas tersebut, astronot akan membawa perlengkapan dan sistem penunjang kehidupannya sendiri (misalnya air dan oksigen) dengan kapasitas total selama 5 jam.
5. Kapasitas maksimal penggunaan sistem penunjang kehidupan adalah 4 jam.
6. Peralatan yang akan dipasang pada ketiga instrumen tersebut adalah sebagai berikut:
1. Satu sampel sel dengan beban 20 kg di Instrumen 1,
2. Dua komponen lensa dengan beban satu komponen sebesar 15 kg pada Instrumen 2, dan
3. Satu kamera dengan beban 25 kg di Instrumen 3.
7. Waktu pemasangan ketiga instrumen tersebut adalah sebagai berikut:
1. 20 menit untuk memasang sampel sel di Instrumen 1,
2. 15 menit untuk memasang satu komponen lensa pada Instrumen 2, dan
   
3. 45 menit untuk memasang kamera di Instrumen 3.

Perencanaan Misi:

Sebagai anggota tim perencanaan misi, tugas kalian adalah memeriksa dua pendekatan untuk aktivitas luar angkasa si astronot. Dua pendekatan aktivitas EHA tersebut adalah:

1. Menggunakan transporter untuk membawa semua peralatan bagi ketiga instrumen; atau
2. Membawa satu persatu perangkat ke masing-masing instrumen dari airlock tanpa transporter (bolak-balik).

Permasalahan

Bulatkan jawaban yang didapatkan menjadi satu angka di belakang koma (satu desimal).

1. Gambarkan lokasi setiap instrumen dalam bentuk vektor posisi dengan airlock sebagai titik asalnya.
2. Berdasarkan gambar dari Pertanyaan A,:
1. Tentukan titik koordinat atau lokasi ketiga instrumen dalam x dan y dari airlock. (x dan y dalam satuan m),
2. Tentukan perpindahan astronot (menggunakan notasi vektor-satuan) dari airlock ke masing-masing instrumen.
3. Dari kendala yang telah dijelaskan sebelumnya, tentukan jarak total yang akan ditempuh oleh astronot untuk memasang perangkat instrumen berdasarkan dua pendekatan EHA.
1. Dengan transporter
2. Tanpa transporter (bolak-balik).
4. Berdasarkan kendala yang telah dijelaskan sebelumnya, tentukan waktu yang dibutuhkan oleh astronot untuk memasang perangkat instrumen berdasarkan dua pendekatan EHA.
1. Dengan transporter,
2. Tanpa transporter (bolak-balik).
5. Jelaskan pendekatan mana yang lebih efisien dalam hal:
1. Jarak yang ditempuh oleh astronot,
2. Jumlah waktu cadangan yang tersisa pada sistem penunjang kehidupan astronot ketika kembali ke airlock.

Sumber

Math and Science @ Work Lunar Surface Instrumentation