James Van Allen, Penemu Perisai Magnetik Bumi

Menjelang tengah malam, 31 Januari 1958, hitungan mundur menuju angka nol dimulai menandai peluncuran roket di pusat peluncuran antariksa Cape Canaveral,Florida, AS.

Disekitar landasan terbang, burung malam bersahutan mengiringi deru suara dan pijaran api mesin pendorong roket.

Malam itu adalah malam yang istimewa, karena untuk pertama kalinya sebuah roket yang diterbangkan ke orbit Bumi membawa piranti ilmiah untuk meneliti keadaan sebenarnya antariksa, kondisi yang sama sekali belum dipahami waktu itu.

Di landasan pacu, para ilmuwan dan teknisi melihat lidah api di belakang roket mengembang dan terus membumbung hingga ketinggian 96 km dari Bumi. Saat itulah Explorer 1, demikian nama satelit yang dibawa yang menjadi misi pertama proyek Explorer, dilepaskan dari roket dalam hitungan beberapa menit. Tak berapa lama,misi yang diemban satelit itu dilaksanakan. Explorer 1, satelit buatan pertama, meneliti lingkungan di sekitar Bumi.

Sementara itu, sosok yang memegang peranan penting dalam misi kali itu begitu gembira dengan keberhasilan peluncuran. Dia-lah James Van Allen, ilmuwan yang menjadi salah satu pemikir bagaimana negeri Paman Sam itu memenangi perlombaan antariksa dengan rival beratnya,Uni Sovyet.

Beberapa bulan sebelumnya, pada 4 Oktober 1957, Uni Sovyet meluncurkan satelit buatan pertama yang berhasil mengelilingi Bumi selama 98 menit yaitu Sputnik I. Keberhasilan ini membuat gempar dunia, terutama Amerika Serikat. Satu bulan kemudian Sputnik II diluncurkan pada 3 November. Dan kali itu membawa makhluk hidup yaitu seekor anjing bernama Laika. Melalui rangkaian peluncuran tersebut, Negeri Beruang Merah itu telah mengobarkan apa yang kemudian dinamakan Perlombaan Antariksa (Space Race).

Setelah itu lebih dari satu dekade, kedua negara super power menjadikan keunggulan teknologi dan capaian penjelajahan antariksa sebagai sebagai senjata pamungkas diplomasi politik tingkat tinggi. Siapa yang unggul di antariksa, maka ia-lah yang menjadi pusat kekuatan dunia yang sebenarnya.

Nah, James Van Allen adalah salah satu pelaku penting di balik berbagai proyek antariksa AS. Lebih jauh dari Space Race di atas, sumbangan ilmiah yang dihasilkan Van Allen terasa lebih abadi. Karena ia termasuk pelopor dalam membangun ilmu pengetahuan antariksa (space science) dimana salah satu cabangnya di kemudian hari dikenal dengan Astrobiologi.

Selain itu, ia juga memiliki keahlian seperti koleganya Wernher von Braun yaitu merancang roket yang mampu terbang ke segenap penjuru Tata Surya.

Dalam misi Explorer I di atas, satelit itu berhasil menemukan sabuk radiasi magnetik di sekitar Bumi, yang kemudian dinamakan dengan Sabuk Van Allen. Inilah sumbangan ilmiah Van Allen, yang paling populer dikenal dunia.

Padahal dalam karier ilmiahnya, ia terlibat dalam perancangan dan peluncuran 24 buah satelit dan misi penjelajahan Tata Surya. Sebuah prestasi dalam hal jumlah keterlibatan misi ilmiah yang sulit ditandingi ilmuwan lainnya.

Ada Apa di Luar Bumi

Van Allen sebenarnya memiliki latar belakang pendidikan fisika nuklir. Seusai menamatkan gelar doktornya, ia bergabung dengan the Carnegie Institution di Washington. Dan ditempatkan di Departemen Magnetisme Bumi. Dimana ia kemudian menaruh minat tinggi pada penelitian radiasi sinar kosmik, yaitu partikel berenergi tinggi yang melintas batas antariksa.

Sinar kosmik ini membahayakan manusia yang melakukan misi ke luar atmosfer Bumi. Van Allen memutuskan untuk meneliti lebih jauh keberadaannya dan interaksinya dengan lingkungan sekitar Bumi.

Penelitian “dunia” di luar atmosfer Bumi membutuhkan teknologi dengan pasokan energi yang lebih besar dari teknologi penerbangan yang telah di kenal kala itu. Masalah pertama yang perlu dipecahkan adalah menciptakan teknologi yang bisa membebaskan diri dari gravitasi Bumi.

Pada 1946 Van Allen mengambil inisiatif untuk mengembangkan roket melalui rangkaian proyek penelitian dalam program the Aerobee. Lebih dari 1.000 kali peluncuran dilakukan dalam program ini untuk mendapatkan roket dengan kemampuan yang dipersyaratkan.

Di tengah upaya menyempurnakan roket, Sputnik I diluncurkan.

Perisai Magnetik


Sebagai tanggapannya, dalam kurun hanya 84 hari, the Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, California, membuat Explorer I, dalam dua model sekaligus.Terburu-buru,memang. Dan hebatnya, misi yang diemban Explorer I bukan sekedar melepaskan diri dari gravitasi Bumi, tetapi lebih jauh lagi yaitu memahami lingkungan antariksa sekitar Bumi. Di sinilah peran van Allen yang terpenting.

Melalui usulnyalah, Explorer I dilengkapi pencacah Geiger guna menghitung keberadaan sinar kosmik.

Pencacah Geiger itulah yang mencoba menjelaskan misteri antariksa. Pada ketinggian yang terhitung rendah dari permukaan Bumi, alat ini memberikan sinyal secara konsisten keberadaan sinar kosmik. Namun pada ketinggian yang terhitung tinggi atau jauh dari permukaan Bumi, alat itu tidak mendeteksi apa-apa. Seolah berada dalam kehampaan.

Kenyataan yang belum bisa dipahami.Bagaimana bisa di lingkungan dekat Bumi, radiasi kosmik begitu deras. Sedangkan pada jarak yang lebih jauh tidak ada.Seperti meloncati ruang.

Sebagai kelanjutannya dalam misi Explorer III, van Allen memodifikasi teknik menghitung sinar kosmik.Kali ini, instrumen juga mampu merekam lokasi dalam orbit satelit dimana sinar kosmik yang dideteksi tiba-tiba ‘menghilang’.

Sekarang Van Allen mampu mengamati periode penghitungan sinar kosmik menuju ke angka nol –yang ternyata–dikarenakan intensitas radiasi yang demikian tinggi sehingga melampui jumlah cacahan dalam mesin penghitung. Di lokasi ini, dimana mesin penghitung diselubungi seluruhnya oleh radiasi sinar kosmik, menimbulkan kesan bahwa antariksa–seluruhnya–adalah ruang yang mengandung radiasi. Bukan ruang yang hampa.

Menindaklanjuti penemuan Van Allen, Explorer IV dan Pioneer III diluncurkan guna memetakan dua lapis sabuk radiasi yang menyelubungi Bumi–melengkung dari kutub utara medan magnetik ke kutub selatan medan magnetik Bumi– dimana medan magnetik Bumi menjadi perangkap partikel berenergi.

Sabuk terluar terisi hanya elektron,sedangkan sabuk terdalam terisi proton. Keduanya adalah “kawasan merah” merupakan lokasi yang membahayakan bagi manusia dan satelit buatan.

Penemuan ini adalah penemuan penting untuk misi penjelajahan antariksa kemudian.

Misi ke Planet Luar

Pada 10 Oktober 1958 presiden Eisenhower meresmikan berdirinya NASA (Badan Antariksa Amerika Serikat), yang menjadi lembaga resmi misi penelitian dan penjelajahan antariksa negara paman Sam.

Van Allen memainkan peranan penting di dalam merancang berbagai proyek penelitian antariksa. Ia dipercaya menjadi anggota Dewan Ilmian Antariksa pemerintahan federal yang berfungsi memberikan pertimbangan atas misi penjelajahan planet lain, terutama kelompok planet luar.

Dalam misi Pioneer 10 (diluncurkan 1972) dan Pioneer 11(diluncurkan 1973) yang bertujuan, salah satunya, ke Yupiter, Van Allen merancang penelitian untuk mengetahui medan magnetik planet terbesar di Tata Surya tersebut.

Hasilnya sungguh luar biasa. Planet yang bisa memuat sekira 1.000 buah Bumi itu, memiliki medan magnetik 10.000 kali lebih kuat dari planet kita !.

Pioneer 10 terus melaju meninggalkan Tata Surya. Sinyalnya yang terus melemah terus dipantau oleh the Deep Space Network. Dan habis energi listriknya pada 7 Februari 2003 lalu.

Menindaklanjuti misi Pioneer, Voyager 1 dan 2 diluncurkan pda 1977. Empat planet gas raksasa di kunjungi. Yupiter, Saturnus, Uranus (1986) dan terakhir Neptunus (1989). Inilah misi yang menjadi impian Van Allen.

Misi terakhir yang turut dirancang Van Allen adalah satelit Galileo untuk meneliti lingkungan planet Yupiter. Penemuan penting satelit Galileo dalam kajian astrobiologi adalah penemuan laut di bawah permukaan es yang menyelubungi 3 buah satelit raksasa Yupiter yaitu Europa,Ganymede dan Callisto.

Penemuan lebih lengkap kondisi planet lain telah memberikan berbagai macam penafsiran (atau bahkan spekulasi) mengenai kemungkinan keberadaan bentuk kehidupan di luar Bumi.

Van Allen-lah yang telah menjadi pelopor selama setengah abad dalam bidang sains antariksa dan astrobiologi.