Cahaya Membawaku Ke Bulan

Cahaya membawaku ke bulan? Lebih tepatnya sinar laser membawaku ke bulan! Karena pesawat dengan teknologi baru ini memanfaatkan sinar laser untuk mengangkatnya ke udara dan terbang menuju luar angkasa.

Cahaya merupakan energi yang menyertai dari proses perpindahan elektron dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah (kembalinya elektron yang sudah tereksitasi ke tempatnya semula). Elektron tersebut berada dalam keadaan tereksitasi karena diberikan energi (misalnya energi panas). Untuk kembali ke keadaan awalnya energi tersebut harus dilepaskan kembali (dilepaskan dalam bentuk energi cahaya). Sinar LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) mempunyai karakteristik tersendiri: monokromatik (satu panjang gelombang yang spesifik), koheren (pada frekuensi yang sama), dan menuju satu arah yang sama sehingga cahayanya menjadi sangat kuat, terkonsentrasi, dan terkoordinir dengan baik. Cahaya biasa (bukan sinar laser) memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda, dengan frekuensi berbeda-beda pula (incoherent light) sehingga cahayanya termasuk cahaya yang lemah.

Untuk mendapatkan cahaya yang monokromatik, koheren, terkonsentrasi, dan menuju satu arah yang sama diperlukan teknologi yang dapat mengendalikan emisi cahaya. Bagaimana cara mengontrol emisi cahaya ini? Dengan menggunakan bantuan cermin!

Pada Gambar 1 kita melihat dua buah cermin yang diletakkan di kedua ujung batu ruby. Salah  satu cermin dibuat  half-silvered (hanya memantulkan sebagian cahaya; sementara cahaya yang tidak dipantulkan dapat menerobos keluar). Ruby diberi stimulasi energi (disinari dengan cahaya) sehingga beberapa elektronnya tereksitasi. Kemudian elektron yang tereksitasi ini berusaha kembali ke tingkat energi awal dengan melepaskan cahaya (foton). Cahaya ini memantul-mantul pada permukaan cermin dan menyinari elektron-elektron ‘tetangga’nya sehingga menyebabkan tereksitasinya para elektron ‘tetangga’ tersebut. Elektron-elektron ini kemudian juga mengemisikan cahaya untuk kembali ke keadaan normalnya. Begitu seterusnya! Seperti reaksi berantai!  

Sebagian cahaya berhasil menerobos keluar dari  half-silvered mirror. Sinar ini merupakan sinar yang monokromatik, koheren, dan berfasa tunggal (single phase). Sinar inilah yang kita kenal sebagai sinar laser.

Energi dari sinar laser inilah yang digunakan untuk mengirimkan pesawat masa depan ke luar angkasa. Sinar laser ditembakkan ke bagian bawah pesawat yang memiliki cermin berbentuk parabola (Gambar 2) yang berfungsi untuk menerima dan memfokuskan sinar laser. Sinar laser yang sudah difokuskan tersebut kemudian memanaskan udara di sekitarnya sampai ‘meledak’ sehingga ledakannya ini dapat digunakan sebagai tenaga pendorong pesawat. 

Sebelum lepas landas, pesawat  yang bentuknya unik ini diputar (menggunakan udara yang dikompresi) sampai 10.000 putaran per menit (10.000 rpm). Ini dimaksudkan untuk menstabilkan  pesawat secara giroskopik (seperti gasing yang stabil saat sedang berputar cepat) sehingga mudah terangkat ke angkasa. Sesudah itu sinar laser dinyalakan dan diarahkan pada pesawat super ringan ini. Pada pesawat mini (terbuat  dari bahan aluminium dengan diameter 12,2 cm) yang digunakan untuk ujicoba, sinar yang digunakan adalah sinar laser yang dihasilkan oleh karbon dioksida,  dengan kekuatan 10 kW dan berpulsasi pada frekuensi 25-28 Hz. Pulsa sinar laser ini dapat menjaga pesawat untuk tetap terangkat di udara. Energi dari sinar laser yang difokuskan oleh cermin parabola ini kemudian memanaskan udara yang berada di ruangan absorpsi di bagian bawah pesawat. Udara di dalam ruang absorpsi ini merupakan udara di sekitar pesawat yang diarahkan masuk sehingga dapat dipanaskan sampai temperatur 10.000-30.000oC. Temperatur ini jauh lebih  tinggi dari temperatur pada permukaan matahari sehingga udara mengalami ekspansi dan terkonversi menjadi plasma. Plasma yang super panas inilah yang kemudian meledak dan mendorong pesawat pada kecepatan tinggi. Saat diujicoba pada bulan Oktober 2000, pesawat mini yang massanya hanya 50 gram itu berhasil mencapai ketinggian maksimum 71 meter. Untuk mengirimkan sebuah pesawat luar angkasa yang massanya 1 kg (terbuat dari bahan silikon karbida) dibutuhkan sinar laser dengan kekuatan 1 MW. Sinar laser sekuat itu mampu mengirimkan pesawat untuk mencapai orbit yang tidak terlalu tinggi. Untuk mengirimkan pesawat menuju orbit yang lebih jauh lagi dibutuhkan laser yang lebih kuat lagi (bisa mencapai 1 GigaWatt). Karena itu teknologi sinar laser merupakan kunci utama pengembangan  lightcraft yang canggih ini. Selain itu pesawat juga harus dilengkapi dengan cadangan hidrogen (sedikit saja) untuk digunakan saat pesawat melewati lapisan atmosfer yang kandungan udaranya sangat sedikit atau saat mencapai kecepatan 5,5 kali kecepatan suara. Pesawat futuristik  ini tidak perlu membawa laser selama meluncur di udara. Sumber sinar laser  tetap berada di bumi sehingga tidak menambah berat beban yang harus dibawa pesawat. Rancangan lainnya melibatkan sebuah stasiun  penghasil sinar laser (laser power station) yang ditempatkan di luar angkasa (mengorbit di luar angkasa). Karena itulah pesawat ini menjadi sangat ringan dan dapat ‘dilemparkan’ oleh sinar laser ke luar angkasa dengan sangat mudah. Selain ringan dan cepat, pesawat ini juga sangat ramah lingkungan karena sama sekali tidak menghasilkan polusi.

Ada variasi lain dari teknologi yang memanfaatkan cahaya untuk misi luar angkasa ini. Kali ini cahaya tidak digunakan sebagai tenaga pendorong pesawat, tetapi justru digunakan untuk menarik  pesawat ke angkasa. Karena digunakan untuk menarik pesawat, sumber cahayanya tidak berasal dari bumi, melainkan dari stasiun yang mengorbit di luar angkasa. Stasiun luar angkasa ini memiliki diameter 1 km dan mampu menghasilkan  tenaga sampai 20 GigaWatt. Cahaya yang digunakan untuk menghasilkan energi adalah cahaya matahari yang ditangkap oleh stasiun luar angkasa tadi. Di stasiun luar angkasa tersebut cahaya matahari yang berhasil ditangkap kemudian dikonversi menjadi gelombang mikro (microwave) yang nantinya dikirimkan ke pesawat yang berada di bumi. Pesawat ini memiliki ribuan rectenna (rectifying antenna) yang berjajar di permukaan atas pesawat dan berfungsi untuk menangkap gelombang mikro tersebut dan mengubahnya menjadi energi listrik. Teknik ini mirip dengan teknik tractor beam yang digunakan dalam film fiksi ilmiah Star Trek.

Pesawat yang ditarik dari angkasa ini memiliki diameter yang jauh lebih besar dari pesawat yang menggunakan  sinar laser untuk mendorongnya terbang. Ini disebabkan banyaknya rectenna yang dibutuhkan untuk menerima gelombang mikro yang dikirimkan stasiun luar angkasa tadi. Pesawat yang disebut microwave lightcraft ini berbentuk seperti piring terbang (flying saucer) yang selama ini dibayangkan sebagai UFO (Unidentified Flying Object) atau pesawat tak dikenal yang membawa makhluk asing ke bumi. 

Saat hendak lepas landas, listrik yang dihasilkan dari konversi gelombang mikro digunakan untuk mengionisasi udara sehingga pesawat bisa terangkat. Saat itu udara di sekitar pesawat dipanaskan sehingga pesawat bisa melewati kecepatan suara. Kecepatan maksimum pesawat bisa mencapai 50 kali kecepatan suara! Pesawat yang bisa menyaingi kepopuleran UFO ini dilengkapi dengan dua magnet berkekuatan super. Pada kecepatan hipersonik ini sebagian energi gelombang mikro yang berhasil ditangkap oleh rectenna digunakan juga untuk kedua magnet tadi (mesin elektromagnetik). Mesin elektromagnetik ini digunakan untuk mempercepat partikel-partikel udara yang mengalir di sepanjang pesawat (slip stream). Dengan mempercepat slip stream pesawat canggih ini dapat terbang pada kecepatan hipersonik tanpa menghasilkan sonic boom (ledakan sonik). Ini berarti pesawat yang mirip UFO ini dapat meluncur dengan tenang tanpa suara sedikit pun. (teknologi)

Batere Paling Tipis Di Dunia

Setipis apa sih batere yang disebut paling tipis di dunia ini? Percaya atau tidak, batere ini hanya setebal lembaran kertas biasa! Benar-benar tipis dan sangat fleksibel karena bisa ditekuk dan dilipat  persis seperti kertas! Begitu tipisnya, batere ini bisa diselipkan dalam lapisan  lembaran kertas sehingga tidak terlihat oleh mata kita. Kertas yang sudah dilengkapi batere super tipis itu tetap tampak seperti kertas biasa. Bagaimana caranya  para peneliti yang menelurkan ide ini berhasil ‘menyelipkan’ batere ke dalam lembaran kertas yang tipis?

Batere yang kita kenal selama ini umumnya berbentuk silinder padat atau kotak padat. ‘Kaleng’ berisi bahan-bahan kimia ini berfungsi sebagai sumber tenaga karena dapat menghasilkan arus elektron saat disambung ke berbagai peralatan elektronik. Elektron-elektron yang mengalir ini merupakan hasil reaksi elektrokimia antara berbagai bahan kimia yang disusun sedemikian rupa di dalamnya. Reaksinya disebut elektrokimia karena reaksi reduksi dan oksidasi (redoks) yang terjadi antara senyawa-senyawa kimia penyusun batere selalu disertai dengan pelepasan dan penangkapan elektron yang mengakibatkan terjadinya aliran listrik. Pelepasan elektron terjadi pada elektroda negatif (disebut juga kutub negatif) karena adanya reaksi dengan larutan atau pasta elektrolit. Elektroda positif (kutub positif) merupakan kutub yang sangat membutuhkan elektron sehingga selalu berusaha menangkap elektron. Elektron yang dilepaskan di kutub negatif berusaha mencari cara untuk mencapai kutub positif. Sayangnya dalam batere tidak ada sama sekali jalur yang menghubungkan kutub positif dan negatif tersebut sehingga tidak terjadi aliran.

Pada Gambar 1 kita bisa melihat bahwa kutub positif batere terletak di ujung atas batere, sedangkan kutub negatifnya di bagian bawah batere. Elektroda positif batere benar-benar  terpisah dari kutub negatifnya (disebut rangkaian terbuka) sehingga di dalam batere tidak mungkin terjadi aliran elektron. Ini memang disengaja karena kalau kutub negatif langsung terhubung dengan kutub positifnya, elektron bisa terus mengalir dengan mudah di dalam batere sampai akhirnya habis dan tidak bisa digunakan lagi. Ketika kita memasang kawat penghubung atau kabel yang menghubungkan kutub positif batere dengan kutub negatifnya, barulah elektron-elektron di kutub negatif yang sudah penasaran ingin kabur akhirnya menemukan jalan. Elektron-elektron ini mengalir melalui kawat atau kabel listrik tersebut sehingga akhirnya berhasil mencapai kutub positif. Tetapi kita tidak membiarkan elektron-elektron ini mengalir dengan santai dari kutub negatif ke kutub positif. Di sepanjang jalannya kita bisa memasang bermacam alat listrik yang memang membutuhkan arus listrik sebagai sumber tenaganya. Jadi, daripada eletron-elektron itu mengalir begitu saja dengan percuma, lebih baik kita memanfaatkan arus yang terbentuk dengan cara memasang berbagai alat seperti lampu atau bel listrik. Saat arus melewati lampu, lampu akan menyala sampai tidak ada lagi elektron yang mengalir (yaitu saat tidak ada beda potensial antara kedua kutub).

Ada berbagai macam logam dan cairan atau pasta elektrolit yang digunakan untuk menyusun sebuah batere.  Kadang-kadang bahannya bersifat racun bagi manusia sehingga harus  selalu dibungkus dalam ‘kaleng’ untuk mencegah terjadinya kebocoran bahan kimia berbahaya tersebut. Batere standar biasanya menggunakan logam seng dan  batang karbon sebagai elektroda-elektrodanya. Cairan elektrolitnya biasanya merupakan larutan asam. Ada juga yang menggunakan logam seng dengan oksida mangan sebagai elektroda, dan cairan yang mengandung alkali sebagai elektrolitnya. Ada juga yang menggunakan oksida merkuri (raksa) sebagai elektrodanya. Ini jelas-jelas merupakan bahan kimia beracun sehingga memerlukan wadah penutup yang sangat baik. Inilah alasan utama batere selalu berbentuk kaleng padat, baik silinder maupun kotak. Ini juga merupakan salah satu hambatan utama dalam mengecilkan ukuran batere. Tetapi ternyata para peneliti sudah berhasil menemukan jawaban atas permasalahan tersebut. Pada batere super tipis yang dapat dilekuk dan dilipat ini mereka menemukan cara untuk menggunakan bahan-bahan yang mirip dengan batere biasa tetapi tidak beracun dan tidak berbahaya sehingga tidak memerlukan pengemasan dalam bentuk kaleng padat.

Elektroda-elektroda yang digunakan  dalam batere masa depan ini berbentuk lembaran fleksibel yang tipis dan tidak keras (Gambar 2). Bahan yang digunakan adalah seng dan mangan dioksida (MnO2), dengan komposisi yang dirahasiakan. Elektrolit yang digunakan  juga merupakan bahan rahasia yang sangat ramah lingkungan sehingga aman dan dapat dibuang ke tempat pembuangan sampah biasa sesudah  selesai digunakan tanpa perlu mengkhawatirkan adanya kandungan bahan  yang berbahaya bagi lingkungan. Bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menyusun batere masa depan ini sama sekali tidak mengandung logam-logam berat seperti merkuri, kadmium, dan timbal seperti batere biasa. Batere ini tidak akan tiba-tiba meledak sehingga mengurangi satu lagi kekhawatiran tentang masalah keamanan.

Karena penggunaan bahan-bahan yang aman inilah batere revolusioner ini bisa diproduksi dalam ukuran super  tipis. Tidak diperlukannya kaleng pembungkus yang biasanya tidak fleksibel menyebabkan batere ini dapat diproduksi dalam berbagai ukuran dan bentuk. Begitu tipisnya sehingga batere ini bahkan tersedia dalam ketebalan hanya 0,6-0,7 mm sehingga bisa diselipkan pada lembaran-lembaran kertas. Batere yang diselipkan di lembaran-lembaran kertas ini merupakan teknologi yang nantinya bisa digunakan untuk mendukung perkembangan berbagai teknologi inovatif lainnya. Salah satunya adalah teknologi tinta elektronik yang membutuhkan aliran listrik untuk mengubah tampilan pada buku-buku masa depan itu. Tanpa adanya batere super tipis yang bisa diselipkan dalam lembaran-lembaran kertas itu kita tidak bisa mengubah tampilan tulisan dan gambar buku sesuka kita. Dengan adanya batere ini kita bisa setiap hari membaca lembaran suratkabar yang sama, tetapi dengan berita-berita terbaru karena kita hanya perlu men-download semua perkembangan dan berita terbaru dari internet nirkabel (tentunya dengan menggunakan batere ini sebagai sumber tenaganya). Dengan menekan satu tombol saja koran kemarin bisa menjadi koran hari ini. Dan karena batere yang digunakan memiliki bentuk yang sangat fleksibel, kita dapat tetap melipat suratkabar seperti kebiasaan kita. Ukuran yang sangat tipis dan kecil ini pun membuat kita tidak merasakan  perbedaan berarti dengan kertas biasa karena massa kertas tidak banyak berubah (tidak terasa berat) walaupun lembaran-lembaran kertas itu menyembunyikan batere. Kinerja batere super tipis ini sama dengan batere biasa karena memiliki beda potensial yang sama (1,5 Volt) dan dapat digunakan sampai tiga tahun pemakaian. Nantinya batere ini akan digunakan pula pada kartu kredit, kartu  pengenal, kartu ucapan, kartu olahraga, dan banyak lagi. Dengan adanya batere  pada berbagai kartu ini kita bisa menyimpan banyak data dan informasi sehingga kartu-kartu itu berfungsi seperti komputer mini. Label produk juga bisa  dilengkapi dengan batere ini sehingga label tersebut bisa memuat banyak informasi mengenai harga, tanggal kadaluarsa produk, dan berbagai data penting lainnya. Alat-alat kedokteran yang berukuran kecil seperti sensor dan berbagai  alat diagnosa kesehatan dapat pula memanfaatkan batere masa depan ini. (teknologi)

Tahan Diguncang Gempa

Gempa bumi merupakan bencana alam yang paling menakutkan bagi manusia. Ini karena kita selalu mengandalkan tanah tempat kita berpijak di bumi ini sebagai landasan yang paling stabil yang bisa selalu dalam keadaan diam dan menopang kita. Begitu terjadi gempa bumi, kita tiba-tiba menyadari bahwa tanah yang kita pijak tersebut ternyata bisa  kehilangan stabilitasnya sehingga mampu menelan korban. Bencana alam lainnya, misalnya meletusnya gunung berapi, bisa dideteksi dengan teknologi yang semakin lama semakin disempurnakan oleh para ilmuwan. Lain halnya dengan gempa bumi yang umumnya terjadi begitu saja sehingga selalu mengejutkan kita. Dalam waktu beberapa detik saja gempa bumi bisa menghancurkan bangunan-bangunan  megah yang dibangun dengan susah payah selama bertahun-tahun. Gempa bumi yang hebat bahkan memakan korban jiwa dalam jumlah tidak sedikit. Karena itulah para ilmuwan terus mencoba mengembangkan teknologi yang bisa memperkirakan lokasi sumber gempa dan kekuatan gempa, sekaligus memprediksi terjadinya gempa supaya dapat mengusahakan pengungsian sebelum gempa itu mulai mengamuk dan mengejutkan semua orang. Untuk mencegah terjadinya kerugian besar akibat hancurnya bangunan-bangunan penting, para ilmuwan juga mengembangkan teknologi untuk memperkuat bangunan sehingga dapat bertahan dari serangan gempa bumi. Negara-negara yang sering  diserang gempa bumi seperti Jepang sudah banyak menggunakan teknologi ini pada gedung-gedung dan bangunan-bangunan besar. Teknologi itu terus dikembangkan dan disempurnakan sampai didapatkan bangunan tahan gempa yang paling kuat sekalipun.

Salah satu teknologi yang gencar dikembangkan adalah penggunaan cairan MagnetoRheological atau disebut juga MR fluid untuk meningkatkan stabilitas bangunan saat terjadi gempa. Cairan ini berwarna keabuabuan dan tampak agak mengkilat seperti minyak. Massa jenis (densitas) cairan istimewa ini tiga kali lebih besar dari densitas air (densitas air pada temperatur normal sekitar 1 g/mL). Fluida ini tersusun dari  partikel-partikel besi yang mengandung gugus karbonil, cairan pelarut, dan bahan-bahan aditif lainnya. Partikel-partikel besi (carbonyl iron) yang sangat halus ini memiliki diameter 3-5 μm (1 μm = 10-6 meter). Cairan MR mengandung 20-40% partikel-partikel besi ini. Saat dalam keadaan kering (belum bercampur dengan cairan pelarutnya) partikel-partikel halus ini tampak seperti tepung berwarna hitam. Cairan pelarut yang digunakan umumnya adalah minyak (cairan hidrokarbon). Supaya partikel-partikel besi dapat terus tersuspensi dalam cairan pelarutnya, perlu ditambahkan zat-zat aditif. Zat-zat ini merupakan komponen yang dirahasiakan. Dengan bantuan zat aditif, proses pengendapan akibat gaya gravitasi dapat dihambat  sehingga partikel-partikel besi bisa mempertahankan keadaan tersuspensi. Selain itu zat aditif juga berfungsi untuk meningkatkan lubrikasi dan mengendalikan kekentalan (viskositas) fluida.

Komponen yang menjadi sumber keistimewaan fluida MR adalah partikel-partikel besi yang halus tadi. Saat fluida MR didekatkan ke magnet, medan magnet memaksa partikel-partikel ini  untuk langsung berbaris dan membentuk polaritas yang seragam sehingga fluida  semakin mengeras (molekul-molekulnya semakin rapat dan teratur) dan berubah menjadi padatan. Semakin kuat medan magnetnya semakin keras pula padatan yang terbentuk. Saat medan magnetnya hilang, molekul-molekulnya kembali menjauh dan tidak beraturan seperti semula. MR yang padat itu pun kembali berubah menjadi fluida. Fluida yang memiliki karakteristik istimewa ini ditemukan sekitar tahun 1940 oleh Jacob Rabinow. Sejak ditemukannya para ilmuwan belum bisa menemukan cara yang tepat untuk mengontrol medan magnet dengan baik  sehingga fluida ini belum banyak dimanfaatkan. Masalah ini kini sudah bisa diselesaikan dengan ditemukannya sistem canggih seperti  digital signal processor serta melimpahnya komputer-komputer yang bisa digunakan untuk mengatur medan magnet yang diaplikasikan pada fluida MR ini. Lalu bagaimana  caranya fluida ini bisa membuat bangunan menjadi tahan gempa? Dengan cara menempatkannya dalam damper (Gambar 1)!

Bangunan-bangunan seperti gedung-gedung besar pencakar langit dan jembatan-jembatan besar di negara-negara yang sering mengalami gempa bumi biasanya dilengkapi dengan  damper (jumlahnya bergantung pada ukuran bangunan) yang berfungsi untuk menyerap sebagian gaya yang tercipta akibat getaran. Gempa bumi terjadi saat ada getaran di permukaan bumi. Jika kita berdiri di dekat rel kereta api saat ada kereta yang lewat kita biasanya merasakan getaran yang ditimbulkan oleh kereta api tersebut. Getaran ini sebenarnya termasuk gempa bumi dalam skala mini. Gempa bumi yang lebih besar yang dikategorikan sebagai bencana alam biasanya berupa getaran hebat yang  diakibatkan oleh meletusnya gunung berapi, tabrakan dengan meteor, ledakan bawah tanah, penghancuran tambang, dan terutama oleh pergeseran lempeng-lempeng bumi. Getaran-getaran ini bisa membentuk resonansi gelombang yang dapat memperkuat getaran sehingga mampu menghancurkan bangunan-bangunan besar yang semula berdiri kokoh di permukaan bumi.  Damper bertugas untuk mengacaukan resonansi ini supaya dapat  menghindari atau  memperkecil efek perusakan yang mungkin terjadi. Damper yang digunakan bisa bersifat aktif, pasif, dan semiaktif. Damper yang aktif merupakan generator yang secara aktif selalu berusaha melawan segala bentuk gangguan. Generator ini menghasilkan gaya yang mendorong struktur bangunan yang mengalami gangguan. Damper jenis ini sangat mudah dikendalikan tetapi membutuhkan energi yang sangat besar. Damper yang pasif justru tidak membutuhkan energi sama sekali.  Damper ini sangat sederhana dan membutuhkan biaya perawatan yang rendah tetapi tidak bisa dikontrol sehingga tidak bisa beradaptasi terhadap berbagai perubahan. Damper semiaktif merupakan gabungan  damper pasif dan aktif. Saat ada gangguan, damper ini melawannya dengan gaya yang  bisa mempertahankan struktur bangunan tanpa menggunakan gaya dorong seperti  damper aktif.  Damper ini mudah dikendalikan dan tidak membutuhkan energi yang besar.  Damper yang menggunakan fluida MR merupakan  damper semiaktif yang bisa dikendalikan dengan cara mengatur jumlah listrik yang mengalir pada elektromagnet dalam damper.

Kumparan elektromagnet ditempatkan di dalam  damper untuk mengendalikan fluida MR. Sekitar lima liter fluida dapat ditampung oleh damper. Bangunan juga dilengkapi dengan sensor getaran yang langsung mengirimkan sinyal pada komputer (saat ada getaran) supaya mengalirkan listrik pada damper. Karena ada aliran listrik pada elektromagnet, terciptalah medan magnet yang menyebabkan mengerasnya cairan MR. Frekuensi perubahan cairan MR menjadi padat bisa mencapai ribuan kali per detik karena adanya pulsa elektromagnetik. Frekuensi tinggi ini dapat meningkatkan  temperatur fluida sehingga terjadi ekspansi (bertambahnya volume fluida). Bagian atas  damper dilengkapi dengan thermal expansion accumulator untuk mencegah ledakan akibat kenaikan tekanan saat terjadinya ekspansi.

Damper bergerak-gerak dan mengeluarkan gaya untuk melawan getaran gempa. Fluida MR yang sudah berubah  jadi padatan dapat menambah besarnya gaya yang bisa dihasilkan damper ini. Semakin besar getaran semakin besar pula arus listrik yang mengalir sehingga medan magnet yang tercipta semakin kuat. Kuatnya medan magnet ini menyebabkan semakin kerasnya padatan yang terbentuk sehingga  damper bisa menghasilkan gaya yang lebih besar untuk melawan getaran gempa. Saat getaran gempa berhenti, komputer menghentikan aliran listrik pada elektromagnet sehingga medan magnetnya hilang dan padatan MR berubah kembali menjadi fluida. Damper dengan teknologi MR fluid ini dapat dipasang pada semua bangunan baru maupun lama sehingga menambah kekuatan bangunan dan memperkecil resiko kehancuran akibat gempa. Dengan bangunan yang lebih stabil, keselamatan penduduk pun bisa lebih terjamin. Hebatnya lagi, damper yang dilengkapi fluida MR ini dapat pula digunakan dalam kehidupan sehari-hari sebagai penyerap getaran pada berbagai peralatan elektronik seperti mesin cuci, dan sebagai shock absorber pada mobil. (teknologi)

Balon Udara Moderen

Count Ferdinand von Zeppelin dikenal sebagai orang pertama yang berhasil menerbangkan sebuah balon raksasa yang disebut Dirigible pada 2 Juli 1900. Saat itu dirigible pertama di dunia itu hanya bisa bertahan di udara selama 17 menit. Dirigible pertama itu termasuk kecil karena panjangnya hanya 420 ft. Berbagai perbaikan dan penyempurnaan terus dilakukan sehingga 10 tahun kemudian dirigible sudah mampu bertahan selama 24 jam di udara. Dirigible menjadi alternatif menarik untuk transportasi udara saat itu. Count Zeppelin langsung menjadi pahlawan yang dianggap  sejajar dengan fisikawan legendaris Galileo Galilei. Belakangan dirigible lebih dikenal dengan nama Zeppelin untuk mengenang jasa orang Jerman tersebut.  Zeppelin seperti pada Gambar 2 mulai dijadikan alat transportasi antar benua yang digunakan secara komersil pada tahun 1928. Pada tahun 1929 The Graf Zeppelin  berhasil terbang mengelilingi dunia selama 21 hari. Selama bertahun-tahun zeppelin berhasil terbang tanpa satu kali pun mengalami kecelakaan.

Zeppelin yang paling terkenal adalah Hindenburg yang panjangnya mencapai 804 ft, hampir  dua kali lebih panjang dari Zeppelin pertama. Hindenburg menjadi populer bukan karena panjangnya tetapi karena tragedi yang terjadi pada tahun 1937. Saat itu Hindenburg yang sedang terbang di atas Lakehurst, New Jersey, tiba-tiba meledak dan terbakar di udara. Kejadian ini menyebabkan dihentikannya semua penggunaan zeppelin sebagai alat transportasi udara. Dua tahun kemudian pesawat terbang mulai menggantikan fungsi zeppelin sebagai alat transportasi udara  yang digunakan untuk mengangkut penumpang secara komersil. Itulah akhir riwayat zeppelin. Belakangan zeppelin ukuran kecil hanya digunakan untuk menerbangkan berbagai spanduk iklan/reklame. Kadang-kadang spanduk-spanduk itu juga digunakan untuk mengumumkan berbagai peristiwa penting, misalnya Olimpiade. Tragedi Hindenburg telah menenggelamkan masa depan zeppelin. Semua zeppelin yang pernah digunakan sebagai alat transportasi komersil merupakan balon raksasa yang berisi  gas hidrogen. Ini merupakan penyebab meledaknya Hindenburg.

 Gas hidrogen yang memenuhi balon udara itu merupakan gas yang sangat mudah terbakar. Fakta ini sudah diketahui oleh para penerus Count Zeppelin. Mereka sudah menyadari bahwa gas hidrogen seharusnya diganti dengan gas yang lebih stabil seperti gas helium. Tetapi saat itu gas helium hanya terdapat di Texas dan Kansas, Amerika. Amerika saat itu masih bermusuhan dengan Jerman, apalagi dengan adanya sejarah militer zeppelin yang pernah membom London dan Paris pada masa Perang Dunia I. Hal inilah yang membuat Amerika enggan memberikan cadangan heliumnya pada Jerman. Mengapa gas helium ini dianggap paling pantas menggantikan gas hidrogen yang mudah terbakar itu? Gas hidrogen merupakan gas yang paling ringan karena jumlah proton, netron, dan elektron yang menyusun atom hidrogen sangat sedikit jika dibandingkan dengan jumlah proton, netron, dan elektron yang menyusun atom-atom lainnya. Udara tersusun dari berbagai macam gas, tetapi gas yang paling banyak terdapat di udara adalah gas nitrogen. Kandungan gas nitrogen dalam udara mencapai 80%. Jumlah proton dan elektron yang menyusun atom nitrogen jauh lebih banyak dari atom hidrogen sehingga massa atom relatif nitrogen empat belas kali lebih besar dari massa atom relatif hidrogen. Gas yang lebih ringan pasti langsung naik ke atas. Ini sama saja  dengan asap rokok yang selalu bergerak secara alami ke arah atas karena molekul-molekul pada asap rokok lebih berat dari molekul-molekul gas-gas yang ada di udara. Itulah sebabnya asap rokok tidak pernah turun ke bawah kecuali jika ditiup. Gas hidrogen sangat mudah ‘terbang’ di udara karena ringannya massa atom-atomnya. Balon yang diisi gas hidrogen dapat terbang sambil membawa beban berat. Tetapi  gas hidrogen juga sangat mudah terbakar. Gas helium merupakan  gas kedua teringan yang hanya lebih berat dari hidrogen (massa atom relatif helium empat kali lebih besar dari massa atom relatif hidrogen). Walaupun gas helium lebih berat dari gas hidrogen, gas-gas lainnya masih lebih berat lagi dari gas helium sehingga helium masih dapat ‘terbang’ di udara sambil membawa beban pula. Selain itu, helium termasuk dalam golongan gas mulia, yaitu gas yang paling stabil dan tidak mudah bereaksi. Ini berarti gas helium tidak mudah terbakar seperti gas hidrogen. Inilah yang menjadikan balon helium pilihan terbaik sebagai pengganti balon hidrogen. Balon helium dengan diameter 24 ft (Gambar 1) dapat terbang dengan membawa beban yang massanya mencapai 455 lbm. Semakin besar volume (diameter) balon, semakin besar pula beban yang bisa diangkatnya. Balon helium yang memiliki diameter 100 ft mampu mengangkat beban dengan massa mencapai 33.000 lbm.

Tragedi Hindenburg memang menakutkan, tetapi ternyata mimpi untuk membangun mesin terbang yang lebih ringan dari udara masih tetap hidup sampai saat ini. Dirigible ukuran besar pun mulai dibuat kembali sejak awal abad ke-20. Proyek  lighter-than-air ini berusaha mengembalikan masa-masa kejayaan zeppelin sebelum meledaknya Hindenburg. Kali ini dengan rancangan teknik yang lebih canggih dan lebih aman supaya tragedi yang menakutkan itu tidak terulang kembali. Gas helium yang saat ini sudah tidak lagi dimonopoli Amerika kini digunakan untuk mengisi balon raksasa ini. Lebih dari 19 juta ft3 gas helium akan memenuhi balon udara masa depan ini. Kulit yang membungkus gas helium ini tentu saja berbeda dengan bahan yang biasanya digunakan untuk membuat balon helium biasa. Kulit pembungkus ini terbuat dari bahan khusus yang tersusun dari banyak lapisan film yang mirip dengan bahan karet. Bahan setebal 1/16 inci ini sangat rapat (bersifat airtight) sehingga dapat gas helium tidak dapat menyusup keluar melalui sela-sela bahan selama proses penerbangan. Zeppelin terbaru ini merupakan zeppelin terbesar dengan panjang mencapai 853 ft (260 meter) dan diameter maksimum 213 ft (65 meter).  Bentuk balon raksasa ini hampir sama dengan Hindenburg yang memiliki hidung (nose cone) yang lebih runcing supaya lebih streamline sehingga dapat mengarungi udara dengan lebih mulus. Dirigible terbaru ini akan digerakkan oleh 16 mesin turbin sehingga mampu terbang pada kecepatan 90 km per jam. Dirigible ini juga dilengkapi lagi dengan ekor yang berfungsi untuk mempertahankan kestabilannya di udara dan meningkatkan kelincahan geraknya sehingga bisa berputar-putar dengan mudah. 

Dirigible ini akan dijadikan alat pengangkut kargo (Gambar 3) atau Cargo Lifter Airship. Itulah sebabnya dirigible ini dibuat dalam ukuran sangat besar. Walaupun demikian, dirigible generasi baru ini tidak ditujukan untuk menggantikan fungsi pesawat-pesawat kargo yang sudah ada saat ini. Cargo Lifter Airship akan lebih difungsikan sebagai pelengkap kereta barang dan kapal-kapal barang untuk mengangkut kargo ke daerah-daerah yang sulit dijangkau. Dengan menggunakan Cargo Lifter Airship yang lincah dan berkapasitas besar ini (dapat memuat beban sampai 160 ton) daerah-daerah tersebut dapat dijangkau dengan lebih mudah.

Kemungkinan digunakannya dirigible sebagai alat transportasi komersil yang setara dengan pesawat terbang biasa pun masih

terbuka lebar. Menurut survey, masih banyak orang yang sangat tertarik untuk terbang dengan zeppelin. Ini berarti kejayaan zeppelin masih dapat berlanjut di masa depan. (teknologi)