Bagaimana Laser & Pencetakan 3D Akan Membangun Masa Depan Kita di Luar Angkasa

Penjelajahan luar angkasa telah berkembang secara signifikan selama beberapa dekade terakhir, dan bersamaan dengan itu, ambisi kita juga meningkat. Ini tidak lagi hanya tentang mengunjungi planet-planet yang jauh, melainkan tinggal di sana, dan untuk itu, kami secara aktif mencari cara membangun struktur yang akan mendukung kolonisasi luar angkasa di masa depan dan perjalanan antarbintang.

Namun, membangun di luar Bumi tidak sama dengan membangun di Bumi. Konstruksi di luar angkasa datang dengan tantangan serius.

Misalnya, fluktuasi suhu yang ekstrem dapat mengurangi integritas bahan konstruksi yang kita gunakan di Bumi. Kemudian ada mikrogravitasi, vakum ruang, radiasi, kelangkaan sumber daya seperti air dan agregat konvensional, serta logistik peluncuran dan perakitan komponen di orbit atau pada permukaan ekstraterestrial.

Semua hal ini menghadirkan tantangan yang memerlukan pemikiran ulang baik bahan maupun metode untuk konstruksi di luar angkasa.

Kemajuan seperti beton antariksa, sintering gelombang mikro, sintering laser, bahan termoplastik, dan peleburan/pembentukan regolit adalah beberapa cara untuk mengatasi kondisi lingkungan yang keras dan kelangkaan sumber daya.

Teknologi pencetakan 3D adalah inovasi penting lainnya, menunjukkan potensi besar untuk membangun habitat dan struktur kompleks di luar angkasa. Teknologi ini menawarkan manfaat presisi, efisiensi yang meningkat, pengerasan cepat, stabilitas, dan minimisasi limbah.

Teknologi ini dapat digunakan dengan bahan lokal seperti tanah bulan dan Mars untuk membangun infrastruktur yang tahan lama, mengurangi kebutuhan mengirim semua bahan dari Bumi.

Inovasi lain yang berperan penting di sini adalah robot otomatis, yang membangun struktur beton di lingkungan keras dan menghilangkan kebutuhan tenaga kerja manusia. Mereka memiliki kemampuan pemantauan waktu nyata untuk memastikan kualitas konstruksi dan keamanan bagi penghuni jangka panjang.

Jadi, bidang penjelajahan dan kolonisasi luar angkasa berkembang pesat, dan di tengah itu, para peneliti kini menemukan cara untuk membangun struktur yang sangat besar untuk operasi luar angkasa yang berkelanjutan. 

Perjalanan NOM4D: Manufaktur Antariksa Berbasis Laser

Sebuah tim insinyur dari University of Florida (UF) sedang bekerja pada pembuatan struktur logam presisi¹ di orbit dengan bantuan teknologi laser.

Idenya adalah secara khusus membangun struktur besar, seperti array surya 100 meter di orbit, menggunakan teknologi laser canggih.

Selain panel surya, tim ini bertujuan melihat struktur berskala besar seperti teleskop antariksa, antena satelit, atau bahkan bagian stasiun luar angkasa yang dibangun langsung di orbit, yang akan menjadi langkah besar menuju misi yang lebih lama dan operasi luar angkasa yang berkelanjutan.

Menurut Victoria Miller, Ph.D., seorang profesor associate di Departemen Ilmu & Teknik Material di Herbert Wertheim College of Engineering UF:

“Kami ingin membangun hal-hal besar di luar angkasa. Untuk membangun hal-hal besar di luar angkasa, Anda harus mulai memproduksi barang di luar angkasa. Ini adalah frontier baru yang menarik.”

Untuk melaksanakan penelitian mereka, universitas telah memperoleh kontrak senilai $1,1 juta dari DARPA. Sementara universitas lain juga mengeksplorasi manufaktur luar angkasa, UF adalah satu-satunya yang fokus pada pembentukan laser untuk aplikasi luar angkasa.

Untuk itu, Miller dan mahasiswanya bekerja sama dengan Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) dan NASA’s Marshall Space Flight Center, yang membantu memajukan program luar angkasa Amerika melalui kendaraan peluncur, sistem luar angkasa, sistem propulsi dan perangkat keras, teknologi rekayasa mutakhir, serta proyek ilmu pengetahuan dan riset terdepan.

Jadi, bersama-sama mereka mengerjakan proyek bernama NOM4D, yang merupakan Novel Orbital and Moon Manufacturing, Materials, and Mass-efficient Design, yang bertujuan mengubah pengembangan infrastruktur luar angkasa.

Untuk NOM4D, salah satu tantangan terbesar adalah melewati batasan ukuran dan berat muatan roket. Untuk mengatasi masalah ini, tim UF mengembangkan teknologi pembentukan laser untuk melengkungkan logam menjadi bentuk dengan menelusuri pola presisi pada logam tersebut.

Jika dilakukan dengan akurat, ini tidak memerlukan sentuhan manusia karena panas dari laser memutar logam itu sendiri, menjadikannya langkah penting menuju manufaktur orbital menjadi kenyataan. Menurut anggota tim, Nathan Fripp, seorang mahasiswa Ph.D. tahun ketiga yang mempelajari ilmu material dan teknik:

“Dengan teknologi ini, kami dapat membangun struktur di luar angkasa jauh lebih efisien daripada meluncurkannya dalam keadaan terakit penuh dari Bumi. Ini membuka beragam kemungkinan baru untuk penjelajahan luar angkasa, sistem satelit, dan bahkan habitat masa depan.”

Mengubah bentuk logam dengan tepat dan sesuai kebutuhan adalah proses yang kompleks, sehingga pembengkokan laser yang rumit tentu merupakan pencapaian besar, namun itu hanya bagian dari persamaan.

Tantangannya, catat Miller, adalah memastikan bahwa sifat material tetap baik atau bahkan meningkat selama proses. Bagian yang dibengkokkan tetap harus memiliki sifat yang baik serta tahan kuat dengan fleksibilitas yang tepat.

Untuk menilai material, tim melakukan pengujian terkontrol pada baja tahan karat, aluminium, dan keramik untuk menganalisis bagaimana variabel seperti panas, gravitasi, dan input laser memengaruhi cara material melengkung dan berperilaku.

“Kami melakukan banyak pengujian terkontrol dan mengumpulkan data detail tentang bagaimana logam berbeda merespons energi laser: seberapa banyak mereka melengkung, seberapa banyak mereka memanas, bagaimana panas memengaruhi mereka, dan lain-lain. Kami juga telah mengembangkan model untuk memprediksi suhu dan jumlah pembengkokan berdasarkan sifat material, serta input energi laser. Kami terus belajar dari pemodelan dan eksperimen untuk memperdalam pemahaman kami tentang proses ini.”

– Wei

Menurut siaran pers UF, salah satu penilaian melibatkan pengujian pembentukan laser dalam kondisi mirip ruang angkasa, yang memerlukan ruang vakum termal. Ini disediakan oleh NASA, menjadikan kolaborasi dengan NASA Marshall Space Center penting dalam secara signifikan meningkatkan tingkat kesiapan teknologi (TRL).

Pengujian ini dipimpin oleh Fripp dan dilakukan untuk mengamati respons material terhadap lingkungan keras ruang angkasa. Dan yang ditemukan tim adalah bahwa sejumlah faktor, termasuk sifat material, parameter laser, dan kondisi atmosfer, menentukan hasil akhir.

“Di ruang angkasa, kondisi seperti suhu ekstrem, mikrogravitasi, dan vakum lebih lanjut mengubah cara material berperilaku. Akibatnya, menyesuaikan teknik pembentukan kami agar bekerja secara andal dan konsisten di ruang angkasa menambah lapisan kompleksitas lainnya.”

– Fripp

Penelitian di UF pertama kali dimulai pada tahun 2021 dan sejak itu telah membuat banyak kemajuan. Namun agar teknologi siap digunakan di luar angkasa, masih perlu dikembangkan lebih lanjut. Saat ini memasuki tahun terakhir, dengan proyek dijadwalkan selesai pada musim panas 2026.

Meskipun masih ada pertanyaan tentang berbagai aspek proyek, khususnya tentang menjaga integritas material selama proses pembentukan laser, tim optimis karena setiap simulasi dan pengujian laser membawa mereka selangkah lebih dekat ke era konstruksi baru.

“Senang menjadi bagian dari tim yang mendorong batas apa yang mungkin dalam manufaktur, tidak hanya di Bumi, tetapi juga di luar sana.”

– Wei

Blok Bangunan Ramah Lingkungan untuk Habitat Ekstraterestrial

Dalam upaya konstruksi di luar Bumi, para ilmuwan mencoba berbagai jalur, termasuk memanfaatkan sumber daya yang tersedia di planet lain.

Baru-baru ini, ilmuwan dari Texas A&M University, bersama kolaborator di University of Nebraska-Lincoln, mengembangkan material hidup yang mengubah debu Mars menjadi struktur, memungkinkan konstruksi otonom di planet merah. Inovasi semacam ini penting untuk mewujudkan tujuan kolonisasi Mars.

Tim telah mengeksplorasi cara menciptakan material hidup yang direkayasa melalui bio-manufaktur selama beberapa tahun, dan akhirnya, mereka menciptakan sistem liken sintetis yang dapat menghasilkan bahan bangunan secara mandiri, tanpa intervensi manusia.

Didukung oleh program NASA Innovative Advanced Concepts, penelitian terbaru mengeksplorasi bagaimana sistem ini dapat digunakan untuk membangun struktur di Mars menggunakan regolit. Menurut Dr. Congrui Grace Jin dari Texas A&M:

“Kami dapat membangun komunitas sintetis dengan meniru liken alami. Kami telah mengembangkan cara untuk membuat liken sintetis guna menciptakan biomaterial yang menempelkan partikel regolit Mars menjadi struktur. Kemudian, melalui pencetakan 3D, berbagai struktur dapat diproduksi, seperti bangunan, rumah, dan perabotan.”

Ada strategi lain untuk mengikat regolit Mars yang telah dieksplorasi oleh peneliti lain. Metode ini meliputi yang berbasis belerang, magnesium, dan senyawa geopoliemer; namun semuanya sangat bergantung pada tenaga kerja manusia, sehingga tidak praktis.

Sistem mikroba yang tumbuh sendiri adalah cara lain. Beberapa inovasi di bidang ini meliputi penggunaan miselium jamur sebagai pengikat alami, bakteri ureolitik untuk menghasilkan kalsium karbonat untuk pembentukan bata, dan biomineralisasi bakteri untuk mengubah pasir menjadi batu bata padat.

Meskipun menjanjikan, praktik ini tidak sepenuhnya otonom, karena mikroba yang digunakan terbatas pada satu spesies dan membutuhkan pasokan nutrisi yang konstan untuk bertahan, sehingga intervensi eksternal diperlukan.

Jadi, tim beralih ke beberapa spesies untuk teknologi tumbuh mandiri yang sepenuhnya otonom.

Jamur filamen heterotrofik digunakan di sini karena mereka mempromosikan produksi biomineral dalam jumlah besar dan dapat bertahan dalam kondisi keras ruang angkasa. Mereka dipasangkan dengan sianobakteri diazotrofik fotoautotrofik untuk membuat sistem liken sintetis. Tim kini sedang mengerjakan langkah selanjutnya, yaitu menciptakan tinta regolit untuk mencetak bio-struktur 3D.

“Potensi teknologi tumbuh mandiri ini dalam memungkinkan eksplorasi dan kolonisasi ekstraterestrial jangka panjang sangat signifikan.”

– Jin

Beberapa bulan lalu, ilmuwan dari Georgia Tech juga melaporkan pengembangan kelas baru blok bangunan modular, dapat dikonfigurasi ulang, dan berkelanjutan yang cocok untuk habitat di bumi maupun ekstraterestrial.

Unit-unit ini, yang disebut Eco-voxels (voxel ramah lingkungan), dapat mengurangi jejak karbon hingga 40% sambil mempertahankan kinerja struktural yang dibutuhkan untuk sayap pesawat dan dinding penahan beban.

Ekivalen 3D dari piksel ini terbuat dari polytrimethylene terephthalate (PTT), polimer sebagian berbasis bio yang dihasilkan dari gula jagung dan diperkuat dengan serat karbon daur ulang dari bahan sisa yang hilang selama pembuatan komponen dirgantara.

Eco-voxels ini ringan, dapat dirakit dengan cepat, dan mengandalkan bahan yang bersumber secara lokal, menjadikannya kandidat ideal untuk tempat penampungan masa depan di bulan atau Mars.

Habitat Bulan dan Mars: Dorongan Global ke Depan

Antusiasme terhadap penjelajahan luar angkasa jelas mendorong kemajuan teknologi luar angkasa. Ketika berbicara tentang mendirikan habitat di Bulan dan Mars, NASA telah terlibat aktif, memahami tantangan dan mengembangkan sistem yang diperlukan.

Program Artemis-nya merupakan salah satu pengembangan utama yang bertujuan mendirikan pangkalan permanen di Bulan. NASA juga bekerja sama dengan perusahaan teknologi konstruksi berbasis Texas, ICON, untuk membangun sistem konstruksi berbasis ruang angkasa dan telah berinvestasi dalam Project Olympus.

Fokus proyek ini adalah pada konstruksi robotik, bertujuan menyebarkan robot pencetakan 3D yang dapat menciptakan struktur yang dapat dihuni, unit penyimpanan, dan landasan pendaratan menggunakan material dari Bulan. Bahkan mereka menjalankan percobaan selama setahun pada prototipe habitat Mars yang dicetak 3D.

Perusahaan ini juga telah membangun struktur nyata berukuran 1.700 kaki persegi yang dicetak 3D untuk NASA melalui sistem konstruksi Vulcan. Struktur ini dirancang oleh firma arsitektur BIG dan akan mensimulasikan habitat Mars untuk membantu misi luar angkasa jangka panjang.

NASA juga mengeksplorasi penggunaan bata miselium yang terbuat dari jamur untuk membangun rumah di Mars dan Bulan.

Dipimpin oleh Lynn Rothschild, ilmuwan senior di NASA Ames Research Center, proyek yang disebut “Mycotecture Off Planet” menerima pendanaan $2 juta dari program NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), yang “berkomitmen untuk mengembangkan teknologi guna mengangkut astronot kami, menampung penjelajah kami, dan memfasilitasi riset berharga.”

Konsep ini melibatkan astronot membawa struktur ringan yang diisi dengan jamur dorman dan menggunakan sedikit air untuk merangsang pertumbuhan jamur. Miselium adalah struktur berbentuk benang yang membentuk mayoritas jamur, dapat tumbuh menjadi bentuk yang kompleks dan kuat, serta dapat dikontain dengan aman untuk menghindari kontaminasi. Selain itu, miselium dapat digunakan untuk filtrasi air dan mengekstrak mineral dari air limbah.

Tim telah membuktikan kelayakan konsep mereka, dengan menciptakan biokomposit berbasis jamur dan menguji prototipe, kini fokus mereka pada peningkatan sifat material habitat jamur mereka dan kemudian mengujinya di orbit Bumi rendah.

Di Uni Eropa (EU), European Space Agency (ESA) telah membuat kemajuan signifikan. Sebagai contoh, pada tahun 2020, mereka mendirikan pabrik prototipe untuk menghasilkan oksigen dari debu bulan simulasi. Beberapa tahun kemudian, mereka mulai mengerjakan Prospect, sebuah bor robotik dan laboratorium miniatur yang menilai potensi sumber daya di Bulan untuk diekstraksi di masa depan.

Untuk mendorong rencana luar angkasanya ke depan, ESA bekerja sama dengan badan lain seperti NASA AS, bersama beberapa organisasi swasta.

Firma desain-bangun Denmark, SAGA, telah menciptakan habitat pelatihan kompak untuk ESA. Habitat ini memiliki area kerja, ruang komunal, dan kapsul tidur. Sementara itu, Aurelia Institute mengembangkan panel modular, yang setelah ditempatkan di luar angkasa, dapat membentuk struktur lebih besar, menyediakan lingkungan yang lebih nyaman bagi astronot.

Selain prototipe ekstraksi sumber daya dan habitatnya, ESA juga mengembangkan teknologi penentuan waktu kritis. Mereka telah membangun Ensemble Jam Atom di Luar Angkasa (ACES), yang diluncurkan ke orbit dari Florida pada April tahun ini. Sistem ini terdiri dari dua jam atom yang terhubung, satu berisi atom hidrogen dan yang lainnya berisi cesium untuk menghasilkan satu set detak dengan presisi lebih tinggi, akurat dalam satu detik selama 300 juta tahun.

Jam presisi tinggi ini akan memungkinkan navigasi yang lebih baik, manajemen sumber daya, dan bahkan pengukuran gravitasi, mendukung keberadaan manusia yang berkelanjutan di luar Bumi.

Klik di sini untuk mempelajari bagaimana ekonomi luar angkasa masa depan mungkin terlihat.

Bahkan Penyimpanan Data Akan Pergi ke Bulan

Menariknya, perusahaan bahkan menyelidiki pemindahan pusat data ke luar angkasa. Awal tahun ini, Lonestar Data Holdings berbasis di Florida menempatkan perangkat berukuran kotak sepatu di dalam pendarat Athena (IM-2) milik Intuitive Machines.

Tujuan IM-2 adalah menampilkan prospeksi sumber daya, mobilitas lunar, dan analisis zat untuk membantu menemukan sumber air guna mendirikan infrastruktur berkelanjutan di permukaan bulan serta di luar angkasa.

Sementara itu, perangkat Lonestar Data Holdings di IM-2 membawa data dari Vint Cerf, yang diakui sebagai salah satu “bapak Internet,” serta pemerintah Florida, dan lain-lain.

Menempatkan penyimpanan data di bulan diharapkan membantu mengatasi tantangan pusat data, sebuah industri yang mengalami pertumbuhan cepat karena meningkatnya permintaan AI, pembelajaran mesin, dan layanan cloud. Pusat data dikenal dengan kebutuhan energi tinggi, membebani jaringan listrik, dan polusi suara, yang semuanya dapat diatasi oleh ruang angkasa yang luas.

Menurut Steve Eisele, presiden dan chief revenue officer Lonestar, “bulan dapat menjadi opsi paling aman” untuk data Anda. “Lebih sulit untuk diretas; jauh lebih sulit untuk ditembus; berada di atas segala masalah di Bumi, mulai dari bencana alam hingga pemadaman listrik hingga perang,” tambahnya.

Perusahaan berencana meluncurkan layanan penyimpanan data komersial pada tahun 2027 menggunakan sejumlah satelit yang ditempatkan di L1, titik Lagrange antara Matahari dan Bumi. Perusahaan lain seperti Axiom Space dan Starcloud juga merencanakan langkah mereka.

“Ekonomi lunar akan tumbuh, dan dalam lima tahun ke depan kita akan membutuhkan infrastruktur digital di bulan,” serta “Mars dan seterusnya. Itu akan menjadi bagian besar dari masa depan kita,” kata Eisele.

Berinvestasi dalam Penjelajahan & Kolonisasi Luar Angkasa

Dalam ranah luar angkasa, Northrop Grumman Corporation (NOC ) terlibat secara mendalam melalui program Artemis NASA, sistem pos luar bulan Gateway, robotika otonom, dan riset manufaktur di luar angkasa. Perusahaan ini juga bekerja pada propulsi canggih, struktur dapat dideploy skala besar, dan manufaktur presisi.

Northrop Grumman Corporation (NOC )

Northrop Grumman Corporation memiliki kapitalisasi pasar sebesar $72,57 miliar, dengan sahamnya saat ini diperdagangkan pada $506,62, naik 7,44% YTD. Perusahaan ini memiliki EPS (TTM) sebesar 25,36 dan P/E (TTM) sebesar 19,88 serta menawarkan dividen yield sebesar 1,83%.

Secara finansial, perusahaan melaporkan penjualan $9,5 miliar dan backlog rekor $92,8 miliar untuk Q1 2025. Laba bersih mencapai $481 juta, atau $3,32 per saham terdilusi. Hampir $800 juta dikembalikan kepada pemegang saham melalui dividen dan pembelian kembali saham.

Berita dan Perkembangan Saham Northrop Grumman (NOC) Terbaru

Kesimpulan

Saat kami terus menjelajah lebih jauh ke kosmos, menjadi sangat jelas bahwa kami akan membutuhkan lebih dari sekadar roket untuk membangun kehadiran permanen. Ini berarti struktur yang kuat yang dapat menangani kondisi lingkungan keras dan mengatasi kelangkaan sumber daya.

Dari pembentukan logam dengan laser di orbit hingga material bio-rekayasa, robot otonom, dan pencetakan 3D, kemajuan ini membuka jalan bagi masa depan berkelanjutan di luar Bumi. Seiring penelitian berlanjut, kami semakin mendekati penciptaan pijakan permanen di luar planet kami dan membangun peradaban antarplanet yang sejati.

Klik di sini untuk daftar saham dirgantara teratas.

Catatan Editor (Juli 2025): Artikel ini diperbarui untuk menyertakan atribusi sumber tambahan dan menghapus kalimat yang salah menggambarkan kemajuan tim riset dalam pengembangan loop umpan balik.

Referensi:

^{1. Carter, P. (2025, June 25). Dari kelas ke kosmos: Mahasiswa berusaha membangun hal-hal besar di luar angkasa. University of Florida News. Retrieved from https://news.ufl.edu/2025/06/manufacturing-in-space-with-lasers/}