Memanipulasi Gravitasi: Fiksi Ilmiah atau Realitas?

Propulsi tanpa propelan?

Roket bekerja dengan mengeluarkan massa berkecepatan tinggi ke arah berlawanan dengan dorongan yang diinginkan. Prinsip ini jauh mendahului roket V-2 pada Perang Dunia II.

Roket kimia merupakan sarana utama peluncuran dari Bumi. Di ruang angkasa terdapat pula propulsi listrik dan layar surya, dengan karakteristik dan batasan berbeda.

Persamaan roket menghubungkan perubahan kecepatan dengan kecepatan gas buang dan rasio massa awal terhadap massa akhir. Membawa lebih banyak propelan juga menambah massa yang harus dipercepat, sehingga desain menghadapi kendala yang sering dijuluki “tirani persamaan roket”.

Dalam sejumlah rancangan roket, propelan dapat mencapai sekitar 90% massa awal. Sisanya digunakan untuk struktur, sistem, dan muatan. Angka ini bergantung pada rancangan, jumlah tahap, dan misi, bukan aturan tetap untuk semua roket.

Propulsi tanpa propelan di wahana tidak selalu bertentangan dengan fisika: layar surya, misalnya, menerima momentum dari cahaya. Namun, klaim dorongan tanpa pertukaran momentum memerlukan bukti yang sangat kuat.

Beberapa peneliti melaporkan pengukuran yang tidak biasa dan mengusulkan teori alternatif. Hasil tersebut harus dibedakan dari bukti mapan bahwa gravitasi telah dapat dimanipulasi.

Salah satu contohnya adalah presentasi Dr. John Brandenburg pada konferensi propulsi APEC tanggal 31 Agustus 2024, berjudul “Deskripsi dan hasil eksperimen modifikasi gravitasi”.

Apakah antigravitasi sudah terbukti?

Latar belakang peneliti

Antigravitasi sering muncul dalam fiksi ilmiah dan berbagai klaim spekulatif. Penilaian ilmiah harus didasarkan pada pengukuran dan pengujian, bukan hanya kesan bahwa gagasannya menarik atau ganjil.

Karena itu, latar belakang Brandenburg menarik perhatian, tetapi tidak dengan sendirinya memvalidasi eksperimennya.

Menurut profil biografinya, ia memiliki pengalaman fisika plasma, penelitian fusi, dan sekitar sembilan setengah tahun di laboratorium senjata nuklir, termasuk Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) dan Sandia Labs di Albuquerque. Riwayat tersebut bukan bukti bahwa lembaga-lembaga ini mendukung klaim antigravitasinya.

Ia juga dikaitkan dengan pengembangan pendorong elektrotermal gelombang mikro (MET), yang menggunakan gelombang mikro untuk memanaskan propelan. MET tetap mengeluarkan propelan dan bukan mesin antigravitasi.

Sumber: URA Thrusters

Kualifikasi seorang peneliti membantu memahami konteks pekerjaannya. Namun, klaim baru tetap memerlukan kendali eksperimen, analisis ketidakpastian, dan reproduksi independen.

Gravity Electro-Magnetism (GEM)

Interaksi fundamental

Fisika mengenal empat interaksi fundamental: gravitasi, elektromagnetik, kuat, dan lemah. Interaksi kuat dan lemah berjangkauan pendek, sementara gravitasi dan elektromagnetisme dapat bekerja pada jarak jauh.

Sumber: ResearchGate

GEM yang dimaksud Brandenburg adalah usulan penyatuan gravitasi dan elektromagnetisme. Ini bukan teori yang sudah terbukti atau pengganti yang diterima untuk relativitas umum. Istilah serupa juga dipakai dalam konteks fisika lain, sehingga harus dibedakan.

Gagasan penyatuan mempunyai sejarah panjang, termasuk penyatuan listrik dan magnet pada abad ke-¹⁹ serta teori elektrolemah yang menghubungkan interaksi elektromagnetik dan lemah. Pengembangan teori elektrolemah diakui melalui Nobel 1979, sedangkan Nobel 1999 berkaitan dengan struktur kuantumnya. Keberhasilan tersebut tidak otomatis membuktikan GEM.

Menghubungkan gravitasi dan elektromagnetisme

Rincian matematika GEM berada di luar cakupan artikel ini. Kemiripan bentuk beberapa persamaan klasik merupakan motivasi penelitian, bukan bukti bahwa kedua interaksi identik.

Dalam pendekatan klasik tertentu, gaya gravitasi Newton dan gaya Coulomb sama-sama mengikuti hukum kuadrat terbalik, 1/r². Pernyataan ini tidak mencakup seluruh struktur relativitas umum atau elektromagnetisme.

Sumber: Mr. Naga Physics

Usaha penyatuan layak dibahas sebagai hipotesis. Kebenarannya harus dinilai dari prediksi yang konsisten dan dapat diuji.

Brandenburg telah mengembangkan gagasan ini dalam berbagai publikasi, antara lain:

• “The Problem of Weak and Strong Nuclear Forces and Prediction of the Higgs-Boson Mass using the GEM (Gravity Electro-Magnetism) Unification Theory” STAIF II, Albuquerque, NM February (2012).
• “A Derivation of the Newton Gravitation Constant and the Proton Mass From the GEM Unification Theory of Baryon-Genesis.” Journal of Cosmology Volume 17, 2011.
• “The Value of the Gravitation Constant and its Relation to Cosmic Electrodynamics,” IEEE Transactions On Plasma Science, Plasma Cosmology Issue Vol. 35, No. 4. p845.

Mengapa klaim ini kontroversial?

Klaim tentang modifikasi gravitasi harus sesuai dengan banyak pengujian yang telah mendukung teori gravitasi saat ini, atau menjelaskan secara terukur kapan penyimpangan muncul.

Usulan bahwa konstanta gravitasi G berubah memerlukan batasan dan pengujian tersendiri. Kesimpulan tersebut tidak mengikuti hanya dari kesamaan bentuk persamaan.

Demikian pula, klaim gravitasi negatif tidak dapat dianggap sudah terbukti. Fisika membahas berbagai model dan kondisi energi; mengatakan bahwa semua fisika kuantum secara mutlak menolak setiap bentuk gravitasi repulsif terlalu menyederhanakan persoalan.

Contoh gagasan alternatif lain adalah model yang dikembangkan fisikawan plasma Prancis Jean-Pierre Petit, yakni model kosmologi Janus yang menggunakan sektor bermassa negatif sebagai alternatif terhadap penjelasan materi dan energi gelap. Model ini belum menjadi konsensus. Klaim bahwa model tersebut “diblokir” tidak menggantikan penilaian atas bukti dan prediksinya.

Perubahan besar terhadap fisika memerlukan bukti kuat dan reproduksi independen.

Pengukuran antigravitasi?

Dalam presentasinya, Brandenburg menjelaskan perangkat eksperimen dengan balon helium, komponen motor mainan, kawat tipis, dan tali.

Sumber: ResearchGate

Sumber: ResearchGate

Ia melaporkan perubahan pembacaan berat setara sekitar 150 mg ketika arus diterapkan, dengan respons lebih lama untuk pulsa magnetik delapan detik daripada enam detik. Perubahan pembacaan timbangan belum membuktikan perubahan massa atau gravitasi; gaya elektromagnetik, aliran udara, panas, dan artefak instrumen harus disisihkan.

Sumber: ResearchGate

Penelitian Lain

Brandenburg juga merujuk laporan eksperimen peneliti Brasil Elio B. Porcelli dan Victo dos Santos Filho tentang variasi pembacaan berat akibat penyinaran laser. Penjelasan elektromagnetik yang mereka usulkan harus diperlakukan sebagai interpretasi penelitian, bukan konfirmasi antigravitasi.

Klaim itu sering dibandingkan dengan usulan pendorong elektrostatik oleh Charles Buhler, yang memiliki pengalaman dalam elektrostatika di NASA. Klaim perangkat swasta ini tidak berarti NASA telah mengesahkan mesin antigravitasi.

Pengembang melaporkan hasil yang mereka nyatakan sebagai percepatan sangat kecil pada 2016 dan hingga sekitar 1 g dalam pengujian berikutnya. g adalah satuan percepatan, bukan energi. Klaim tersebut memerlukan verifikasi independen serta penjelasan sumber gaya dan pertukaran momentum.

Pembahasan juga dapat dibandingkan dengan usulan “penggerak warp” dan konsep lebih cepat dari cahaya (FTL). Model matematika atau paten tidak sama dengan mesin yang sudah bekerja.

Hasil Brandenburg tetap merupakan klaim eksperimen yang belum terkonfirmasi secara independen. Kesederhanaan perangkat yang tampak tidak menghilangkan kebutuhan pengujian yang teliti.

Replikasi dengan kendali yang memadai dapat menentukan apakah perubahan pembacaan sekitar 150 mg itu nyata, berasal dari gaya biasa, atau merupakan artefak pengukuran.

Pelajaran dari sejarah sains

Skeptisisme terhadap klaim besar beralasan jika bukti masih terbatas. Sikap terbuka terhadap pengujian dapat berjalan bersama tuntutan akan bukti.

Sejarah, termasuk perdebatan mengenai heliosentrisme pada masa Galileo, menunjukkan bahwa pemahaman ilmiah dapat berubah. Namun, keberhasilan satu gagasan yang dahulu ditolak tidak membuktikan semua gagasan baru.

Beberapa contoh sejarah yang kerap disebut juga perlu dibaca dalam konteks:

• Albert Michelson melakukan eksperimen penting tentang cahaya dan memperoleh Nobel Fisika pada 1907. Pernyataan yang dikaitkan dengannya pada 1894 tentang “prinsip-prinsip besar yang telah ditemukan dan pengukuran hingga tempat desimal keenam” sering digunakan untuk menggambarkan optimisme fisika klasik; konteks dan atribusinya tidak boleh disederhanakan.
  • Relativitas dan mekanika kuantum kemudian mengubah banyak bagian fisika.
• Pernyataan yang dikaitkan dengan Lord Kelvin tentang prospek penerbangan, yakni “balon, pesawat, maupun mesin peluncur tidak akan berhasil secara praktis”, perlu diperiksa tanggal dan konteksnya.
  • Perbandingan langsung dengan penerbangan Wright bersaudara tidak dengan sendirinya menjelaskan apa yang dimaksud Kelvin.
• Sementara itu, Einstein mempertanyakan kelengkapan dan interpretasi probabilistik mekanika kuantum, bukan menolak seluruh fisika kuantum. Kutipan tentang Tuhan dan permainan dadu menggambarkan perdebatan tersebut dan tidak boleh diubah menjadi bukti untuk antigravitasi.

Masa depan GEM dan klaim gravitasi negatif akan ditentukan oleh bukti, bukan oleh analogi sejarah saja.

Konsep propulsi alternatif lainnya

Sejumlah konsep propulsi berdasarkan fisika yang dikenal dapat dibahas secara terpisah dari klaim antigravitasi yang belum terbukti. Tidak semuanya sudah siap digunakan.

Proyek Orion

Proyek Orion pada akhir 1950-an mempelajari propulsi pulsa nuklir.

Konsepnya menggunakan rangkaian ledakan nuklir di belakang wahana untuk memberikan dorongan. Versi lanjut pernah dipertimbangkan untuk perjalanan sangat jauh.

Sumber: NASA

Energi nuklir berpotensi memberikan performa tinggi, tetapi rancangan ini menghadapi persoalan radiasi, struktur, keselamatan, dan hukum. Ia bukan sistem operasional yang terbukti paling efisien sepanjang masa.

Proyek tersebut akhirnya dihentikan. Salah satu hambatannya adalah Perjanjian Larangan Uji Coba Nuklir Sebagian tahun 1963, yang melarang ledakan nuklir di atmosfer, luar angkasa, dan bawah air.

Propulsi Termal Nuklir

Pendekatan lain untuk memanfaatkan energi nuklir adalah propulsi termal nuklir.

Reaktor memanaskan propelan, biasanya hidrogen, lalu gas panas dikeluarkan melalui nosel. Propelan tidak harus diubah menjadi plasma agar sistem ini bekerja.

Kecepatan gas buang yang lebih tinggi dapat meningkatkan impuls spesifik dan mengurangi kebutuhan propelan untuk perubahan kecepatan tertentu. Dorongan juga bergantung pada laju aliran massa; tidak otomatis meningkat hanya karena efisiensi propelan lebih tinggi.

Untuk misi Bulan dan Mars, NASA kembali mengembangkan konsep ini. Pada 2021, diumumkan kontrak konsep reaktor sekitar 5 juta dolar masing-masing untuk BWX Technologies (BWXT ), General Atomics, dan Ultra Safe Nuclear Technologies. Pengumuman ini bukan penghargaan baru pada 2024.

Pendekatan berbeda, propulsi ion dan pendorong Hall yang menggunakan listrik untuk mempercepat propelan, juga digunakan dan dikembangkan dalam misi antariksa. Sistem tersebut tetap memerlukan propelan.

Laser dan layar surya

Layar surya menerima momentum dari foton. Wahana tidak perlu mengeluarkan propelan untuk memperoleh dorongan cahaya, tetapi ini bukan pelanggaran kekekalan momentum.

Layar surya telah diuji untuk wahana tertentu. Penerapannya bergantung pada luas layar, massa, kendali, dan intensitas cahaya.

Konsep lanjutan menggunakan laser yang diarahkan ke layar. Ini dapat mengurangi kebutuhan propelan di wahana, tetapi memerlukan sumber energi, pengarahan presisi, dan infrastruktur besar. Dorongan tidak selalu dapat dipertahankan sepanjang perjalanan.

Sumber listrik laser dapat berupa panel surya atau sistem lain. Jaringan laser antariksa masih merupakan usulan, bukan layanan transportasi yang sudah tersedia.

Infrastruktur energi antariksa juga dibahas dalam “Solusi energi berbasis antariksa untuk energi bersih”. Energi yang dapat dipasok tetap dibatasi kapasitas, efisiensi, biaya, dan transmisi; bukan benar-benar tanpa batas.

Fusi berpulsa

Propulsi fusi menggunakan penggabungan inti atom, berbeda dari fisi pada reaktor konvensional. Konsep wahana ini masih dalam pengembangan.

Sejumlah eksperimen telah mencapai penguatan energi pada tingkat target, tetapi pembangkit fusi dengan keluaran listrik bersih berkelanjutan belum menjadi teknologi komersial pada 2024. Konteksnya dibahas dalam “Fusi nuklir – prospek solusi energi bersih”.

Tantangan meliputi pengurungan plasma, pengulangan pulsa, efisiensi sistem, dan bahan yang tahan terhadap kondisi operasi.

Untuk propulsi, ukuran keberhasilan adalah performa keseluruhan mesin dan misi, bukan hanya keuntungan energi pada reaksi. Sistem tetap harus mempunyai sumber energi dan neraca daya yang layak.

Secara konseptual, listrik dari surya atau fisi dapat membantu sistem fusi. Keuntungan terhadap alternatif harus dibuktikan melalui massa, daya, dorongan, dan kebutuhan propelan.

Helicity Space mengembangkan konsep propulsi fusi berpulsa. Teknologinya belum merupakan mesin antarbintang yang sudah beroperasi.

“Pekerjaan Helicity dapat membuka akses manusia yang lebih luas ke tata surya, dan mungkin suatu hari mendukung misi ke bintang terdekat.” Pernyataan ini menggambarkan harapan pengembangan, bukan kemampuan yang telah dicapai.

Pete Worden, PhD, mantan Direktur NASA Ames Research Center

Sumber: Helicity

Berinvestasi di Luar Angkasa

Industri antariksa berkembang melalui satelit, peluncuran, dan teknologi yang dapat digunakan kembali. Dampak potensialnya dibahas dalam artikel “Roket yang dapat digunakan kembali membuka pasar baru melalui penurunan biaya”.

Nilai 443 miliar dolar yang dikutip di artikel adalah estimasi pasar pada periode dan cakupan tertentu, bukan nilai tetap industri saat ini. Angka tambahan 350 miliar dolar untuk pariwisata antariksa dan penerbangan hipersonik merupakan proyeksi, bukan pendapatan yang sudah terealisasi. Demikian pula, perkiraan pasar internet satelit sebesar 17 miliar dolar bergantung pada tahun dan metodologi. Proyek militer, pangkalan Bulan, dan kegiatan ilmiah mempunyai pembiayaan serta tingkat kesiapan berbeda.

Investasi pada perusahaan antariksa dapat dilakukan melalui broker yang sesuai. Situs ini menyediakan informasi broker di Amerika Serikat, Kanada, Australia, Inggris, serta negara lain.

Untuk alternatif saham individual, artikel “Lima ETF dirgantara untuk diteliti” mencakup ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX) atau VanEck Space Innovators UCITS ETF (JEDI). Komposisi dan risikonya perlu diperiksa; tidak semua kepemilikan merupakan perusahaan antariksa murni.

Bacaan lain tentang ekonomi antariksa meliputi “Ekonomi berbasis antariksa masa depan”, “Infrastruktur antariksa – membangun jalur menuju ruang angkasa”, dan “Solusi energi berbasis antariksa”.

Perusahaan Propulsi Inovatif

Sebagian besar perusahaan rintisan fusi belum tercatat di bursa. Salah satu perusahaan publik dengan keterlibatan riset dan investasi terkait adalah Lockheed Martin Corporation (LMT ), perusahaan besar di industri pertahanan.

Sejak awal 2010-an Lockheed mengembangkan fusi kompak dengan target awal yang ambisius. Kemudian dilaporkan bahwa pekerjaan internal tersebut dihentikan pada 2021; target lama tidak boleh dianggap sebagai hasil yang sudah tercapai.

Informasi publik tentang alasan penghentian terbatas. Menyimpulkan penyebab teknis tertentu tanpa data akan bersifat spekulatif.

Keterlibatan perusahaan dalam fusi juga mencakup investasi Lockheed Martin Ventures di Helicity pada 2024, yang mengembangkan pendekatan propulsi fusi berpulsa. Investasi bukan bukti mesin sudah berfungsi untuk misi.

Sumber: Helicity

Tidak ada dasar dari informasi yang disajikan di sini untuk menyimpulkan hasil internal Lockheed secara pasti. Reaktor pembangkit dan mesin propulsi mempunyai persyaratan berbeda.

Fusi berpulsa dapat diteliti untuk propulsi, tetapi kesiapan produk, keuntungan misi, dan kelayakan ekonominya tetap perlu dibuktikan.

Lockheed juga memiliki pengalaman luas dalam wahana dan muatan antariksa. Klaim perusahaan tentang keterlibatan dalam misi ke delapan planet dan lebih dari 300 muatan mengacu pada cakupan program historis, bukan semuanya wahana milik sendiri.

Program yang dibahas antara lain:

• Wahana Orion untuk penerbangan berawak ke sekitar Bulan, berbeda dari konsep pulsa nuklir Project Orion.
• Seri GOES-R, yakni satelit cuaca generasi lanjut.
• Modernisasi konstelasi GPS.
• Program Next Generation Interceptor (NGI) untuk pertahanan rudal.
• Pengembangan rudal hipersonik.

Di luar antariksa, Lockheed memimpin program F-35 bersama mitra Northrop Grumman (NOC ) dan BAE Systems (BSP.DE ). Program ini menghadapi tantangan pengembangan dan produksi; tidak tepat menyatakan semua masalahnya sudah selesai. Permintaan yang tinggi juga dapat menekan kapasitas produksi.

Pada kuartal pertama 2023, penjualan segmen yang dikutip dalam artikel adalah sekitar 6,2 miliar dolar untuk Aeronautics, 2,3 miliar untuk Missiles and Fire Control, termasuk HIMARS, 3,5 miliar untuk Rotary and Mission Systems, serta 2,9 miliar untuk Space. Total sekitar 15,1 miliar dolar adalah data historis periode tersebut, bukan angka 2024.

Lockheed juga bekerja dalam pertahanan siber dan sistem maritim, termasuk sistem tempur Aegis serta rudal antikapal jarak jauh.