Roket Dapat Digunakan Kembali dan Perjalanan Hipersonik: Era Berikutnya Inovasi Antariksa

The Reusable Revolution

Since the first satellites were put into orbit with Sputnik in 1957, to the 1969 Moon landing, the 1971 first space station, and the 2001 first space tourist, all access to space was done with one-use rockets.

Sumber: Daily Sabah

Ada alasan teknis yang baik untuk roket sekali pakai, mulai dari tekanan yang diberikan pada material saat mencapai orbit hingga kesulitan menghindari kerusakan akibat panas ekstrem saat masuk kembali dan risiko yang terkait dengan pendaratan. Namun, ini cukup gila dari sudut pandang ekonomi.

Bayangkan jika setiap kali pesawat penumpang atau kargo lepas landas dari Paris ke New York, seluruh pesawat harus dibongkar untuk diproses menjadi besi tua. Ini akan membuat perjalanan udara menjadi sangat mahal, terbatas pada keadaan yang sangat langka. Dan itulah posisi penerbangan luar angkasa, hanya dapat digunakan untuk satelit komersial dan militer yang sangat berharga, program ilmiah yang mahal, dan proyek yang hanya dapat dibenarkan oleh kebanggaan nasional.

Semua ini berubah dengan SpaceX (SPCX ) milik Elon Musk, yang berhasil melakukan apa yang dianggap mustahil: roket dapat digunakan kembali yang andal.

Dengan hanya perlu memperbaiki sebagian kecil roket, biaya peluncur roket orbital dapat diamortisasi selama puluhan peluncuran, sehingga total biaya menjadi lebih rendah daripada sebelumnya.

Sumber: ARK Research

Hal ini juga membuka jalan bagi banyak perusahaan lain untuk meniru kesuksesan SpaceX, masing‑masing dengan penyesuaian mereka terhadap formula SpaceX. Ini juga menghidupkan kembali perlombaan luar angkasa baru antara kekuatan besar, dengan China dan Rusia bersatu melawan Amerika Serikat dan perusahaan‑perusahaan inovatifnya.

Dan pada akhirnya, ini seharusnya membuka jalan bagi umat manusia menuju ekonomi global berbasis luar angkasa yang sejati, dengan janji basis di Bulan, kolonisasi Mars, dan tenaga surya orbital tak terbatas.

How Reusable Rockets Work

The reason for making a rocket reusable is self-evident. Reusing it several times makes the total costs of the rocket much lower on a per-launch and per-kilo-to-orbit basis. Any other things making the rocket cheaper or easier to build are, of course, equally welcome.

How to do it is a trickier question, one long thought impossible to properly answer with current technology. While other companies might bring their own method to the mix, SpaceX’s method has truly cleared the way on how it could be done, relying on a few key ideas that made reusable rockets a reality.

Vertical Integration

The first important decision SpaceX took was to essentially rely on nobody for their rocket design. So instead of the usual method of assembling technology from various companies each specializing in either rockets, fuel tanks, electronics, etc, SpaceX decided to either buy off-the-shelves components and assemble them themselves in their own design, or even manufacture them from scratch.

Meskipun lebih kompleks, hal ini memberikan tingkat kontrol yang jauh lebih tinggi atas desain akhir dan pemahaman mendalam tentang apa yang dapat diperbaiki atau yang dapat salah.

This also removed a lot of middlemen from the economic equation, increasing margins.

Rethinking “Space Grade”

For a very long time, space companies have stuck to using only “space-grade” components for their rockets. This often means custom design parts, often built only in small quantities, that could not benefit from economy of scale in either design or production.

As a result, every single part of a traditional rocket was grossly overpriced. A good example is how SpaceX built its own radio system, reducing the price paid by 10-20x.

“Selain membangun mesin, badan roket, dan kapsulnya sendiri, SpaceX merancang motherboard dan sirkuitnya sendiri, sensor untuk mendeteksi getaran, komputer penerbangan, dan panel surya.

Penghematan biaya untuk radio buatan sendiri sangat dramatis, turun dari antara $50,000 hingga $100,000 untuk peralatan kelas industri yang digunakan perusahaan dirgantara menjadi $5,000 untuk unit SpaceX.”

Ashlee Vance dalam biografi barunya tentang Elon Musk

Failing Fast, Innovating Even Faster

Another change was a very uncommon attitude toward failure. Traditional space companies were notoriously conservative, unwilling to take risks to not endanger vital funding and reputation.

Dengan tidak ada yang dipertaruhkan, SpaceX siap mengikuti jadwal uji coba dan peluncuran yang sangat cepat, meskipun berisiko mengalami kegagalan katastrofik pada beberapa kesempatan.

Budaya perusahaan yang diimpor dari Silicon Valley ini menumbuhkan inovasi dan kreativitas dalam tim serta membantu menarik talenta terbaik yang bersemangat mendapatkan kesempatan untuk melakukan lebih banyak dengan birokrasi yang lebih sedikit, bahkan dengan gaji yang lebih rendah.

Kesediaan mengambil risiko ini telah diterjemahkan menjadi waktu siklus cepat untuk memperbaiki roket setelah peluncuran, dengan rata‑rata penggunaan kembali Falcon 9, roket utama SpaceX saat ini, turun di bawah 50 hari pada 2024 dan mencetak rekor 14 hari untuk yang tercepat.

Sumber: ARK Research

Embracing New Technologies

From this tolerance to failure also came the integration of new concepts and technologies. For example, 3D printing has been embraced early on by SpaceX, while it might have taken years of testing and discussion in a more established space company.

Sumber: Elon Musk

Berbagai bahan bakar juga telah dipilih, seperti mesin roket berbahan bakar metana pada Starship, yang akan menjadi pilihan sempurna untuk pengisian bahan bakar di masa depan menggunakan sumber daya di lokasi di Bulan atau Mars.

Back To Basics

Alternatively to risky new tech, in some cases, going back to basics was the right choice. For example, the Starship body is entirely made of stainless steel, instead of the more “fancy” alloys or carbon fiber usually chosen by space companies.

Ini adalah pilihan yang dibuat karena proses manufaktur, penyolderan, perbaikan, dan pemeliharaan baja tahan karat merupakan teknologi yang sudah dipahami dengan baik, kemungkinan meningkatkan keandalan produk akhir.

Dengan cara serupa, fakta sederhana bahwa lebih banyak lebih baik telah diadopsi oleh SpaceX. Roket terbesar yang pernah ada, Starship, dapat membawa lebih banyak ke orbit dengan harga lebih murah semata‑mata karena ukurannya yang besar. Dan cara terbaik untuk membuatnya terbang adalah dengan menggunakan tidak kurang dari 33 mesin sekaligus, alih‑alih mencoba merancang mesin yang lebih kompleks dan lebih kuat.

Sumber: Space.com

Building Your Own Demand

Because space travel was so expensive, there was no massive demand for a lot of successive launches, each with a massive orbital payload. This could have become a serious issue for SpaceX, as economies of scale only kick in if there is enough demand.

Solusinya adalah menciptakan permintaan sendiri, dengan membuat konstelasi satelit telekomunikasi Low‑Earth Orbit (LEO), Starlink. Starlink menyediakan internet berkecepatan tinggi bahkan ke lokasi paling terpencil.

Dengan biaya peluncuran yang lebih rendah dan produksi massal berurutan satelit Starlink, serta komponen yang lebih murah & ringan (antena, semikonduktor, panel surya), biaya bandwidth satelit telah menurun secara eksponensial.

Sumber: ARK Research

Namun, pada akhirnya akan membutuhkan Starship yang lebih berat dan lebih besar untuk mengelola tujuan akhir konstelasi 42.000 satelit, karena peluruhan orbit mereka akan memerlukan peluncuran ulang secara terus‑menerus, dengan masing‑masing satelit memiliki masa pakai 5 tahun.

Rata‑rata, diperlukan peluncuran Starship setiap 2.3 hari, target realistis karena mirip dengan frekuensi peluncuran Falcon 9 yang lebih kecil saat ini.

Sumber: ARK Research

Saat ini, Starlink sedang menuju 5 juta pengguna, angka yang semakin terpenuhi dengan desain satelit Starlink V3, dengan bandwidth 10 kali lipat versi sebelumnya.

Secara total, pasar yang dapat dijangkau untuk konektivitas satelit bisa mencapai $130 Billion, terutama didorong oleh rumah tangga yang tidak atau memiliki akses broadband yang buruk serta konektivitas langsung ke perangkat, sebuah teknologi yang kini berhasil dibawa ke publik oleh Starlink dan T‑Mobile.

Sumber: ARK Research

Hypersonic Travel’s Potential

Another market that easily reaches orbital and sub-orbital altitude could be created from scratch is hypersonic travel.

Saat terbang di udara, pesawat menggunakan atmosfer untuk menghasilkan angkat tetapi juga diperlambat oleh gesekan, membatasi kecepatan maksimum dan efisiensi penerbangan supersonik.

Hal ini mungkin sebagian teratasi dengan desain inovatif, misalnya penerbangan supersonik yang tidak menghasilkan ledakan supersonik di permukaan yang baru‑baru ini diuji oleh Boom Supersonic. Beberapa desain mesin jet baru, seperti Ram‑Rotor Detonation Engine (RRDE), dapat menjadikan pesawat hipersonik menjadi mungkin, terbang dengan kecepatan di atas Mach 5 atau lebih.

Opsi lain adalah terbang cukup tinggi sehingga gesekan udara tidak menjadi masalah.

Dalam hal ini, Starship, dengan muatan orbital 100‑200 ton, dan lebih banyak untuk penerbangan pada ketinggian lebih rendah, dapat menjadi opsi menarik untuk mengangkut penumpang manusia yang relatif ringan.

Point-To-Point Orbital Flight

Dengan masuk ke orbit sebelum kembali mendarat, roket seperti Starship dapat mengubah perjalanan pulang‑pergi 28 jam, seperti penerbangan lintas‑Pasifik, menjadi hanya 6 jam, dengan kemungkinan lebih banyak waktu di bandara/spaceport untuk mendaftarkan bagasi dan paspor daripada di dalam penerbangan.

Dengan perkiraan biaya $200/kg ke LEO dengan Starship, dan rata‑rata massa penumpang + bagasi sebesar 110kg, ini akan menghasilkan biaya perjalanan pulang‑pergi ke titik manapun di dunia sebesar $44,000.

Meskipun ini merupakan harga yang tinggi, hal ini mungkin cukup untuk menangkap sebagian kecil dari penerbangan global sehingga menjadi layak secara ekonomi.

Sebagai contoh, hanya 5 % penumpang kelas satu yang beralih ke penerbangan hipersonik akan menjadi pasar senilai $35 Billion. Jika setengahnya melakukannya, pasar tersebut akan menjadi $35 Billion.

Sumber: ARK Research

Jenis penerbangan ultra‑cepat yang sama juga sedang dipertimbangkan untuk aplikasi militer dan kemanusiaan oleh Pentagon, melalui Program Rocket Cargo.

Investment Opportunities

SpaceX

By being 10 years ahead of its competition, privately-listed SpaceX is the elephant in the room of companies looking to grab the orbital launch market.

Dari Falcon 1 hingga Falcon 9 dan kini Starship, SpaceX terus mendorong apa yang mungkin dalam industri penerbangan luar angkasa, meninggalkan pesaing mapan seperti Boeing tertinggal.

Ambisi perusahaan tampaknya membuatnya fokus pada roket terbesar yang tersedia, dengan peluncur kecil Falcon 1 kini pada dasarnya ditinggalkan, dan rumor nasib serupa untuk Falcon 9 ketika Starship membuktikan keandalannya.

Hal ini kemungkinan akan terjadi dalam waktu dekat, karena Starship berhasil melakukan beberapa penangkapan di udara oleh menara pendaratan “Mechazilla”.

Namun, masih ada beberapa masalah yang harus diselesaikan, seperti yang terlihat dari ledakan baru‑baru ini pada bagian kedua Starship, yang menyebabkan “pembongkaran cepat yang tidak terjadwal”, dengan uji coba lain sebulan kemudian untuk memperbaiki masalah yang menyebabkannya.

Dalam jangka panjang, tujuan utama SpaceX bukan sekadar orbit Bumi, melainkan berkontribusi pada target Misi Artemis untuk membangun pangkalan di Bulan, dan mungkin bahkan sebelum itu melakukan pendaratan pertama di Mars, tujuan hidup sejati Musk.

Fokus pada misi luar angkasa dalam yang memerlukan pengisian bahan bakar di orbit, serta membangun konstelasi Starlink, mungkin memberi ruang bagi penyedia peluncuran lain, karena tujuan ambisius ini kemungkinan akan menyerap sebagian besar kemampuan peluncuran SpaceX selama beberapa tahun, atau bahkan satu dekade jika Musk benar‑benar ingin membangun kota di Mars.

Rocket Lab

Sebagai perusahaan roket publik yang paling menonjol, Rocket Lab (RKLB ) berada di belakang SpaceX, perusahaan dengan peluncuran terbanyak per tahun, mengungguli tidak hanya pesaing privat tetapi juga China dan Rusia.

Perusahaan saat ini mengandalkan roket peluncur kecil yang sebagian dapat digunakan kembali, Electron, roket yang kira‑kira setara dengan Falcon 1 milik SpaceX, khusus untuk peluncuran cepat dan jalur orbital yang jarang.

Roket baru yang lebih berat, Neutron, diperkirakan akan diluncurkan tahun depan, yang kira‑kira setara dengan Falcon 9 milik SpaceX.

Sumber: Erik Engheim

Perusahaan secara bersamaan mengembangkan HASTE (Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron), roket Electron yang dimodifikasi dengan muatan 700 kg ke ketinggian sub‑orbital untuk membantu AS menguji desain baru guna mengejar teknologi misil hipersonik China dan Rusia.

Sumber: Rocket Lab

Rocket Lab juga merupakan pembuat satelit dan komponen satelit, menjadi “perusahaan luar angkasa ujung‑ke‑ujung” pertama untuk satelit non‑telekom (di mana SpaceX dapat mengklaim mahkota). Hal ini menjadikannya mitra kunci bagi kontraktor pertahanan, serta perusahaan ilmiah & telekomunikasi.

Sumber: Rocket Lab

Rocket Lab telah berperan penting dalam manufaktur panel surya luar angkasa, sejak akuisisi SolAero Technologies pada 2022. Ia memiliki lebih dari 1000 satelit yang ditenagai panel ini dan lebih dari 500 satelit yang dijadwalkan diluncurkan dalam beberapa tahun ke depan dengan perangkat keras surya Rocket Lab, dengan total sel surya senilai 4 MW yang diproduksi.

Operasi satelit memberikan aliran kas yang besar bagi perusahaan, serta jalur kontrak peluncuran yang berharga.

Dalam jangka panjang, keberhasilan Rocket Lab kemungkinan akan bergantung pada kemampuan roket Neutron untuk memperoleh cukup kontrak guna mencapai skala ekonomi yang diperlukan untuk bersaing setara dengan SpaceX.

Blue Origin

Another tech billionaire pet project, Blue Origins was created by Amazon (AMZN ) founder Jeff Bezos. Despite much larger funding, it has so far been somewhat lagging behind SpaceX in terms of development.

Meskipun memiliki pendanaan yang jauh lebih besar, hingga kini ia agak tertinggal dibandingkan SpaceX dalam hal pengembangan.

Meskipun hal ini dapat dikaitkan dengan pilihan teknologi yang berbeda, faktor yang lebih penting adalah tujuan akhir yang sangat berbeda serta pendekatan rekayasa.

Sementara SpaceX memiliki filosofi “memecahkan sesuatu dan bergerak cepat”, Blue Origin (dan Amazon) mengadopsi pendekatan “perlahan dan mantap”, tercermin dalam motto mereka “Gradatim Ferociter”, yang dalam bahasa Latin berarti “Langkah demi Langkah, Dengan Ganas.”

Hal ini menjadikan perbandingan antara dua perusahaan sebagai pengingat potensial kisah kelinci & kura‑kura. Ini adalah perbandingan yang jelas diadopsi Blue Origin, bahkan memiliki kura‑kura dalam lambang perusahaan mereka.

Sumber: Ars Technica

Penerbangan New Glenn yang lama ditunggu‑tunggu berhasil pada Januari 2025, menjadi upaya peluncuran orbital pertama perusahaan, menempatkan Blue Origin kembali ke dalam perlombaan secara spektakuler. Keberhasilan ini datang setelah pergantian pemimpin, dengan CEO Blue Origin yang berasal dari Amazon, Dave Limp, menggantikan CEO sebelumnya Bob Smith yang awalnya berasal dari Honeywell.

New Glenn juga merupakan roket raksasa, lebih besar bahkan dari Falcon Heavy dan hanya kalah ukuran dibandingkan Starship.

Sumber: Technology.org

New Glenn seharusnya dapat meluncurkan 45 ton ke orbit, kapasitas yang mengesankan, terutama untuk peluncuran orbital pertama kali. Blue Origin juga sepenuhnya terintegrasi secara vertikal dan kini meningkatkan produksi baik booster maupun tahap kedua New Glenn.

Proyek masa depan lain untuk Blue Origin adalah pendarat bulan mereka, dengan Mark 1 diperkirakan diluncurkan sekitar 2026, dan Mark 2, dua kali lebih besar, sudah dalam persiapan.

Terakhir, tujuan akhir Blue Origin juga unik. Bukan Bulan atau Mars, melainkan gagasan memindahkan semua industri berat dan pencemar dari Bumi, bahkan mungkin sebagian besar populasi dunia, ke dalam habitat buatan yang masif.

Sumber: Blue Origin

Challenges & Risks

Safety

Space launch vehicles are by their very nature dangerous, carrying 90%+ of their weight in very reactive and unstable fuel, and then using it for high-temperature propulsion at high velocity.

Jadi, meskipun dapat digunakan kembali kini merupakan teknologi yang terbukti dan teruji, risiko terlewatnya beberapa stres mekanik atau kegagalan kritis tersembunyi selama perbaikan yang hanya berlangsung beberapa minggu tetap ada.

Hal ini sudah menjadi masalah pada satelit, tetapi kurang dapat ditoleransi pada astronot; dan sama sekali tidak dapat diterima untuk penerbangan hipersonik reguler dengan penumpang komersial.

Semakin besar roket, semakin tinggi risiko bagi fasilitas di darat dan populasi juga jika terjadi kegagalan.

Jadi secara keseluruhan, meskipun masa depan kita jelas berada di luar angkasa, dan lebih cepat daripada yang diharapkan sebelum SpaceX, kita dapat mengharapkan bahwa keamanan dan regulasi mungkin memperlambat kita sedikit dalam upaya memesan tiket penerbangan secara santai ke Bulan atau Mars.

Government Contracts

Until now, a lot of SpaceX and all other space companies have been strongly linked to government contracts, from NASA missions to secretive Pentagon contracts or the national interests and scientific & industrial policies of the European, Russian, and Chinese space agencies.

Untuk benar‑benar menjadi industri mandiri, perusahaan luar angkasa perlu memperoleh sebagian besar pendapatan mereka dari aktivitas komersial.

Saat ini, dua sektor yang paling mungkin menyediakan ratusan miliar dolar per tahun untuk mendukung kemajuan industri adalah internet berbasis luar angkasa dan penerbangan hipersonik.

Commercialization & Investing Strategy

Another likely candidate for commercial by the 2040s will be space-based solar power, which could ultimately provide Earth with an unlimited supply of constantly produced green energy, an idea we developed in detail in “Space-Based Energy Solutions For Endless Clean Energy”.

Sebelum itu, pariwisata luar angkasa mungkin menjadi industri tersendiri, karena pengalaman tanpa berat dan mungkin tinggal singkat beberapa hari di orbit akan sangat berharga dan bersaing dengan bentuk “petualangan mewah ekstrem” lainnya seperti mendaki Gunung Everest.

Pilihan terakhir bisa menjadi penambangan asteroid, teknologi yang masih belum berkembang, namun berpotensi menggantikan sebagian besar industri pertambangan senilai $2.2 T. Namun, semua opsi ini kemungkinan memerlukan satu atau dua dekade sebelum menghasilkan pendapatan signifikan, yang dapat mematikan bagi kebanyakan perusahaan.

Jadi, apapun jalur komersialisasi luar angkasa, kemungkinan hanya beberapa penyedia kunci yang akan berhasil. Secara historis, penyedia peluncuran kecil memiliki tingkat kegagalan tinggi, dengan hanya 17 yang beroperasi dari hampir 200 yang dibuat sejak 1996.

Sumber: ARK Research

Dengan posisi kuat yang sudah dimiliki aktor swasta seperti SpaceX dan Blue Origin, serta kemungkinan kompetitor kuat baru yang datang dari China dengan dukungan negara di masa depan, ini mungkin menjadi lanskap yang rumit bagi investor.

Potensial, bentuk lain perusahaan luar angkasa, seperti misalnya mengembangkan modul habitat atau pertanian hidroponik otonom untuk hotel luar angkasa masa depan dan pangkalan di Bulan, mungkin menjadi jenis investasi yang menang di ekonomi luar angkasa masa depan.

Conclusion

Penurunan biaya mencapai orbit secara drastis mengubah industri luar angkasa, membuka cara baru untuk menghasilkan uang dari mencapai orbit. Hal ini membuat sektor beralih dari industri yang didorong oleh pertahanan dan pemerintah menjadi bisnis yang lebih berfokus pada komersial.

Dalam waktu dekat, telekomunikasi kemungkinan akan menjadi pendorong pendapatan utama, diikuti oleh penerbangan hipersonik dan pariwisata luar angkasa. Dalam jangka panjang, industri yang jauh lebih besar seperti sektor energi dan pertambangan, atau bahkan manufaktur, mungkin mulai berpindah ke luar angkasa juga.

Untuk saat ini, SpaceX telah menjadi pemenang hampir tak terbantahkan dalam perlombaan luar angkasa baru ini, berkat kepemimpinan Elon Musk. Namun, hal ini mungkin segera berubah, dengan pesaing serius seperti Rocket Lab dan Blue Origin yang mengejar ketertinggalan, serta kompetitor masa depan dari China.