Ketika pendarat robotik Odysseus bulan lalu menjadi wahana antariksa buatan Amerika pertama yang mendarat di bulan selama lebih dari 50 tahun, ia terjatuh pada sudut tertentu. Hal ini membatasi jumlah ilmu pengetahuan yang bisa dilakukan di permukaan bulan, karena antenanya dan panel suryanya tidak menghadap ke arah yang benar. Sebuah bulan sebelumnya, wahana antariksa lainnya, Smart Lander for Investigating Moon, atau SLIM, yang dikirim oleh agensi antariksa Jepang, juga terjatuh saat mendarat, berakhir terbalik. Mengapa tiba-tiba ada epidemi wahana antariksa yang terguling di bulan seperti gimnastik Olimpiade melakukan rutinitas lantai? Apakah benar-benar sulit untuk mendarat dengan tegak di sana? Di internet dan tempat lain, orang menunjuk pada tinggi pendarat Odysseus — 14 kaki dari bagian bawah kaki pendaratan hingga panel surya di atas — sebagai faktor kontribusi untuk pendaratan tidak tegak. Apakah Intuitive Machines, pembuat Odysseus, melakukan kesalahan yang jelas dalam membangun wahana antariksa tersebut? Pejabat perusahaan memberikan alasan rekayasa untuk desain yang tinggi dan ramping, tetapi para komentator internet memang benar. Sesuatu yang tinggi lebih mudah jatuh daripada benda yang pendek dan gemuk. Dan di bulan, di mana gravitasi hanya satu per enam kali kuatnya seperti di Bumi, kecenderungan untuk terbalik bahkan lebih besar. Ini bukan realisasi yang baru. Setengah abad yang lalu, astronot Apollo memiliki pengalaman langsung saat mereka melompat-lompat di bulan dan kadang-kadang tergelincir ke tanah. Pekan lalu di situs media sosial X, Philip Metzger, mantan insinyur NASA yang sekarang menjadi ilmuwan planet di Universitas Florida Tengah, menjelaskan matematika dan fisika mengapa lebih sulit untuk tetap berdiri di bulan. “Saya benar-benar telah melakukan perhitungan, dan itu sangat menakutkan,” kata Dr. Metzger. “Gerakan samping yang bisa membuat pendarat berukuran tersebut terbalik hanya beberapa meter per detik dalam gravitasi bulan.” (Satu meter per detik adalah, dalam unit Amerika sehari-hari, sedikit lebih dari dua mil per jam.) Ada dua bagian dari pertanyaan tentang stabilitas ini. Pertama adalah stabilitas statis. Jika sesuatu berdiri pada sudut yang tinggi, itu akan terjatuh jika pusat gravitasinya berada di luar kaki pendaratan. Di sini, ternyata sudut maksimum untuk miring adalah sama baik di Bumi maupun di bulan. Hal ini akan sama di setiap dunia, besar atau kecil, karena gaya gravitasi dibatalkan dari persamaan tersebut. Namun, jawabannya berubah jika wahana antariksa masih bergerak. Odysseus seharusnya mendarat secara vertikal dengan nol kecepatan horizontal, tetapi karena masalah dengan sistem navigasi, ia masih bergerak ke samping ketika mencapai tanah. “Intuisi yang didasarkan pada Bumi sekarang menjadi keterbatasan,” kata Dr. Metzger. Dia memberikan contoh mencoba menyingkirkan lemari es di dapur Anda. “Tentu sangat berat sehingga dorongan ringan tidak akan bisa membuatnya jatuh,” kata Dr. Metzger. Tetapi jika Anda menggantinya dengan potongan Styrofoam berbentuk lemari es, meniru berat lemari es nyata dalam gravitasi bulan, “maka dorongan yang sangat ringan akan membuatnya jatuh,” kata Dr. Metzger. Dengan asumsi wahana antariksa tetap utuh, akan berputar di titik kontak di mana kaki pendaratan menyentuh tanah. Perhitungan Dr. Metzger menyarankan bahwa untuk wahana antariksa seperti Odysseus, kaki pendaratan harus tersebar kira-kira dua setengah kali lebih lebar di bulan dibandingkan di Bumi untuk menetralkan jumlah gerakan samping yang sama. Jika, misalnya, lebar enam kaki sudah cukup untuk mendarat di Bumi pada kecepatan horizontal maksimum, maka kaki harus berjarak 15 kaki agar tidak terbalik di bulan pada kecepatan samping yang sama. Untuk kesederhanaan desain, kaki pendaratan Odysseus tidak dilipat, dan diameter roket SpaceX Falcon 9 yang mengangkatnya ke angkasa membatasi seberapa lebar kaki pendaratan bisa tersebar. “Jadi, di bulan, Anda harus merancang untuk menjaga kecepatan samping sangat rendah saat mendarat, jauh lebih rendah daripada yang Anda butuhkan jika mendaratkan kendaraan di gravitasi Bumi,” tulis Dr. Metzger di X. Saya juga penasaran dengan bentuk pendarat ketika saya mengunjungi markas dan pabrik Intuitive Machines di Houston pada Februari tahun lalu. “Kenapa begitu tinggi?” tanyaku. Steve Altemus, chief executive Intuitive Machines, menjawab bahwa hal itu berkaitan dengan tangki yang menampung bahan bakar cair metana dan oksigen cair wahana antariksa. Metana beratnya dua kali lipat dari oksigen, jadi jika tangki metana diletakkan di samping tangki oksigen, pendarat akan tidak seimbang. Sebaliknya, kedua tangki disusun di atas satu sama lain. “Itulah yang menyebabkan tingginya,” kata Mr. Altemus. Scott Manley, yang memberikan komentar tentang roket di X dan YouTube, mencatat bahwa Mr. Altemus telah memimpin pengembangan pendarat yang lebih pendek dan lebih gemuk saat dia berada di NASA satu dekade yang lalu. Pendarat uji tersebut, yang dinamai Morpheus, juga menggunakan bahan bakar metana dan oksigen, tapi tangki-tangkinya dikonfigurasi berpasangan untuk menjaga keberatannya seimbang. Itu tidak pernah dimaksudkan untuk terbang ke angkasa. Dalam sebuah wawancara, Mr. Manley mengatakan bahwa desain tersebut akan berfungsi untuk pendarat Intuitive Machines juga tapi akan membuat wahana antariksa menjadi lebih berat dan kompleks. Jika wahana antariksa membutuhkan dua tangki metana dan dua tangki oksigen, struktur wahana antariksa harus lebih besar dan lebih berat. Tangki-tangkinya juga akan lebih berat. “Anda memiliki lebih banyak luas permukaan, jadi itu akan lebih banyak ruang untuk diinsulasi,” kata Mr. Manley. Dia menambahkan bahwa juga akan membutuhkan “lebih banyak pipa dan katup, lebih banyak hal yang bisa salah.” Untuk lokasi pendaratan di kawasan kutub selatan, tinggi Odysseus menawarkan keuntungan lain. Di dasar bulan, sinar matahari bersinar dengan sudut rendah, menghasilkan bayangan panjang. Jika Odysseus tetap berdiri tegak, panel surya di bagian atas wahana antariksa akan tetap berada di luar bayangan lebih lama, menghasilkan lebih banyak daya untuk misi. Selama kunjungan ke Intuitive Machines, Tim Crain, chief technology officer perusahaan, mengatakan bahwa wahana antariksa telah dirancang agar tetap tegak saat mendarat bahkan di lereng 10 derajat atau lebih. Perangkat lunak navigasi diprogram untuk mencari lokasi di mana lerengnya lima derajat atau kurang. Karena alat laser pada Odysseus untuk mengukur ketinggian tidak berfungsi selama penurunan, wahana antariksa mendarat lebih cepat dari yang direncanakan di lereng 12 derajat. Itu melebihi batas desainnya. Odysseus meluncur di sepanjang permukaan, patah satu dari enam kakinya, dan terjatuh ke satu sisi. Jika alat laser berfungsi, “Kami akan menyelesaikan pendaratan itu,” kata Mr. Altemus dalam konferensi pers pekan lalu. Kekhawatiran yang sama akan berlaku untuk Starship yang raksasa dari SpaceX, yang akan membawa dua astronot NASA ke permukaan bulan secepatnya pada 2026. Starship, setinggi gedung berlantai 16, harus turun secara sempurna vertikal dan menghindari lereng yang signifikan. Tetapi itu seharusnya menjadi tantangan rekayasa yang dapat dipecahkan, kata Dr. Metzger. “Itu mengurangi sebagian margin kesalahan dalam stabilitas dinamis Anda, tapi itu tidak menghilangkan semua margin kesalahan,” kata Dr. Metzger mengenai pendarat yang tinggi. “Jumlah margin yang tersisa dapat diatasi selama sistem lain di wahana antariksa berfungsi.”
