Dyson Swarm: Membangun Dyson Sphere dengan Efektif dan Efisien

Gambar: Ilustrasi Dyson Swarm yang mengelilingi sebuah bintang. (Wikimedia). [1]

Pernahkah anda mendengar tentang Dyson Swarm (Kawanan Dyson)?

Dyson Swarm (Kawanan Dyson) adalah konsep desain yang paling stabil dan efisien dari Dyson Sphere (Bola Dyson), sebuah megastruktur hipotetis yang dirancang untuk menangkap seluruh energi yang dipancarkan oleh suatu bintang. Konsep Bola Dyson dicetuskan oleh Olaf Stapledon pada tahun 1937 dalam novelnya “Star Maker”, kemudian dipopulerkan oleh fisikawan Inggris-Amerika Freeman Dyson dalam makalahnya pada tahun 1960.

Menurut Dyson, Bola Dyson tidak bisa dibangun dengan bentuk cangkang atau cincin padat yang melingkupi bintang karena cenderung tidak stabil dan sulit untuk dibuat. Dyson mengusulkan konsep seperti ‘kumpulan atau kawanan objek yang bergerak pada orbit independen di sekitar bintang’. Konsep inilah yang kemudian dikenal dengan sebutan “Dyson Swarm” (Kawanan Dyson).

Mengambil referensi dari Matahari, perkiraan energi yang dapat dihasilkan oleh bola Dyson adalah 384,6 septiliun watt (3,846 ×10²⁶ watt) per detik. Jumlah ini setara dengan satu triliun kali lipat penggunaan energi kita di seluruh dunia saat ini.

Bagaimanakah bentuk yang ideal untuk Dyson Swarm? Dyson Swarm dibentuk dari susunan sangat banyak satelit-satelit yang mengelilingi Matahari sehingga dapat mengumpulkan energi tanpa menghalangi sinarnya untuk mencapai Bumi. Karena fungsi utamanya adalah untuk menangkap energi, maka bagian utamanya harus berupa panel surya. Namun, panel surya konvensional memiliki kelemahan, yaitu rapuh dan biaya produksinya tinggi. Karena itu para ilmuwan mengusulkan desain baru, berupa piringan-piringan cermin yang memantulkan dan memfokuskan cahaya Matahari ke suatu Stasiun Pengumpul Sentral (Central Collecting Stations) seperti Pembangkit Listrik Tenaga Surya Terkonsentrasi (Concentrated Solar Power/CSP) di Bumi.

Gambar: CSP Crescent Dunes di Nevada, Amerika Serikat. Sinar Matahari difokuskan oleh 10.000 heliostat ke sebuah menara penerima. Listrik dihasilkan ketika cahaya terfokus diubah menjadi energi panas yang menggerakkan turbin. (Wikimedia). [2]

Ada beberapa tantangan besar yang dihadapi dalam konsep Dyson Swarm ini:

Setiap satelit (cermin) harus dibuat seringan dan seefisien mungkin, karena kemungkinan mereka harus mampu beroperasi dalam jangka waktu yang sangat lama tanpa perbaikan atau campur tangan manusia.

Jumlah dari satelit-satelit yang dibutuhkan pun luar biasa banyaknya. Jika tiap cermin luasnya 1 km², akan dibutuhkan sejumlah 30 kuadriliun (30.000.000.000.000.000/30.000 triliun) satelit untuk mengelilingi Matahari.

Belum lagi material yang dibutuhkan untuk produksi satelit. Walaupun dibuat seringan mungkin, perkiraan material yang dibutuhkan akan mencapai 100 quintiliun (100.000.000.000.000.000.000/100.000.000 triliun) ton.

Proses produksi dan peluncuran satelit-satelit akan membutuhkan energi dalam jumlah yang sangat besar, hampir setara dengan energi yang akan dihasilkan oleh bola Dyson itu sendiri. Selain itu, infrastruktur permanen di luar angkasa juga akan dibutuhkan untuk proses produksi dan pembangunan.

Gambar: Ilustrasi satelit-satelit cermin yang mengorbit Matahari dan membentuk susunan Dyson Swarm. (Wikimedia). [3]

Untuk mengatasi tantangan-tantangan ini, para ilmuwan berpendapat bahwa lokasi terbaik untuk infrastruktur permanen produksi satelit Dyson Swarm adalah di planet Merkurius. Ada beberapa alasan mengapa planet ini yang dipilih:

Jaraknya yang dekat dengan Matahari akan mempermudah peluncuran roket-roket dari Bumi maupun satelit-satelit ke Matahari.

Permukaan Merkurius kaya akan logam dan mineral-mineral langka yang akan mempermudah dan meningkatkan efisiensi proses produksi.

Merkurius tidak memiliki atmosfer dan gravitasinya hanya sepertiga gravitasi Bumi (3,7 m/s²), sehingga akan sangat memudahkan peluncuran satelit ke Matahari dan menghemat banyak sumber daya.

Tidak adanya kemiringan sumbu pada Merkurius, sehingga beberapa kawah di dekat kutub sama sekali tidak terkena sinar matahari. Infrastruktur produksi diperkirakan dapat dibangun di sana.

Karena membangun pangkalan yang layak huni memerlukan sistem yang rumit dan mahal, kita perlu meminimalkan jumlah kru yang bertugas di permukaan Merkurius. Idenya adalah membangun pangkalan produksi yang sepenuhnya diotomatisasi dan dikendalikan oleh komputer, sehingga dapat mengurangi jumlah kru menjadi beberapa orang saja untuk melakukan pemeliharaan dan perbaikan. Armada produksi akan menggunakan tenaga surya untuk menambang sumber daya dan memproduksi satelit.

Kemudian ada masalah peluncuran: peluncuran dengan menggunakan roket akan memakan biaya yang cukup mahal, selain itu roket juga cenderung sulit dikeluarkan dari orbitnya dan digunakan kembali. Solusi yang lebih efisien adalah menggunakan teknologi semacam Hyperloop. Satelit dapat dilipat dan dimasukkan ke dalam kapsul (seperti teleskop luar angkasa James Webb) kemudian diluncurkan dengan kecepatan tinggi menggunakan tabung bertekanan rendah yang didorong dengan propulsi magnetik seperti maglev. Satelit akan membentangkan lapisan cerminnya setelah tiba di orbit.

Setelahnya, prinsip perkembangan eksponensial dapat digunakan. Satelit cermin yang telah mengorbit akan menyediakan energi untuk membangun pangkalan baru dan memproduksi satelit dengan lebih cepat. Dengan laju eksponensial konstan, pembangunan struktur Dyson Swarm di sekitar matahari diperkirakan akan selesai dalam waktu 10 tahun.

Tentu saja sejauh ini, kita hanya membahas konsep dan rencana yang disusun para ilmuwan saja. Karena meskipun konsep bola Dyson secara teoretis memungkinkan, membangun megastruktur yang mengorbit stabil di sekitar Matahari saat ini jauh melampaui kapasitas rekayasa manusia. Membangun pangkalan permanen di Merkurius saja akan memakan sangat banyak sumber daya. Belum lagi riset untuk otomatisasi armada produksi juga rincian desain satelit dan tabung propulsi magnetik untuk peluncuran. Sehingga untuk saat ini, bola Dyson hanya bisa menjadi konsep yang terus dikembangkan oleh para ilmuwan, dengan harapan umat manusia di masa depan akan memiliki kemampuan untuk merealisasikannya.

Semoga bermanfaat!