Fenomena Triboelectric Charging Di Sejumlah Planet

Pernahkan kamu memakai sepatu dengan tapak dari kulit dan berjalan
melintasi karpet dari bulu domba di sebuah hari pada musim dingin yang
kering.... lalu hendak mencapai kenop pintu? ZAP! Terciptalah sebuah
percikan yang menyengat di antara jari dan kenop dari logam.
Itulah letupan statis.
Letupan statis memang mengganggu siapapun di Bumi yang tinggal di
tempat-tempat dimana musim dingin memiliki kelembaban yang sangat
rendah. Tapi bagi para astronot di Bulan dan Mars, letupan statis bisa
menjadi bahaya yang sesungguhnya.
“Di Mars, kami pikir tanah begitu kering dan bersifat insulator. Jika
seorang astronot baru saja berjalan-jalan di Mars... begitu ia kembali
ke habitat dan hendak menyentuh kenop untuk membuka airlock, maka
sebuah ledakan petir kecil akan menyerang elektronik kritis,” jelas
Geoffrey A. Landis, seorang ahli ilmu fisika di Photovoltaics and Space
Environmental Effects Branch di NASA Glenn Research Center, Cleveland,
Ohio.
Fenomena ini bernama triboelectric charging. Prefiks "tribo"
(dilafalkan TRY-bo) berarti "jiplakan." Ketika sepasang material
tertentu yang tidak sama, seperti bulu domba dan sepatu bersol kulit,
bergesekan... material yang satu memberikan sejumlah elektronnya ke
material yang lainnya. Pemisahan muatan mampu menciptakan medan listrik
yang kuat. Di Bumi, udara di sekitar kita dan baju yang kita pakai
biasanya cukup lembab untuk menjadi penghantar listrik yang bagus. Jadi
apapun muatan yang dipisahkan baik dengan berjalan maupun menggosok
sudah memiliki jalur ke tanah. Elektron mengalir ke tanah, bukannya
berakumulasi di tubuhmu. Tapi udara dan benda yang teramat kering
(seperti yang ditemui di sebuah hari pada musim dingin yang kering)
akan menjadi insulator yang sempurna, sehingga tidak ada jalur menuju
tanah. Tubuhmu mampu mengakumulasi muatan negatif, kemungkinan sampai
20 ribu volt. Bila kamu menyentuh sebuah konduktor (misalnya sebuah
kenop pintu dari logam) maka - ZAP! – semua elektron yang terakumulasi
akan terlucut seketika. Di Bulan dan Mars, kondisinya ideal untuk
triboelectric charging. Tanah disana lebih kering dari pasir di gurun
pasir Bumi. Inilah yang menyebabkannya menjadi insulator listrik yang
sempurnya. Terlebih lagi, tanah serta kebanyakan bahan yang digunakan
dalam baju dan pesawat luar angkasa (misalnya aluminized mylar, nilon
berlapis neoprene, Dacron, nilon berlapis-urethane, tricot, dan
stainless steel) benar-benar berkutub tak sejenis. Saat astronot
menjelajahi daratan Bulan atau Mars, baik sepatu boot atau roda mereka
mengumpulkan elektron saat bergesekan dengan kerikil dan pasir. Karena
tanahnya bersifat insulator, tidak menyediakan jalur menuju tanah,
sebuah baju dan kendaran luar angkasa mampu menciptakan arus
triboelektrik yang amat besar. Dan saat sang astronot atau kendaraan
kembali ke pangkalan dan menyentuh logam - ZAP! Lampu-lampu di dalam
pangkalah akan padam, atau lebih buruk lagi dari itu. Landis dan para
koleganya di NASA Glen pertama kali memperhatikan masalah ini pada
akhir 1990-an sebelum Mars Pathfinder diluncurkan. "Saat kami
menjalankan sebuah roda prototipnya Sojourner rover untuk melintasi
tanah Mars yang disimulasi di dalam atmosfer Mars yang juga disimulasi,
roda itu menghasilkan ratusan volt,” kenangnya.
Penemuan itu membuat para ilmuwan memodivikasi rover-nya Pathfinder
dengan menambahkan jarum-jarum sepanjang satu inchi. Jarum-jarum itu
terbuat dari kabel tungsten ultra tipis (berdiameter 0,0001 inchi) yang
dipertajam ke sebuah titik, di dasar antena. Jarum-jarum itulah yang
menyebabkan setiap arus listrik yang tercipta di rover mengalir ke
atmosfir Mars yang tipis. Jarum perlindungan yang sama juga dipasang di
rover Spirit dan Opportunity. Di Bulan, "para astronot Apollo tak
pernah melaporkan terserang lucutan elektrostatik,” jelas Carlos Calle,
ilmuwan di Labolatorim Fisika Permukaan dan Elektrostatik NASA, di
Kennedy Space Center, Florida. "Akan tetapi, misi-misi ke bulan di masa
depan akan menggunakan peralatan penggalianyang besar untuk memindahkan
debu dan lumpur kering yang mampu menghasilkan medan elektrostatik.
Karena di Bulan tidak ada atmosfir, medan elektrostatik yang tercipta
lumayan kuat sehingga lucutan dapat terjadi di ruang hampa udara.”


"Di Mars," lanjutnya, "Lucutan
dapat terjadi tak lebih dari ratusan volt. Biasanya lebih berbentuk kilau koronal
daripanda kilatan petir dan tidak mengancam nyawa para astronot, tapi mampu
merusak perlengkapan elektronik.”


Jadi apakan solusi untuk permasalahan ini?


Disini di Bumi, simpel saja: kita
meminimalisir lucutan statis dengan meng-ground-kan sistem elektrik.
Meng-ground-kan mereka berarti menghubungkan mereka ke Bumi—menanam
batang/kawat dari tembaga jauh ke dalam tanah (disebut juga ground rod). Metode
ini bekerja dengan baik di kebanyakan tempat di Bumi karena tanah yang berada
beberapa kaki dari permukaan bersifat lembab, dan dengan begitu merupakan
konduktor yang bagus. Bumi sendiri menyediakan ‘laut elektron’, yang
menetralkan segala sesuatu yang berhubungan dengannya, papar Calle.


Tapi tidak ada uap lembab di tanah Bulan
maupun Mars. Bahkan es yang dipercaya menyerap tanah Mars takkan menolong,
karena “air yang membeku bukanlah konduktor yang sangat bagus,” ucap Landis.
Jadi ground rod takkan efektif dalam menciptakan sebuah ‘ground bersama’ bagi
koloni lunar atau Mars.