KITA mungkin sering mendengar atau membaca perkataan aeroangkasa di media massa. Sebahagian kita mungkin sekadar memahami istilah tersebut sebagai sesuatu yang berkaitan dengan ruang angkasa.
Malah mungkin juga terbayang akan roket, satelit atau angkasawan yang sedang terapung-apung di angkasa raya.
Hakikatnya, aeroangkasa ialah satu bidang yang merangkumi pelbagai cabang ilmu dan disiplin. Bidang ini bukan hanya berkaitan penerokaan angkasa lepas, tetapi ia turut merangkumi keupayaan manusia untuk menerbangkan pesawat di atmosfera bumi serta pembangunan pelbagai teknologi berkaitan.
Di dalam bidang yang luas ini terdapat dua cabang yang mempunyai persekitaran operasi berbeza iaitu aeronautik dan astronautik.
Aeronautik lebih berkaitan dengan penerbangan di dalam atmosfera bumi.
Kapal terbang, helikopter dan kebanyakan dron yang kita lihat hari ini berada dalam lingkungan bidang ini kerana pergerakannya sangat bergantung kepada udara.
Penerbangan Wright bersaudara pada 17 Disember 1903 menjadi antara detik penting kepada perkembangan aeronautik apabila sebuah pesawat berenjin berjaya diterbangkan dan dikawal oleh manusia.
Walaupun penerbangan pertama itu hanya berlangsung sekitar 12 saat, kejayaan tersebut membuka jalan kepada perkembangan kapal terbang yang kita gunakan hari ini.
Dalam aeronautik, udara memainkan peranan yang sangat penting. Sayap perlu mempunyai aliran udara untuk menghasilkan daya angkat. Ketika pesawat hendak membelok, naik atau turun pula, permukaan kawalan akan mengubah aliran udara bagi menghasilkan gerakan yang diperlukan.
Enjin turbofan misalnya yang banyak digunakan pada pesawat penumpang pada masa kini juga mengambil udara dari atmosfera. Udara yang masuk akan dimampatkan sebelum dicampurkan dengan bahan api dan dibakar.
Oleh sebab itu, pesawat terbang biasa tidak boleh terbang mendaki sehingga ke angkasa. Hal ini kerana, semakin tinggi pesawat terbang, udara semakin nipis.
Keadaan ini akan memberikan kesan terhadap keupayaan sayap menghasilkan daya angkat selain menjejaskan jumlah udara yang dapat digunakan oleh enjin.
Astronautik pula bermula apabila cabaran yang dihadapi sudah berbeza daripada penerbangan biasa.
Pada 4 Oktober 1957, Soviet Union berjaya melancarkan Sputnik 1 yang menjadi satelit buatan manusia pertama mengorbit bumi. Selepas kejayaan itu, perkembangan teknologi angkasa berlakudengan lebih pantas sehingga manusia berjaya dihantar ke angkasa dan kemudian menjejakkan kaki di bulan.
Di angkasa, hampir tiada udara seperti yang terdapat dalam atmosfera. Sebuah satelit tidak memerlukan sayap untuk kekal berada di orbit. Jika sayap kapal terbang dipasang sekalipun, ia tidak akan menghasilkan daya angkat kerana tiada aliran udara yang mencukupi pada permukaannya.
Begitu juga cara untuk mengawal arah. Kapal terbang mempunyai aileron, elevator dan rudder yang bertindak terhadap udara. Kenderaan angkasa seperti kapsul angkasa atau kapal angkasa menggunakan kaedah lain untuk mengubah kedudukan atau orientasi kerana permukaan kawalan seperti ini tidak dapat berfungsi dengan cara yang sama.
Sebaliknya, kenderaan angkasa bergantung kepada sistem khas seperti Sistem Kawalan Tindak Balas (RCS) atau penolak mikron (thrusters) untuk melaraskan arah dan orientasi kenderaan di dalam ruang vakum.
Kedua-dua bidang ini, walaupun beroperasi dalam persekitaran yang berbeza, ia sebenarnya saling melengkapi. Roket yang menuju ke angkasa masih perlu dilancarkan dari permukaan bumi dan melalui atmosfera terlebih dahulu sebelum tiba di kawasan yang hampir vakum.
Ketika baru dilancarkan, bentuk roket masih perlu mengambil kira kesan aerodinamik. Seretan berlaku apabila roket bergerak melalui udara manakala kestabilan perlu dikawal supaya ia tidak menyimpang daripada laluan yang ditetapkan.
Semakin tinggi roket bergerak, udara menjadi semakin nipis sehingga kesannya terhadap kenderaan semakin berkurang. Keadaan yang berlawanan pula berlaku apabila sesuatu kenderaan angkasa hendak kembali ke bumi.
Pada mulanya, kenderaan tersebut bergerak di kawasan yang hampir vakum. Namun, apabila mula memasuki atmosfera, udara kembali memberikan kesan terhadap permukaannya.
Malah, kelajuan kenderaan itu ketika memasuki atmosfera bumi adalah sangat tinggi. Ia bukan sahaja mengalami daya yang memperlahankan pergerakannya, malah bahagian tertentu boleh menerima suhu yang sangat tinggi.
Udara di hadapan kenderaan tersebut akan dimampatkan dengan sangat kuat apabila bergerak pada kelajuan tinggi. Suhu yang terhasil boleh menjadi terlalu tinggi sehingga mampu merosakkan strukturnya sekiranya tiada perlindungan yang sesuai.
Lantaran itu, kenderaan ini akan dipasang dengan sistem perlindungan haba pada bahagian tertentu bagi memastikan struktur, muatan dan penghuninya kekal selamat ketika memasuki semula atmosfera bumi.
Bahan yang digunakan perlu mampu menahan keadaan yang jauh lebih ekstrem berbanding yang lazim dialami oleh pesawat penumpang, yang kebanyakannya beroperasi pada kelajuan subsonik.
Selain itu, pesawat terbang menggunakan oksigen daripada udara sekeliling untuk proses pembakaran. Disebabkan itu, enjin tidak perlu membawa bahan pengoksida sendiri sepanjang penerbangan.
Akan tetapi, roket pula perlu beroperasi apabila hampir tiada udara.Jadi, roket terpaksa membawa bahan api dan bahan pengoksida sendiri. Oleh sebab itu, proses pembakaran masih dapat berlaku walaupun roket sudah berada di luar atmosfera.
Perbezaan ini menyebabkan teknologi enjin pesawat dan roket berkembang dengan cara yang berbeza walaupun kedua-duanya mempunyai tujuan untuk menghasilkan daya tujahan.
Namun masih terdapat pengetahuan yang boleh digunakan dalam kedua-dua bidang. Contohnya struktur binaan pesawat atau roket perlu mempunyai kekuatan yang mencukupi tetapi pada masa sama perlu seringan mungkin.
Pesawat yang terlalu berat akan menggunakan lebih banyak bahan api. Bagi roket pula, setiap tambahan berat perlu dibawa dari permukaan bumi sehingga ke angkasa dan tentunya memerlukan daya tujahan yang lebih besar.
Justeru, pembangunan bahan yang ringan tetapi kuat menjadi penting kepada kedua-duanya.
Sistem panduan, navigasi dan kawalan juga diperlukan sama ada pada pesawat atau roket. Pesawat perlu mengetahui arah, kedudukan dan kelajuan ketika berada di udara.
Roket dan satelit juga memerlukan maklumat yang sama walaupun keadaan persekitarannya sudah berubah.
Komputer akan menerima maklumat daripada pelbagai sensor sebelum menentukan tindakan yang perlu dilakukan oleh sistem kawalan. Pada pesawat, perubahan mungkin dilakukan melalui permukaan kawalan. Pada roket pula, perubahan arah boleh dibuat menggunakan sistem pendorong atau kaedah lain yang sesuai.
Salah satu contoh yang mudah untuk melihat bagaimana aeronautik dan astronautik digunakan dalam satu kenderaan ialah Space Shuttle yang pernah dikendalikan oleh NASA.
Ketika dilancarkan, Space Shuttle menggunakan enjin roket dan dua pendorong roket pepejal untuk menghasilkan daya tujahan yang sangat besar. Selepas berada di orbit, ia beroperasi sebagai sebuah kenderaan angkasa.
Pada waktu itu sayap yang ada pada badannya tidak digunakan untuk menghasilkan daya angkat kerana hampir tiada udara di sekelilingnya. Namun sayap tersebut kembali memainkan peranan ketika Space Shuttle hendak pulang ke bumi.
Kenderaan ini perlu memasuki atmosfera pada kelajuan yang sangat tinggi. Bahagian bawahnya dilindungi dengan bahan tahan haba bagi mengelakkan struktur rosak ketika melalui keadaan tersebut.
Semakin rendah ia bergerak, udara menjadi semakin padat dan kelajuannya semakin berkurang. Pada ketika itu, sayap dan permukaan kawalan mula digunakan seperti sebuah pesawat.
Space Shuttle akhirnya terbang seperti pesawat luncur sebelum mendarat di atas landasan.
Menariknya, enjin tidak digunakan untuk menambah daya tujahan ketika Space Shuttle ketika menghampiri tempat pendaratan. Kelajuan dan ketinggian yang masih ada perlu digunakan untuk meluncur sebaik mungkin sehingga kenderaan tersebut sampai kelandasan.
Jika kedudukannya tidak tepat, ia tidak boleh menambah kuasa enjin dan naik semula seperti pesawat penumpang untuk melakukan percubaan kedua.
Jadi aeroangkasa bukan sekadar istilah lain untuk angkasa lepas tetapi merangkumi bidang aeronautik yang tumpuan ilmunya kepada penerbangan di dalam atmosfera manakala astronautik melibatkan teknologi untuk bergerak dan beroperasi di angkasa.
Namun apabila sesebuah kenderaan perlu meninggalkan bumi atau kembali semula, kedua-dua bidang ini tidak dapat dipisahkan sepenuhnya.
- Penulis memiliki Sarjana Muda Kejuruteraan (Mekanikal-Aeronautik) dari Universiti Teknologi Malaysia (UTM) dan pernah berkhidmat di Hornbill Skyways Sdn Bhd.
