Teknologi roket telah memberi impak yang besar dalam membentuk sejarah dan tamadun  manusia. Ia tidak hanya membuka jalan kepada penyelidikan sains dan penerokaan angkasa lepas, malah telah merevolusikan bidang komunikasi, strategi peperangan, pertahanan, serta banyak lagi aspek kehidupan.

Sejarah bidang peroketan bermula sejak abad ke-10 di China apabila Feng Jishen menggunakan buluh dan serbuk letupan sebagai sistem pendorong asas roket. Pada awalnya, roket digunakan untuk tujuan peperangan sehinggalah pada tahun 1942, Wernher von Braun dan pasukannya di Jerman membangunkan roket V-2, roket pertama yang berjaya mengikuti trajektori yang telah diprogramkan dengan ketepatan tinggi. Ia mencapai jarak sejauh 193 km dan dianggap sebagai pelancaran pertama yang menandakan permulaan era angkasa lepas.

Prinsip fizik utama dalam pelancaran roket berasaskan Hukum Ketiga Newton, yang menyatakan bahawa “setiap tindakan mempunyai tindak balas yang sama magnitud tetapi bertentangan arah”. Dalam konteks roket, apabila gas panas dihasilkan daripada pembakaran bahan bakar dan dikeluarkan dengan kelajuan tinggi melalui muncung roket ke arah bawah, ia menghasilkan daya tujahan (thrust) yang menolak roket ke atas.

Kelajuan gas ekzos daripada enjin roket boleh mencapai purata 3,000 meter sesaat bersamaan kira-kira 10,800 kilometer sejam, cukup pantas untuk merentas seluruh Semenanjung Malaysia dari Johor ke Perlis dalam masa kurang daripada 30 saat. Ia hampir tiga kali lebih laju daripada jet pejuang supersonik. Suhu gas hasil pembakaran dalam kebuk enjin roket boleh mencapai sehingga 4,100°C bergantung kepada jenis bahan bakar dan reka bentuk enjin, sedikit lebih rendah daripada  suhu permukaan Matahari (5,500°C).

Ilustrasi roket dalam Hukum Newton Ketiga. (Sumber)

Terdapat beberapa pecahan ilmu kejuruteraan utama dalam bidang peroketan yang memerlukan pemahaman mendalam  seperti ilmu pembakaran (propulsion). Bidang ini merangkumi reka bentuk dan pengurusan enjin roket, termasuk kajian tentang pembakaran bahan bakar roket yang dikenali sebagai propelan (gabungan oksidan dan bahan bakar). Terdapat beberapa roket enjin yg terkenal seperti Raptor (SpaceX) digunakan untuk Starship, RS-25 (NASA) digunakan untuk Space Shuttle dan SLS, RD-180 (Rusia) digunakan digunakan dalam roket Atlas V dan Merlin (SpaceX) dalam roket Falcon 9. Terdapat juga bidang yang lain seperti sistem kawalan (control system), analisis struktur (structure analysis), avionik (avionics), mekanik orbit (orbital mechanics) dan banyak lagi.

Ekzos daripada 33 Engine Raptor untuk Roket Starship (Sumber)

Roket hanyalah kenderaan pelancar, ia boleh menjadi senjata jika membawa muatan seperti bom (warhead). Disebabkan jarak tembakan yang jauh, kelajuan dan ketepatan yang tinggi, roket sering digunakan dalam sistem senjata seperti (Intercontinental Ballistic Missile) ICBM yang mampu mencapai lebih 5,500 km dengan kelajuan sehingga 7 km/s (Mach 20).

Namun, dalam eksplorasi angkasa, roket adalah satu-satunya cara untuk keluar dari tarikan graviti Bumi. Jika dilancarkan hingga mencapai kelajuan orbit ( objek seperti satelit atau Stesen Angkasa Antarabangsa (International Space Station, ISS) akan terus berada dalam Low Earth Orbit (LEO) tanpa jatuh kembali ke Bumi, kerana daya emparan (centrifugal force) sama dengan daya tarikan graviti. Dengan kelajuan sebegitu, ISS mampu mengelilingi Bumi setiap 92 minit, menjadikan kira-kira 15.7 orbit dalam sehari. Ini bermaksud para angkasawan di dalam ISS dapat melihat matahari terbit dan terbenam sebanyak 16 kali sehari.

Senjata ICBM pada kenderaan pelancar. (Sumber)

Fokus utama eksplorasi angkasa pada masa kini adalah untuk menakluki Bulan dan Marikh, serta mengurangkan kos pelancaran dengan membangunkan roket boleh guna semula seperti kapal terbang. Teknologi moden telah menghasilkan roket generasi baharu yang mampu membawa muatan lebih berat dan melakukan misi jarak jauh. Antara roket utama yang dibangunkan oleh kuasa besar dunia termasuk Ariane 6 (ESA), Long March (China), Starship (SpaceX), SLS (NASA), GSLV Mk III (India).

Roket Starship berada di tapak pelancar. (Sumber)

Malaysia juga tidak ketinggalan dalam mengambil langkah untuk membangunkan teknologi roket dan penyelidikan angkasa. Walaupun masih dalam peringkat awal berbanding negara-negara kuasa besar, usaha yang dilakukan oleh institusi tempatan dan sektor swasta menunjukkan potensi besar dalam bidang ini. Beberapa institusi penyelidikan di Malaysia sedang giat menjalankan kajian berkaitan teknologi roket dan kejuruteraan angkasa, antaranya Agensi Angkasa Malaysia (MYSA) dan universiti tempatan seperti Universiti Islam Antarabangsa Malaysia (UIA) yang menjalankankan kajian dalam pembangunan minyak roket hibrid menggunakan lilin. Malaysia masih dalam fasa membina keupayaan sendiri dalam teknologi pelancaran roket. Dengan adanya kerjasama antarabangsa, pelaburan dalam R&D, dan sokongan kerajaan, tidak mustahil Malaysia dapat mengembangkan sistem roket sendiri untuk tujuan pelancaran satelit dan penyelidikan angkasa pada masa akan datang.

Kajian minyak roket hybrid dijalankan oleh di IIUM Propulsion Laboratory. (Sumber)

Disediakan oleh:

Muhammad Yusuf bin Mahat
Universiti Islam Antarabangsa Malaysia (UIA)