Pernahkah Anda melihat peluncuran roket dan bertanya-tanya bagaimana benda raksasa itu bisa melawan tarikan gravitasi bumi yang sangat kuat dan meluncur ke luar angkasa? Jawabannya terletak pada kombinasi prinsip fisika dasar, rekayasa mesin yang luar biasa, dan strategi cerdas untuk mencapai kecepatan ekstrem.
Prinsip Utama: Aksi-Reaksi Hukum Ketiga Newton
Inti dari cara kerja roket adalah Hukum Gerak Ketiga Newton, yang menyatakan bahwa untuk setiap aksi, ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah.
- Aksi: Mesin roket membakar bahan bakar (propelan) dan menyemburkannya keluar melalui bagian bawah (nozzle) dalam bentuk gas panas berkecepatan sangat tinggi.
- Reaksi: Semburan gas ke bawah ini menciptakan gaya dorong (dikenal sebagai thrust) yang sangat kuat ke arah atas. Jika gaya dorong ini lebih besar dari gaya gravitasi yang menarik roket ke bawah, roket pun akan terangkat dari landasan peluncuran.
Bayangkan Anda melepaskan balon yang ditiup. Udara yang keluar dari mulut balon (aksi) akan mendorong balon itu sendiri untuk melesat ke arah yang berlawanan (reaksi). Prinsip kerja roket sama persis, hanya saja dalam skala yang jauh lebih dahsyat.
Mencapai “Kecepatan Lepas”
Sekadar terangkat dari tanah tidaklah cukup untuk pergi ke luar angkasa. Untuk benar-benar bebas dari cengkeraman gravitasi Bumi, roket harus mencapai kecepatan minimum yang disebut kecepatan lepas (escape velocity).
Kecepatan lepas dari permukaan Bumi adalah sekitar 40.270 kilometer per jam (atau 11,2 kilometer per detik). Pada kecepatan ini, sebuah objek memiliki energi yang cukup untuk terus melaju menjauhi Bumi tanpa perlu terus-menerus menyalakan mesinnya dan tidak akan jatuh kembali. Roket tidak mencapai kecepatan ini secara instan, melainkan terus berakselerasi hingga menembus ambang batas kecepatan tersebut.
Mesin Canggih dan Roket Bertahap
Untuk menghasilkan gaya dorong yang masif dan mencapai kecepatan lepas, roket modern dirancang dengan sangat cerdas:
- Bahan Bakar dan Oksidator: Tidak seperti mesin jet yang mengambil oksigen dari atmosfer, roket harus bekerja di ruang hampa udara. Oleh karena itu, roket membawa pasokannya sendiri yang terdiri dari bahan bakar dan oksidator (pemasok oksigen) untuk proses pembakaran.
- Sistem Bertahap (Multi-stage): Roket modern biasanya terdiri dari beberapa tingkat atau tahapan. Setiap tahap memiliki mesin dan tangki bahan bakarnya sendiri. Ketika bahan bakar di satu tahap habis, tahap tersebut akan dilepaskan untuk mengurangi bobot total. Ini membuat roket menjadi lebih ringan dan lebih efisien bagi tahap berikutnya untuk mendorong sisa roket mencapai kecepatan yang lebih tinggi.
Dengan mengatasi gaya gravitasi melalui gaya dorong yang luar biasa, mencapai kecepatan lepas, dan membuang bobot yang tidak perlu, sebuah roket pada akhirnya dapat melepaskan diri dari planet kita dan memulai perjalanannya menjelajahi angkasa luas.