Kapal Perang yang Dijarah buat Proyek Luar Angkasa Cina?

tirto.id - Pada tahun 50 Masehi, sebuah kapal dagang Romawi berlayar dari Cadiz menuju Roma. Sekitar 15 kilometer dari pesisir Pantai Villajayosa, Spanyol, kapal ini tenggelam bersama 2.000 logam timah batangan, masing-masing beratnya 33 kilogram. Ketika ditemukan pada 1991, sisa-sisa kapal sepanjang 36 meter ini diberi nama Bou Ferrer.

Bagi arkeolog dari Museum Arkeologi Nasional Cagliari, biaya meneliti Bou Ferrer teramat mahal. Ketika Ettore Fiorini, fisikawan nuklir di Universitas Milan-Bicocca, membaca temuan ini, ia mengajukan dukungan finansial ke tempatnya bekerja, Institut Nasional Ilmu Pengetahuan Alam Nuklir Italia (INFN), sebesar 200 ribu dolar AS.

Uang itu tidak gratis. Gantinya, 15 persen logam batangan yang jumlahnya 9 ton harus diberikan ke INFN untuk digunakan dalam eksperimen fisika.

Logam lalu dibawa ke CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) di Laboratorium Gran Sasso untuk dipakai dalam eksperimen Neutrinoless Double Beta Decay (NDBD).

Neutrino adalah partikel subatomik yang lahir dari reaksi nuklir dan peluruhan zat radioaktif atom nonstabil. Berat neutrino 500 ribu kali lebih ringan ketimbang elektron. Wajar jika neutrino bisa melewati materi dengan mudah, di antaranya melaju melebihi kecepatan cahaya. Riset neutrino berkembang jadi ragam penelitian lain, dari “partikel Tuhan” sampai "partikel hantu" (dark matter).

Logika para ilmuwan, partikel neutrino hanya bisa dideteksi jauh di bawah tanah, sebab di permukaan Bumi, radiasi terus menghujani dari luar angkasa. Akibatnya, pengukuran partikel bakal terganggu. Itulah mengapa Laboratorium Gran Sasso sengaja dibangun di kedalaman 1.500 meter.

Tapi gunung granit di atas laboratorium ini sebetulnya bersifat radioaktif, dengan banyak ditemukan jejak Uranium, Torium, dan Potasium-40.

Di sinilah logam batangan timah zaman Romawi mengambil peran. Para Ilmuwan kemudian memfungsikan logam itu sebagai perisai detektor CUORE. Tujuan dari perisai adalah mengurangi deteksi palsu yang akan membingungkan saat eksperimen NDBD berlangsung.

Brian Dodson, fisikawan dari University of Illinois dalam artikelnya di Newatlas berjudul “Archaeology vs. Physics: Conflicting roles for old lead”, menyebut timah Romawi punya tingkat radioaktif lebih rendah 100.000 kali lipat ketimbang timah produksi sekarang.

Selama proses peleburan timah, sebagian besar unsur Uranium dan radioaktif lain dalam timah bakal hilang. Namun, isotop radioaktif dengan jenis Timah-201 (Pb-210) bakal tetap ada. Isotop tersebut akan menghasilkan peluruhan radioaktif yang berkisar sekitar 200 peluruhan per kilogram per detik.

Meskipun tergolong radiasi tingkat rendah, tetapi hal itu amat memengaruhi jalannya eksperimen. Karena itu, menurut Hesti Retno Tri Wulandari, peneliti astronomi di Institut Teknologi Bandung, gangguan radiasi dalam eksperimen “dark matter” diusahakan sekecil mungkin.

Penggunaan low-background stainless steel pada vessel (panci) yang menampung cairan Xenon adalah untuk mengurangi radiasi tersebut.

“Umumnya [bahan] yang digunakan adalah material baja kuno atau tua, misal dari zaman Romawi, dengan harapan unsur radioaktif sudah banyak berkurang karena telah mengalami peluruhan radioaktif dalam waktu cukup lama sehingga radioaktifitasnya berkurang jauh,” ujar Retno.

Timah-210, bagaimanapun, meluruh separuhnya tiap periode 22,3 tahun. Saat timah Romawi kuno ini tenggelam di bawah air selama 2.000 tahun, otomatis membusukkan Timah-210. “Tingkat radioaktif timah Romawi kira-kira 100.000 kali lebih rendah daripada yang ditemukan pada timbal baru,” tulis Dodson.

Ada banyak sampel kasus serupa Laboratorium Gran Sasso. Misalnya Fermilab, sebuah laboratorium akselerator fisika di Illinois, AS.

Bedanya, Fermilab tak memakai timah tetapi baja. Materialnya dari kapal Perang Dunia II yang dipensiunkan dekade 1960-an. Topik penelitian Fermilab sama seperti Gran Sasso: eksperimen terhadap si “partikel hantu”: neutrino.

Ettore Fiorini, fisikawan nuklir pencetus penggunaan logam timah Romawi di Gran Sasso, berkata kepada Majalah Nature: “Bukan hal yang aneh jika fisikawan partikel berburu untuk mencari logam beradioaktif rendah.”

“Logam yang diekstraksi dari atap di gereja antik atau dari kapal-kapal yang rusak sering digunakan dalam eksperimen,” katanya, lagi.

“Fisikawan tahu mereka akan membutuhkan sejumlah besar material dengan kepadatan tinggi,” ujar Valerie Higgins, arsiparis Fermilab kepada Gizmodo. “Mereka mencari cara termudah dan murah untuk mendapatkan materi itu. Mereka mempertimbangkan untuk menggunakan besi bekas, atau mobil zaman lampau.”

Efek Ledakan Bom Atom terhadap Proses Pembuatan Baja

Saat eksperimen neutrino, penggunaan baja mengurangi efek radiasi detektor. Kesulitan bahan baku membuat ilmuwan mengakalinya dengan baja beradiasi rendah yang diproduksi sebelum Perang Dunia II. Fisikawan menamainya Low-background steel.

Kenapa disebut demikian?

Sejak 1945, lebih dari 2.000 bom atom diledakkan. Sebelum perjanjian pelarangan nuklir di atmosfer disetujui pada 1963, AS, Uni Soviet, Inggris, Cina, dan Perancis malah melakukan 502 ujicoba bom atom di atas permukaan tanah. Tes ini membikin udara dan tanah Bumi tercemar radioaktif.

Itu berpengaruh pada produksi baja. Dulu, produksi baja lazim memakai proses Bessemer: besi cair dituangkan ke reaktor silinder, lalu udara panas disembur dari lubang pipa agar mengoksidasi karbon dan sisa zat pengotor.

Masalahnya, selama puluhan tahun udara debu radioaktif sisa ledakan nuklir itu tersebar ke mana-mana. Alhasil, terendaplah debu radioaktif ke dalam baja. Itulah kenapa tingkat radioaktif baja yang diproduksi sebelum 1945 lebih rendah ratusan dan ribuan kali lipat ketimbang baja bikinan sekarang.

Profesor Bunawas, peneliti senior Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN), kepada redaksi Tirto mengatakan konsentrasi low-background steel dibuktikan dengan mendeteksi Cesium-137.

Ini adalah unsur radionuklida antropogenik hasil produk fisi dari uji-coba senjata nuklir. “Kalau ada Cesium-37, biasanya ada Strontium-90. Ini isotop radioaktif produk utama bom atom,” katanya.

Kata Bunawas, rerata nilai Becquerel (satuan turunan untuk menilai keaktifan sejumlah bahan radioaktif) Cesium-137 pada low-background steel tak lebih dari 1 µBq/kilogram. “Jika baja sekarang satuannya itu bukan mikro. Tapi mili. Artinya, baja sekarang 1.000 kali lipat lebih tinggi paparan radiasinya ketimbang baja sebelum 1945.”

Pernyataan berbeda diungkap Akhmad Ardian Korda, ahli metalurgi ITB. “Saya berpikir kualitas baja zaman dulu itu jelek banget. Fosfor tinggi, sulfur tinggi, dan getas: mudah hancur.”

Korda memaparkan zaman sekarang proses produksi baja dengan metode Bessemer sudah berganti lebih modern bernama blast furnace. Katanya, hampir 70 persen besi baja menggunakan langkah ini.

Namun, proses ini masih tetap membutuhkan udara senyawa oksigen. Meski begitu, ia tetap yakin dengan pendapatnya karena, menurutnya, angka radiasi pada era sekarang lebih baik ketimbang tahun 1970-an hingga 1990-an.

“Kalau baja produksi tahun 50-60-an mungkin betul mengandung radioaktif, sehingga peralatan sensor pada 1970-an hingga 1990-an butuh low-background steel. Namun, kalau sekarang, saya pikir tidak bermasalah. Radioaktif di Bumi saat ini tentu sudah berkurang drastis.”

“Kita harus bandingkan nilai radiasi baja leburan dulu dengan baja yang dibuat sekarang,” katanya.

Liputan kami mengenai penjarahan kapal perang menuntun kami memiliki serpihan baja dari casing bom kapal karam Belanda yang tenggelam di Laut Jawa. Bom ini diangkat dari dasar laut oleh Pioner 88, tongkang bercakar milik perusahaan salvage PT Jatim Perkasa, yang dibawa ke dumping area di Pelabuhan Brondong, Lamongan.

Tim Gegana Brimob Polres Lamongan menemukan bom itu pada 2014, membawanya ke hutan Sedayulawas di dekat pelabuhan, lalu meledakkannya. Pertengahan November 2017, kami mendatangi lokasi peledakan dan berhasil menemukan serpihan bom.

Hasil serpihan ini dibawa ke BATAN di Pasar Jumat, Jakarta, pada 20 Desember. Sampai artikel ini dilansir, hasil uji laboratorium belum dapat diketahui. “Butuh waktu sekitar 50 hari,” kata Dr. Eko Pudjadi, peneliti di BATAN.

Prof Bunawas memaparkan low-background steel secara berlimpah biasa diperuntukkan membangun sebuah laboratorium. Baja ini tak semata melapisi detektor, tapi melingkupi seluruh ruangan.

Demi prestise, beberapa negara berlomba membangun fasilitas canggih ini. Selain negara Eropa dan Amerika Serikat, Cina adalah negara yang paling berambisi selama satu windu terakhir mengeksplorasi neutrino, “partikel Tuhan”, dan “partikel hantu”.

Proyek Mentereng Cina Menemukan "Dark Matter" lewat PandaX

Sejak 2014, Cina membangun observatorium neutrino bawah tanah berskala besar di Provinsi Guangdong. Proses konstruksi Laboratorium Jiangmen ini diperkirakan selesai pada 2020 dan menelan biaya 330 juta dolar AS.

Proyek ini bertujuan mempelajari hubungan antara ketiga jenis neutrino: elektron, muon, dan tau. Pendanaan disediakan oleh Chinese Academy of Sciences, tetapi penelitiannya melibatkan banyak negara, termasuk AS, Belgia, Italia, Jepang, Perancis, dan Rusia.

Sebelum laboratorium Jiangmen digunakan pada 2020, Cina sudah memiliki fasilitas canggih bernama laboratorium bawah tanah Jinping (CJPL) di Provinsi Shicuan. Laboratorium mulai beroperasi sejak 2010. CJPL terletak 7.200 meter di bawah tanah dan menjadi laboratorium paling terlindungi di planet bumi dari radiasi sinar kosmik.

Namun, langkah Cina tak berhenti di sana. Mereka mulai mempercanggih dan memperluas CJPL sejak 2014. Realisasi Cina tak tanggung-tanggung: area laboratorium semula 273 meter persegi diluaskan menjadi 7.280 meter persegi, begitupun daya tampung volumenya: dari 1.800 meter kubik menjadi 102.500 meter kubik.

Di laboratorium ini para fisikawan Cina berupaya menemukan eksistensi “dark matter” dengan sandi operasi PandaX. Mereka membangun sistem detektor xenon besar untuk mencari materi gelap dan peluruhan beta neutrinoless (NCBD), sama seperti di Gran Sasso. Fase penelitian pertama selesai pada 2014, dan kini berlanjut pada tahapan selanjutnya bernama PandaX-II.

Menariknya, berbeda dari pusat riset lain, para saintis Cina bereksperimen menciptakan low-background steel itu sendiri. Eksperimen ini masih dalam sub-proyek PandaX. Informasi riset ini tertuang dalam paper berjudul “Low Background Stainless Steel for the Pressure Vessel in the PandaX-II Dark Matter Experiment”.

Cina mengklaim bahwa eksperimen itu sukses, meski masih perlu diuji jika ingin diproduksi dalam skala besar. Yang menarik, bahan baku riset ini dipasok dua jawatan pemerintah: Institut Riset Baja dan Besi Cina (CISRI) dan pabrik peleburan baja besi, Taiyuan Iron and Steel Group (TISCO).

Proyek Luar Angkasa

Selain dipendamkan ribuan meter ke bawah perut Bumi, bahan low-background steel diterbangkan jutaan mil ke luar angkasa.

Dan Van der Vat, jurnalis senior The Guardian, dalam The Grand Scuttle: The Sinking of the German Fleet at Scapa Flow in 1919 (1982) menulis bahwa bangkai kapal Jerman yang karam di Scapa Flow pada Perang Dunia I dipakai oleh NASA, badan antariksa AS. Material baja kapal itu dipakai untuk ekspedisi luar angkasa: proyek Apollo ke Bulan, probe Galileo ke Jupiter, dan Pioneer 10 ke Pluto.

Informasi ini sejalan pengakuan NASA. Satu dokumen NASA menyebut material low-background steel dari kapal lawas memang dipakai melapisi detektor di stasiun ruang angkasa SkyLab. Stasiun ini mengorbit pada dekade 1970-an.

Zulfiandi Zulham, dosen metalurgi ITB yang ahli pada bidang baja tahan karat, berkata mustahil jika baja bangkai kapal dipakai dalam konstruksi pesawat luar angkasa. Kata dia, yang ada mestinya material pesawat ulang-alik itu semakin ringan.

“Untuk detektor mungkin, ya. Namun, untuk bagian dari kerangka pesawat, tidak mungkin karena jadi beban. Baja itu berat,” katanya.

Memanglah, pemain eksplorasi ruang angkasa kini bukan AS dan Rusia semata. Cina muncul sebagai penantang. Setelah mengirim astronot kali pertama ke luar angkasa pada 2003 dan kapal tanpa awak ke orbit Bulan pada 2007, Cina ingin sesuatu yang lebih glamor.

Sejak 2010, proyek dari Badan Antariksa Nasional Tiongkok (CNSA) getol jadi perhatian media. Pada 2011, mereka mengirim purwarupa stasiun luar angkasa. Dua tahun berikutnya, Cina sukses mengirim robot untuk mengeksplorasi sisi Bulan paling gelap.

Sejak 2013 proyek antariksa Cina meningkat pesat. Pada 2016, mereka membikin teleskop terbesar di dunia di Guizhou. Disebut sebagai Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST), fungsi teleskop ini sebagai mata langit: berkomunikasi dan menemukan makhluk ekstraterestrial.

Cina juga memulai pengerjaan stasiun luar angkasa Tiangong yang dibangun secara bertahap. Stasiun ruang angkasa berawak “relatif besar” dan berbobot 60 ton serta bisa menampung tiga astronot ini akan rampung pada 2020. Pada tahun itu juga Cina ingin astronotnya menjejak ke Bulan dan Mars. Langkah proyek panjang membangun infrastruktur, satelit, dan pesawat ulang-alik ini dimulai sejak 2013.

Sejak 2013, pencurian bangkai kapal karam bersejarah yang diduga kuat terindikasi dengan Cina mulai beroperasi masif di Asia Tenggara.

Dikutip dari The Guardian, para ahli menduga sindikat penjarah kapal perang sengaja mengambil low-background steel dari kapal karam.

Apakah sebagian bangkai kapal ini dipakai oleh Cina dalam proyek penelitian “partikel hantu” dan luar angkasa?

“Ini efisien,” ujar Jonathan Lewis, kepala asosiasi divisi fisika partikel Fermilab kepada Gizmodo. “Kenapa kita tidak melakukannya? Reduce (mengurangi), reuse (menggunakan kembali), recycle (mendaur ulang). Dan kami (fisikawan) memilih reuse.”

===========