China berhasil memecahkan batas kecepatan suara dengan sistem peluncur elektromagnetik skala besar pertama di dunia. Pada 2023, "electromagnetic sledge" China mampu mengakselerasi kendaraan uji seberat satu ton melampaui kecepatan Mach 1. Inovasi ini menandai kemajuan signifikan dalam teknologi peluncuran supersonik yang sebelumnya sulit dicapai.
Sistem ini sudah diuji lebih dari dua tahun di kota Jinan, China timur. Para ilmuwan kini mengungkap teknologi baru yang memungkinkan peluncur ini beroperasi dengan aman dalam kecepatan supersonik. Teknologi ini menjadi tonggak penting setelah upaya serupa oleh Amerika Serikat dan Uni Soviet mengalami kegagalan.
Tantangan Sonik Boom di Kecepatan Supersonik
Peluncur elektromagnetik menghadapi masalah serius berupa ledakan suara (sonic boom) yang sangat kuat saat mencapai kecepatan supersonik. Ledakan ini berpotensi merusak sensor tradisional yang mengawasi kecepatan dan posisi kendaraan uji. Kerusakan sensor dapat menyebabkan pengendalian motor menjadi tidak stabil dan berbahaya.
Menurut laporan South China Morning Post (SCMP), gangguan aerodinamis yang diakibatkan gelombang kejut pada kecepatan sekitar 340 meter per detik dan ketinggian di bawah 100 meter menciptakan tekanan tak stabil pada penggerak. Kondisi ini bisa berujung pada kegagalan dalam pengaturan kecepatan.
Inovasi Sensorless untuk Kontrol Kecepatan
Tim peneliti dari Chinese Academy of Sciences mengembangkan metode estimasi kecepatan tanpa sensor eksternal. Metode ini terungkap dalam makalah yang diterbitkan di Transactions of China Electrotechnical Society. Pendekatan sensorless memungkinkan sistem membaca kecepatan secara langsung dari perubahan sinyal listrik pada kumparan daya elektromagnetik.
Teknologi tersebut tidak bergantung pada perangkat sensor yang rentan terhadap ledakan suara dan gangguan aerodinamis. Sebaliknya, peluncur elektromagnetik mengaktifkan kumparan elektromagnetik berurutan sepanjang lintasan. Fluktuasi tegangan kecil dan sementara dalam kumparan tersebut memuat informasi kecepatan yang sangat presisi.
Algoritma Pengolahan Data Canggih
Para ilmuwan merancang algoritma cerdas yang menggabungkan data dari beberapa kumparan bertetangga. Algoritma ini menyaring gangguan yang disebabkan oleh gelombang kejut serta melakukan kalibrasi mandiri secara real-time. Dengan cara ini, sistem dapat menghasilkan dua estimasi kecepatan independen dari perspektif listrik yang berbeda.
Kemudian, estimasi tersebut diberi bobot dan digabungkan untuk mencapai akurasi maksimal. Pengujian lapangan menunjukkan bahwa kesalahan pelacakan kecepatan hanya sebesar 1,1% pada kecepatan hingga 370 meter per detik. Tingkat presisi ini cukup untuk menjaga kestabilan peluncuran supersonik.
Pembelajaran dari Upaya Amerika Serikat dan Uni Soviet
Amerika Serikat dan Uni Soviet sudah berusaha selama puluhan tahun mengembangkan peluncuran elektromagnetik supersonik yang andal. Sistem peluncur elektromagnetik untuk pesawat (EMALS) milik Angkatan Laut AS, misalnya, mampu meluncurkan pesawat hingga kecepatan sekitar 78 meter per detik. Kecepatan ini jauh di bawah ambang kecepatan supersonik.
Upaya peningkatan kecepatan dengan menambahkan sensor eksternal, ternyata tidak berhasil. Sensor-sensor tersebut terlalu rentan terhadap kondisi ekstrem seperti gelombang kejut dan gangguan aerodinamis pada ketinggian rendah. Hal ini menghambat kemampuan sistem untuk mencapai kecepatan supersonik secara stabil dan aman.
Keunggulan Sistem Peluncuran di Jinan
Selain menjadi pelopor peluncur elektromagnetik supersonik, fasilitas di Jinan juga fokus pada pengembangan penerbangan hipersonik, material antariksa generasi baru, dan sistem peluncuran ruang angkasa inovatif. Operasi di bawah pengawasan Chinese Academy of Sciences ini menunjukkan kemajuan signifikan dalam teknologi antariksa dan pertahanan Cina.
Dengan teknologi sensorless yang mutakhir, China berhasil melampaui batas kendala teknis yang menghambat pengembangan peluncur elektromagnetik supersonik selama beberapa dekade. Ini menandai era baru dalam kemampuan peluncuran cepat dan presisi yang sebelumnya hanya bisa diimpikan.
