Ruang Levitasi Magnetik dapat Digunakan untuk Mensimulasikan Pertumbuhan Tanaman Di Mars
Perangkat baru yang menggunakan levitasi magnetik untuk meniru pengurangan gravitasi yang ditemukan pada benda langit seperti Bulan dan Mars volumenya 1000 kali lebih besar daripada sistem sebelumnya dari jenisnya, membuka jalan bagi pengujian berbasis Bumi yang lebih kompleks terhadap lingkungan gravitasi rendah – termasuk menanam tanaman kecil dalam simulasi gayaberat mikro.
Simulator baru, yang dikembangkan di National High Magnetic Field Laboratory (NHMFL) di Florida State University di AS, juga akan memungkinkan para peneliti untuk melakukan berbagai eksperimen fisika, medis, dan biologi dengan tujuan untuk misi luar angkasa di masa depan.
Berkurangnya gravitasi mempengaruhi organisme biologis dalam banyak cara. Hal ini diketahui menghambat pertumbuhan sel, dan juga dapat menyebabkan bentuk lain dari stres seluler, yang menyebabkan hilangnya massa tulang dan otot dengan cara yang merugikan kesehatan astronot.
Dalam sistem fisik, dapat mempengaruhi kavitasi gelembung, perpindahan panas dalam cairan dan dinamika sloshing propelan kriogenik di pesawat ruang angkasa. Dalam penelitian material, efek pengurangan gravitasi mencakup perubahan cara kristal tumbuh dan bentuk paduan.
Tes gravitasi berbasis darat
Cara terbaik untuk mengetahui bagaimana gayaberat mikro akan mempengaruhi sistem tertentu, tentu saja, mengirimkannya ke luar angkasa. Eksperimen semacam itu mahal, bagaimanapun, dan harus dilakukan oleh astronot daripada ilmuwan yang terlatih dalam disiplin khusus itu, yang membatasi jenis tes yang mungkin dilakukan.
Oleh karena itu, para peneliti telah mengembangkan beberapa perangkat berbasis darat yang memanfaatkan jatuh bebas untuk mensimulasikan pengurangan gravitasi, termasuk menara jatuh, pesawat terbang dalam penerbangan parabola, dan roket suborbital. Meskipun berguna untuk banyak jenis eksperimen, perangkat ini mempertahankan gravitasi rendah selama beberapa menit, membuatnya tidak cocok untuk tugas yang memerlukan waktu pengamatan yang lama.
Simulator berbasis levitasi magnetik (MLS) adalah pendekatan alternatif, dan para peneliti telah menggunakannya untuk melayang organisme hidup tanpa membahayakan mereka. Dibandingkan dengan simulator gravitasi rendah lainnya, para peneliti di Fakultas Teknik FAMU-FSU dan NHMFL mengatakan bahwa MLS lebih murah, memungkinkan kekuatan gravitasi yang tepat untuk disesuaikan, dan menawarkan waktu pengoperasian yang praktis tidak terbatas. Halangannya adalah bahwa MLS konvensional hanya dapat menciptakan gravitasi rendah pada volume kecil. Memang, ketika simulator meniru lingkungan dengan sekitar 1% gravitasi bumi g , volume fungsional hanya beberapa mikroliter, yang terlalu kecil untuk eksperimen praktis.
Volume fungsional yang belum pernah terjadi sebelumnya
Para peneliti yang dipimpin oleh Wei Guo mengatasi masalah ini dengan mengadaptasi magnet untuk menghasilkan gaya levitasi seragam yang menyeimbangkan gaya gravitasi pada volume yang jauh lebih besar. Mereka melakukan ini dengan menempatkan apa yang disebut kumparan medan gradien Maxwell (konfigurasi yang pertama kali dikemukakan oleh fisikawan James Clark Maxwell pada 1800-an untuk menghasilkan gradien medan seragam) di lubang magnet superkonduktor 120 mm.
Teknik ini menghasilkan volume fungsional lebih dari 4000 mikroliter yang belum pernah ada sebelumnya dalam kumparan kompak dengan diameter hanya 8 cm, jelas anggota tim Hamid Sanavandi. Ketika arus di MLS dikurangi untuk meniru gravitasi di Mars, yaitu 0,38 g , volume fungsionalnya bisa lebih besar dari 20.000 mikroliter, atau sekitar 20 cm 3 . Keuntungan lain adalah bahwa MLS dapat dibuat menggunakan bahan superkonduktor suhu tinggi yang ada yang dikenal sebagai oksida tembaga barium tanah jarang (REBCO), tambahnya.
“Fakta bahwa desain MLS kami menawarkan volume fungsional sekitar tiga kali lipat lebih besar daripada untuk MLS solenoid konvensional menjadikannya pengubah permainan potensial di bidang penelitian gravitasi rendah,” kata Guo. “Ketika desain MLS ini digunakan untuk meniru gravitasi yang berkurang di lingkungan ekstra-terestrial, seperti di Bulan atau Mars, volume fungsional yang dihasilkan cukup besar untuk menampung bahkan tanaman kecil, menjadikannya alat yang menarik untuk penelitian medis dan biologi. ”
Ke depan, para peneliti, yang melaporkan pekerjaan mereka di NPJ Microgravity, mengatakan bahwa mereka sekarang berencana untuk lebih mengoptimalkan desain mereka dengan menggunakan metode pengoptimalan berbantuan kecerdasan buatan. “Kami juga akan mengamankan dana untuk membuat MLS yang telah kami rancang untuk pengujian eksperimental,” kata Guo kepada Physics World.