Mesin Raptor

Raptor adalah mesin roket SpaceX yang dapat digunakan ulang, sumber tenaga yang mengangkat Starship, sistem peluncuran kelas Mars milik perusahaan itu yang sepenuhnya dapat digunakan ulang. Mesin ini membakar metana cair dan oksigen cair, campuran yang disebut methalox, dan merupakan mesin pertama dari jenisnya yang pernah terbang. Mesin inilah yang dimaksudkan membuat perjalanan ke orbit cukup murah sehingga perjalanan ke Mars menjadi pos anggaran biasa.

Apa Itu Mesin Raptor?

Raptor adalah mesin roket berbahan bakar metana dan oksigen yang dirancang untuk dinyalakan, diambil kembali, lalu dinyalakan lagi dengan cepat. Booster Super Heavy membawa 33 mesin Raptor, dan tahap atas Starship membawa enam: tiga disetel untuk permukaan laut dan tiga dibuat untuk ruang hampa, yang disebut RVac, dengan nosel lonceng yang dilebarkan untuk udara tipis di ketinggian. Metana dipilih ketimbang kerosin yang menjadi bahan bakar Falcon 9 karena alasan yang mengarah langsung ke Mars. Metana terbakar lebih bersih dan meninggalkan lebih sedikit jelaga, yang disebut coking, yang menyumbat mesin dan menyulitkan penggunaan ulang. Metana juga suatu hari dapat dibuat di permukaan Mars dari karbon dioksida dan air yang sudah ada di sana.

Alasan Keberadaan Raptor

Masalah yang dihadapi Raptor adalah harga akses ke antariksa yang selama ini setara anggaran negara. Sebelum roket bisa digunakan ulang, mengirim satu kilogram ke orbit Bumi rendah (low Earth orbit/LEO) menelan biaya hampir 10.000 dolar AS, sehingga orbit menjadi klub eksklusif pemerintah dan segelintir miliarder. Bagi insinyur biasa atau calon astronaut, harga itu menutup pintu sepenuhnya, dan bagi masyarakat, harga itu membatasi apa yang bahkan bisa dicoba umat manusia di luar Bumi. Elon Musk berangkat dari tujuan sebuah kota mandiri di Mars lalu bekerja mundur, dan setiap komponen, terutama Raptor, dinilai dari seberapa jauh ia menurunkan biaya menuju tujuan itu.

Cara Kerjanya

Siklus pembakaran bertahap aliran penuh (full-flow staged combustion) mengalirkan seluruh bahan bakar dan seluruh oksidator melalui dua prapembakar (preburner), satu kaya bahan bakar dan satu kaya oksidator, sebelum keduanya masuk ruang bakar utama. Dengan begitu, tidak ada yang dibuang ke luar dan turbin bekerja lebih dingin. Para insinyur pertama kali merancang mesin jenis ini lewat RD-270 buatan Uni Soviet pada dekade 1960-an, tetapi mesin itu tidak pernah diterbangkan, dan Raptor adalah yang pertama dari jenisnya yang berhasil mencapai angkasa. Tekanan ruang bakar Raptor sekitar 300 hingga 350 bar, melampaui 267 bar milik RD-180 buatan Rusia, dan tekanan lebih tinggi berarti daya dorong lebih besar dari mesin berukuran sama. Dalam tiga generasi, daya dorong di permukaan laut naik sekitar separuh, dari 185 menjadi 280 metrik ton.

Peningkatan ini tidak datang dari memperbesar mesin. Setiap generasi justru makin ringan sekaligus makin kuat, dengan bobot kering turun dari 2.080 kilogram pada Raptor 1 menjadi 1.525 kilogram pada Raptor 3, sekitar 27 persen lebih ringan. Raptor 3 memasukkan perisai panas dan pipa luar langsung ke dalam mesin, sehingga menghapus komponen yang dulu dibaut dari luar, dan itu mendorong rasio daya dorong terhadap bobotnya melampaui 180 banding 1. Daya dorong lebih besar dari bobot lebih ringan adalah inti permainan bagi tahap roket yang harus mengangkat semua yang ditumpuk di atasnya.

Sisi Ekonomi Raptor

Pembagian mesin menjelaskan soal biaya. Satu susunan Starship lengkap membawa 39 mesin Raptor, tetapi tidak merata. Booster Super Heavy mengerjakan tugas terberat menembus atmosfer bawah yang tebal, sehingga membawa jauh lebih banyak mesin daripada wahana yang diangkatnya. Pada booster Versi 3, 33 mesin Raptor 3 menyala bersamaan dan menghasilkan sekitar 80,8 meganewton daya dorong saat lepas landas menurut angka SpaceX, sekitar 18,2 juta pon gaya, lebih dari dua kali lipat daya dorong Saturn V yang mengirim Apollo ke Bulan. Karena booster membutuhkan ke-33 mesin di setiap penerbangan, setiap generasi yang lebih ringan dan lebih bertenaga memberi hasil di setiap susunan yang dibangun SpaceX, dan biaya per mesin sudah turun dari hampir 1 juta dolar AS pada Raptor 1 menuju target sekitar 250.000 dolar AS.

Status Terkini Raptor

Total produksi sudah melampaui 600 mesin, dan Raptor 2 saja sudah mencatat lebih dari 226.000 detik waktu uji nyala, akumulasi durasi pembakaran yang mengubah purwarupa menjadi produk nyata. Dorongan pada akhir 2021 menjadi prioritas seluruh perusahaan, karena Elon Musk menjadikan peningkatan produksi mesin sebagai target utama SpaceX. Produksi memang meningkat hingga sekitar satu mesin per hari pada 2024, dan lini produksi kini membuat Raptor 3, dengan nomor seri ratusan yang sudah keluar dari McGregor.

Apa Selanjutnya

Raptor 3 adalah versi produksi, dengan desain terpadu yang dirancang agar tahan saat masuk kembali ke atmosfer dan bisa terbang lagi dengan sedikit perawatan di antara penerbangan. Mesin yang bisa menyala, pulang, dan menyala lagi tanpa dibangun ulang adalah kunci agar biaya per kilogram terus turun seiring peluncuran makin sering. Raptor 3 pertama kali terbang pada Starship Flight 12 pada 22 Mei 2026. Penerbangan 12 dan 13 menjalani uji pertama penyalaan ulang booster Versi 3 saat kembali, dan pada Penerbangan 14 wahana Starship mencapai orbit setelah salah satu mesin vakumnya berhenti lebih awal.

Kesimpulan

Raptor adalah titik pertemuan antara tujuan teknik dan tujuan finansial, karena setiap kilogram yang dipangkas dari mesin menurunkan biaya mencapai orbit. Ujian berikutnya adalah penggunaan ulang: menangkap booster Versi 3 dan menerbangkan mesin-mesinnya lagi.