Sejumlah insinyur dengan teliti memeriksa peralatan mereka dalam ruangan berbentuk bola raksasa. Di hadapan mereka, terlihat satu perangkat logam keperakan dihiasi kabel-kabel berwarna-warni.

Suatu hari nanti mesin berbentuk kotak ini diharapkan dapat menghasilkan oksigen di bulan.

Setelah tim meninggalkan ruangan, eksperimen pun dimulai. Mesin mulai menyerap sedikit campuran debu dan kerikil tajam yang dirancang untuk meniru komposisi kimia di lapisan Bulan.

Tidak lama kemudian, regolit berdebu berubah menjadi seperti gumpalan. Sebagiannya dipanaskan hingga suhu di atas 1.650°C.

Lalu, dengan penambahan beberapa reaktan, molekul-molekul yang mengandung oksigen mulai terlepas.

“Semua pengujian yang memungkinkan dilakukan di Bumi sudah kami rampungkan,” ujar Brant White, manajer program di Sierra Space, sebuah perusahaan swasta.

“Tahap selanjutnya adalah membawa teknologi ini ke bulan.”

Eksperimen Sierra Space dilakukan di Pusat Antariksa Johnson milik NASA pada musim panas ini.

Ini adalah satu dari berbagai teknologi serupa yang sedang dikerjakan para peneliti.

Mereka tengah mengembangkan sistem yang dapat memasok kebutuhan astronaut yang tinggal di pangkalan Bulan di masa depan.

Oksigen jelas dibutuhkan para astronaut untuk bernapas. Lebih dari itu, keberadaan oksigen di Bulan juga membantu menghasilkan bahan bakar untuk pesawat luar angkasa yang rencananya akan diluncurkan dari bulan menuju destinasi yang lebih jauh—termasuk Mars.

BBC News Indonesia hadir di WhatsApp.

Jadilah yang pertama mendapatkan berita, investigasi dan liputan mendalam dari BBC News Indonesia, langsung di WhatsApp Anda.

Astronaut-astronaut di pangkalan Bulan juga membutuhkan logam. Mereka dapat menghasilkannya dari debu abu-abu yang menutupi permukaan Bulan.

Tantangannya adalah membangun reaktor yang dapat mengekstraksi sumber daya tersebut secara efektif.

“Ini bisa menghemat miliaran dolar dari biaya misi,” ujar White.

Dia menjelaskan membawa pasokan oksigen dan logam cadangan ke Bulan dari Bumi teramat sulit dan mahal.

Regolit Bulan memang kaya akan oksida logam. Namun, ilmu mengekstraksi oksigen dari oksida logam di Bumi sulit untuk diterapkan di Bulan.

Ini bukan hanya karena kondisi Bulan dan Bumi berbeda.

Ruangan bola raksasa yang menjadi tempat berlangsungnya tes Sierra Space pada Juli dan Agustus tahun ini menciptakan kondisi vakum dan menyimulasikan suhu dan tekanan Bulan.

Sierra Space menyatakan pihaknya secara bertahap telah meningkatkan kinerja mesin agar mampu memproses tekstur regolit yang begitu kasar dan abrasif.

“Debu ini menyebar ke mana-mana dan merusak berbagai mekanisme,” ujar White.

Satu hal krusial yang tidak dapat diuji di Bumi (atau bahkan di orbit sekitar planet kita) adalah gravitasi bulan. Gravitasi Bulan hanya sekitar seperenam gravitasi Bumi.

Sierra Space kemungkinan baru bisa menguji sistemnya di Bulan dengan regolit asli dalam kondisi gravitasi rendah paling cepat pada tahun 2028.

Paul Burke, ilmuwan dari Universitas Johns Hopkins, mengatakan gravitasi Bulan dapat menjadi penghalang bagi teknologi ekstraksi oksigen. Para insinyur, imbuhnya, harus merancang teknologi yang secara spesifik mempertimbangkan faktor ini.

Pada bulan April, Burke dan rekan-rekannya menerbitkan makalah yang menguraikan hasil simulasi komputer tentang bagaimana tarikan gravitasi Bulan yang relatif lemah menghambat proses ekstraksi oksigen.

Proses yang diteliti kelompok Burke adalah elektrolisis regolit cair. Metode ini menggunakan listrik untuk memisahkan mineral Bulan yang mengandung oksigen, sehingga oksigen dapat langsung diekstraksi.

Permasalahannya adalah teknologi ini bekerja dengan membentuk gelembung oksigen di permukaan elektroda yang terletak dalam regolit cair alias batu Bulan yang dilelehkan.

“[Regolit cair] konsistensinya sangat, sangat kental. Seperti madu,” ujar Burke.

Regolit cair yang sangat kental menyulitkan gelembung-gelembung oksigen untuk lepas dari elektrode sambung Burke.

Burke dan rekan-rekannya sedang mengembangkan cara untuk mengatasi ini.

Salah satu cara yang dikembangkan adalah menggetarkan perangkat pembuat oksigen agar gelembung terlepas. Cara lainnya adalah membuat elektroda menjadi sangat halus agar gelembungnya lebih mudah lepas.

Teknologi Sierra Space menggunakan proses karbotermal yang berbeda dari penelitian Burke dan rekan-rekannya.

Dalam proses ini, gelembung-gelembung yang mengandung oksigen terbentuk dalam regolit secara bebas alih-alih di permukaan elektroda.

Menurut White, hal ini memperkecil kemungkinan gelembung-gelembung oksigen itu terjebak dalam regolit.

Burke menekankan pentingnya oksigen dalam ekspedisi bulan pada masa mendatang.

Dia memperkirakan satu orang astronaut setiap harinya akan membutuhkan oksigen yang terkandung dalam dua atau tiga kilogram regolit. Hal ini tergantung pada tingkat kebugaran dan aktivitas masing-masing astronaut.

Sistem pendukung kehidupan di pangkalan bulan nantinya diharapkan dapat mendaur ulang oksigen yang dikeluarkan oleh astronaut saat bernapas. Jika berhasil, maka tidak perlu memproses regolit sebanyak itu untuk menjaga kelangsungan hidup penghuni bulan.

Aplikasi nyata dari teknologi ekstraksi oksigen, menurut Burke, adalah menyediakan oksidator bagi bahan bakar roket. Hal ini memungkinkan eksplorasi ruang angkasa yang lebih ambisius.

Semakin banyak sumber daya yang dapat dibuat di Bulan, akan semakin baik bagi eksplorasi ruang angkasa.

Sistem Sierra Space memang membutuhkan penambahan sejumlah karbon. Namun, perusahaan menyatakan bahwa sebagian besar karbon dapat didaur ulang setelah setiap siklus produksi oksigen.

Bersama rekan-rekannya, Palak Patel, seorang mahasiswa PhD di Massachusetts Institute of Technology, mengembangkan sistem elektrolisis regolit cair secara eksperimental.

Sistem ini dimaksudkan untuk mengekstraksi oksigen dan logam dari tanah Bulan.

“Harapan kami adalah jumlah misi ke bulan untuk memasok ulang persediaan dapat diminimalkan,” ujarnya.

Sistem yang dirancang Patel dan rekan-rekannya berupaya mengatasi masalah yang sebelumnya dijelaskan Burke: bahwa gravitasi rendah dapat menghambat terlepasnya gelembung oksigen yang terbentuk pada elektroda.

Patel dan rekan-rekannya menggunakan perangkat “sonikator” yang menembakkan gelombang suara untuk melepaskan gelembung-gelembung oksigen.

Patel mengatakan mesin ekstraksi sumber daya di Bulan nantinya dapat mengekstraksi, antara lain, besi, titanium, atau lithium dari regolit.

Bahan-bahan baku ini dapat membantu para astronaut di Bulan untuk membuat suku cadang dengan teknologi pencetakan 3D untuk pangkalan mereka. Mereka bahkan bisa membuat komponen pengganti untuk pesawat luar angkasa yang rusak.

Kegunaan regolit bulan tidak berhenti di situ.

Dalam eksperimen terpisah, Patel melelehkan simulasi regolit menjadi bahan baku seperti kaca yang kuat dan berwarna gelap.

Patel rekan-rekannya berhasil mengubah zat ini menjadi batu bata berongga yang kuat yang bisa digunakan untuk membangun struktur di bulan.

Misalnya, monolit hitam seperti di film karya ilmiah 2001: Space Oddysey.

Mengesankan, bukan?