Melilit planet kita seperti donat raksasa tak kasat mata, ada salah satu fitur paling aneh di Bumi.

Sabuk radiasi Van Allen adalah kawanan partikel bermuatan energi tinggi yang terperangkap dalam jaring medan magnet Bumi, banyak di antaranya dipercepat hingga mendekati kecepatan cahaya.

Biasanya, partikel berkecepatan tinggi ini dianggap sebagai bahaya luar angkasa yang harus diantisipasi oleh insinyur satelit dan misi eksplorasi manusia.

Tapi fisikawan nuklir Areg Danagoulian dari MIT berpikir mereka bisa jadi sekutu tak terduga, membantu mendeteksi senjata nuklir yang disembunyikan di orbit Bumi.

“Saya mulai mempelajari literatur tentang lingkungan radiasi di luar angkasa dan menemukan banyak populasi proton yang terperangkap, seperti yang dilaporkan dalam banyak studi sebelumnya,” kata Danagoulian kepada ScienceAlert.

“Di sinilah semuanya mulai terhubung: proton dan spalasi pada uranium.”

Danagoulian menjelaskan konsep ini dalam makalah yang diterbitkan di Nature.

Boom pengujian nuklir pertengahan abad lalu adalah masa yang aneh—sangat destruktif dalam banyak hal, tapi juga sangat informatif.

Uji coba nuklir di ketinggian tinggi mengungkap betapa dahsyatnya ledakan nuklir di luar angkasa, merusak satelit dan membanjiri ruang dekat Bumi dengan radiasi.

Pada tahun 1967, kekuatan global menandatangani Perjanjian Luar Angkasa, di mana semua pihak setuju untuk tidak menempatkan senjata nuklir di luar angkasa.

Sejauh ini cukup melegakan—kecuali satu masalah kecil.

Saat ini kita tidak punya cara praktis untuk memverifikasi bahwa semua orang mematuhinya… dan tanpa cara untuk memverifikasi kepatuhan, bahkan perjanjian internasional pun mulai terasa seperti kesepakatan antar-gentleman.

Di tahun 2024, beberapa kepingan puzzle jatuh ke tempatnya bagi Danagoulian. Salah satu mahasiswanya sedang mempelajari proses yang disebut spalasi neutron, di mana partikel energi tinggi menendang neutron keluar dari inti atom.

Di saat yang sama, rekan-rekannya membicarakan ancaman satelit Rusia yang membawa perangkat nuklir.

Kedua konsep itu menyatu dalam pikiran Danagoulian dan menghasilkan satu ide sederhana.

Sabuk Van Allen sudah menghujani satelit dengan proton energi tinggi setiap saat. Kenapa tidak pakai berkas partikel alami itu untuk mencari uranium tersembunyi?

“Ketika satelit yang membawa senjata termonuklir melewati sabuk radiasi Van Allen bagian dalam yang mengelilingi Bumi, proton di sabuk itu menendang banyak neutron keluar dari inti uranium,” jelasnya.

“Dengan merancang jenis detektor neutron yang sangat spesifik, kita bisa mendeteksi neutron-neutron ini—yang akan menjadi tanda jelas adanya jumlah uranium yang tidak biasa di sebuah satelit.”

Karya Danagoulian adalah studi kelayakan, artinya ini belum mendemonstrasikan sistem yang berfungsi. Sebaliknya, studi ini berargumen bahwa fisikanya masuk akal dan teknologi yang diperlukan sudah ada.

“Dalam proyek ini… kerahasiaannya 100 persen.” – fisikawan nuklir Areg Danagoulian

Spalasi neutron, misalnya, secara rutin digunakan di akselerator partikel untuk menghasilkan berkas neutron yang dipakai ilmuwan mempelajari struktur material.

Tapi melakukannya di luar angkasa menambah sederet tantangan rekayasa yang rumit.

Mendeteksi neutron di orbit ternyata jauh lebih sulit dari kedengarannya. Detektor harus bisa membedakannya dari lautan partikel lain dan menentukan apakah neutron itu berasal dari satelit target, bukan dari Bumi di bawahnya.

Detektor itu juga harus terbang di orbit yang tepat pada waktu yang benar-benar pas.

“Semua itu harus dilakukan dengan benar,” kata Danagoulian. “Ini kombinasi fisika nuklir, cuaca luar angkasa, dan mekanika orbital.”

Rekayasa hanya sebagian dari tantangannya. Masalah lain adalah menemukan orang yang mau mendiskusikan topik ini secara terbuka.

“Saya terkejut melihat betapa tertutupnya lembaga-lembaga yang ada tentang topik ini,” kata Danagoulian.

“Kerja tim saya di MIT berada di domain publik. Meski begitu, kami telah mengerjakan topik sensitif seperti kontrol senjata, verifikasi hulu ledak, dan non-proliferasi. Rekan-rekan yang melakukan riset rahasia tetap bisa berbagi sedikit informasi dengan kami.

“Tapi dalam proyek ini, kerahasiaannya 100 persen.”

Meskipun ada rintangan rekayasa itu, Danagoulian optimis konsep ini bisa jadi kenyataan. Timnya sudah bekerja menyempurnakannya, dan ia berharap ilmuwan serta insinyur lain akan membantu mengubah studi kelayakan ini menjadi sistem praktis.

Terkait: Ledakan Nuklir Pertama di Dunia Membentuk Kristal ‘Mustahil’

Pada akhirnya, Danagoulian berharap negara-negara penjelajah luar angkasa akan mengerahkan satelit inspektur yang mampu memverifikasi kepatuhan terhadap Perjanjian Luar Angkasa, baik melalui inspeksi kooperatif maupun pemantauan independen.

“Membangun sistem penuh akan mahal dan cukup kompleks dari perspektif rekayasa. Tapi kami pikir ini bisa dilakukan,” katanya.

“Ini mungkin terdengar tidak rendah hati; tapi saya rasa melakukan ini (hampir) sama pentingnya dengan penciptaan Starlink, karena metodologi verifikasi ini diperlukan untuk mencapai keamanan di luar angkasa.”

Studi ini telah diterbitkan di Nature.

Artikel ini telah diverifikasi fakta oleh Rachel Garner dan disunting oleh Peter Dockrill. Meskipun kami bangga dengan proses kami, kami hanya manusia. Jika kamu menemukan kesalahan, tolong beri tahu kami.