Drone Penangkal Petir, Teknologi Masa Depan yang Mengubah Badai Menjadi Berkah

Liputan6.com, Jakarta Pernahkah Anda membayangkan sebuah teknologi yang mampu mengendalikan petir? Bukan lagi sekadar mengalihkan sambaran, tapi benar-benar memicu dan mengarahkan petir sesuai kehendak manusia. Sepertinya hal ini hanya mungkin terjadi dalam film fiksi ilmiah, namun kini telah menjadi kenyataan berkat terobosan teknologi terbaru dari Jepang.

Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) baru-baru ini mengumumkan keberhasilan mereka dalam mengembangkan dan menguji sistem drone pertama di dunia yang mampu memicu dan mengarahkan petir. Teknologi revolusioner ini tidak hanya menawarkan perlindungan yang lebih efektif untuk infrastruktur penting, tetapi juga membuka kemungkinan untuk memanfaatkan energi petir di masa depan.

Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi bagaimana drone penangkal petir ini bekerja, hasil-hasil eksperimen yang telah dilakukan, serta implikasi teknologi ini untuk perlindungan infrastruktur dan kemajuan ilmu pengetahuan. Mari kita simak bagaimana sebuah drone kecil mampu menjinakkan salah satu fenomena alam paling dahsyat yang pernah ada. Berikut informasi lengkapnya, yang telah Liputan6.com rangkum dari Daily Galaxy pada Selasa (29/4).

Musim hujan kini terkadang dibarengi dengan cuaca ekstrem tak menentu. Selain disertai angin, curah hujan lebat dan petir ganas.

Antara Desember 2024 dan Januari 2025, NTT melakukan serangkaian eksperimen lapangan di dekat Kota Hamada, yang terletak di Prefektur Shimane, Jepang. Pengujian ini melibatkan penerbangan drone yang dilengkapi peralatan khusus hingga ketinggian sekitar 300 meter. Lokasi pegunungan di Hamada City dipilih karena kondisinya yang ideal untuk melakukan eksperimen dengan petir alami, memberikan tim peneliti kesempatan untuk menguji teknologi mereka dalam situasi nyata.

Ketika awan badai mendekat dan meningkatkan medan listrik di sekitarnya, para peneliti di darat mengaktifkan sebuah switch yang menciptakan fluktuasi mendadak pada medan listrik. Gangguan ini berhasil memicu sambaran petir yang diarahkan langsung ke drone. Dalam eksperimen yang dilakukan pada 13 Desember 2024, drone yang dilengkapi dengan kabel dihubungkan ke tanah menggunakan switch yang dipasang di permukaan tanah. Hasilnya, terkonfirmasi bahwa arus besar mengalir melalui kabel dan pada saat yang sama, kekuatan medan listrik di sekitarnya berubah secara signifikan.

Para peneliti juga mengkonfirmasi bahwa tegangan lebih dari 2000 Volt terbentuk antara kabel dan tanah tepat sebelum petir terinduksi, dan petir berhasil diinduksi ke drone dengan mengubah kekuatan medan listrik secara tiba-tiba di sekitar drone. Ini merupakan keberhasilan pertama di dunia dalam induksi petir menggunakan drone. Pada saat yang sama ketika petir diinduksi, terdengar suara letupan, kilatan petir terpancar dari winch, dan sebagian dari sangkar tahan petir drone meleleh.

Meskipun terkena sambaran petir langsung, drone tetap bisa terbang dengan stabil, sebuah bukti ketangguhan dari desain sangkar pelindung. Kemampuan drone untuk bertahan dari situasi ekstrem ini dimungkinkan oleh sangkar tahan petir yang kokoh. Pengujian menunjukkan bahwa sangkar tersebut memberikan perlindungan 98 persen dan mampu menahan arus hingga 150kA — lima kali lebih kuat dari petir alami. Prestasi ini menunjukkan kemajuan signifikan dalam teknologi ketahanan drone terhadap kondisi cuaca ekstrem.

Agar dapat memicu petir, drone harus mampu terus terbang meskipun terkena sambaran langsung. Untuk mencapai ini, NTT mengembangkan teknologi ketahanan petir khusus untuk drone yang terdiri dari desain sangkar pelindung yang cerdas. Sangkar tahan petir adalah perisai logam yang mencegah arus petir mengalir melalui badan drone dengan mengalihkan arus besar yang mengalir ketika drone terkena sambaran petir langsung.

Selain itu, dengan membuat arus petir mengalir secara radial, medan magnet kuat yang dihasilkan oleh arus besar saling meniadakan, mengurangi efek medan magnet pada drone. Ini merupakan solusi teknis yang cerdik karena petir tidak hanya menghasilkan arus listrik yang luar biasa tetapi juga medan magnet yang sangat kuat yang dapat merusak elektronik sensitif di dalam drone. Tim peneliti melakukan pengujian penerapan petir buatan pada drone yang dilengkapi dengan sangkar tahan petir.

Hasilnya, mereka mengkonfirmasi bahwa sangkar tersebut menutupi lebih dari 98% dari sambaran petir alami, dan drone tidak akan mengalami malfungsi bahkan ketika petir buatan sebesar 150kA, yang lima kali lebih kuat dari nilai rata-rata sambaran petir alami, diterapkan. Angka ini menunjukkan tingkat perlindungan yang luar biasa dan membuka jalan bagi penggunaan drone dalam kondisi cuaca ekstrem yang sebelumnya dianggap terlalu berisiko.

Desain sangkar pelindung ini juga mempertimbangkan faktor berat dan aerodinamika, karena sangkar yang terlalu berat akan membatasi kemampuan terbang drone. Tim insinyur NTT berhasil menciptakan keseimbangan optimal antara perlindungan maksimal dan bobot minimal, memungkinkan drone untuk tetap lincah di udara meski dilengkapi dengan sistem perlindungan petir yang komprehensif. Inovasi dalam desain material dan struktur sangkar inilah yang membuat terobosan teknologi ini mungkin dilakukan.

Untuk menginduksi petir, tim NTT merancang metode untuk menghubungkan drone yang sedang terbang ke tanah dengan kabel konduktif, memasang switch tegangan tinggi di sisi tanah, dan mengubah kekuatan medan listrik di sekitar drone dengan mengoperasikan switch tersebut. Pendekatan ini memanfaatkan prinsip dasar dari fenomena petir alami namun dengan kontrol yang lebih presisi.

Switch tersebut menghubungkan drone ke tanah pada waktu yang optimal, secara tiba-tiba meningkatkan kekuatan medan listrik di sekitar drone, yang dapat membantu menginduksi petir. Teknologi ini memanipulasi perbedaan potensial listrik antara awan dan tanah, menciptakan jalur yang lebih disukai untuk aliran listrik. Dengan kata lain, drone bertindak sebagai "umpan" yang menarik petir dan mengarahkannya pada jalur yang telah ditentukan.

Keunggulan dari metode ini adalah kemampuannya untuk secara aktif memicu sambaran petir alih-alih pasif menunggu terjadinya. Dalam sistem penangkal petir konvensional seperti penangkal petir, struktur hanya dapat menarik petir yang kebetulan terjadi di dekatnya. Dengan teknologi yang dikembangkan NTT, sistem secara aktif menciptakan kondisi yang memicu petir untuk menyambar pada waktu dan lokasi yang telah ditentukan.

Prinsip di balik teknologi ini melibatkan pemahaman mendalam tentang fisika petir dan interaksi elektromagnetik. Ketika switch dihubungkan, drone menjadi perpanjangan dari permukaan tanah, menciptakan titik dari mana streamer dapat terbentuk. Streamer ini kemudian berinteraksi dengan leader yang turun dari awan, membentuk saluran konduktif yang memungkinkan aliran arus listrik. Dengan memanipulasi medan listrik melalui switch, peneliti dapat meningkatkan probabilitas pembentukan saluran ini, secara efektif "menangkap" petir.

Jepang mengalami kerugian finansial yang substansial akibat sambaran petir setiap tahun, dengan perkiraan kerusakan antara ¥100 dan ¥200 miliar (sekitar Rp 10,5 triliun hingga Rp 21 triliun), setara dengan sekitar $700 juta hingga $1,4 miliar (sekitar Rp 11,2 triliun hingga Rp 22,4 triliun). Angka ini menunjukkan betapa seriusnya masalah sambaran petir terhadap infrastruktur dan betapa pentingnya solusi yang lebih efektif untuk mengurangi risiko tersebut.

Pertahanan tradisional, seperti penangkal petir stasioner, seringkali kurang efektif dalam melindungi area terisolasi atau sulit dipasangi peralatan seperti turbin angin dan ruang acara outdoor. Sistem drone NTT mengatasi kesenjangan ini dengan menawarkan mobilitas dan presisi dalam mengarahkan sambaran petir menjauhi struktur sensitif. Tidak seperti penangkal petir konvensional yang memiliki jangkauan terbatas, drone dapat bergerak mengikuti posisi awan badai, secara aktif memicu petir, kemudian mengarahkannya ke tempat yang aman.

Tujuan utama dari sistem ini adalah untuk "sepenuhnya mencegah sambaran petir pada infrastruktur penting dan area metropolitan," sebuah visi yang dapat secara signifikan meningkatkan keselamatan publik dan mengurangi kerugian ekonomi. Dengan kemampuan untuk secara aktif menginduksi dan mengarahkan petir, sistem drone dapat memberikan perlindungan yang lebih komprehensif untuk infrastruktur seperti jaringan listrik, stasiun komunikasi, dan bangunan tinggi yang rentan terhadap kerusakan akibat petir.

Selain itu, teknologi ini juga menawarkan solusi untuk lokasi di mana penangkal petir konvensional sulit dipasang. Untuk turbin angin, misalnya, memasang penangkal petir yang efektif seringkali merupakan tantangan karena ketinggian dan strukturnya yang berputar. Drone penangkal petir dapat terbang di sekitar turbin selama badai, menawarkan perlindungan tanpa perlu modifikasi fisik pada turbin itu sendiri. Begitu juga dengan acara outdoor atau lokasi sementara yang biasanya tidak dilengkapi dengan perlindungan petir permanen.

Selain melindungi infrastruktur, NTT memiliki visi masa depan di mana energi dari petir yang dipicu dapat disimpan dan digunakan kembali. Perusahaan telah mengungkapkan ambisinya untuk "menyimpan dan memanfaatkan energi dari petir yang diinduksi untuk aplikasi praktis," berpotensi membuka frontier baru dalam teknologi energi terbarukan. Visi ini mewakili pendekatan revolusioner terhadap pemanfaatan fenomena alam yang sebelumnya hanya dianggap sebagai ancaman.

Dalam kolaborasi dengan Fujitsu, eksperimen NTT mendemonstrasikan bagaimana jaringan drone dapat memantau awan badai, dengan sengaja menginduksi petir, dan mengarahkannya dengan aman ke lokasi yang telah ditentukan sebelumnya. Kemampuan untuk mengendalikan kapan dan di mana petir menyambar membuka kemungkinan untuk menangkap energi petir dalam sistem penyimpanan yang dirancang khusus. Mengingat bahwa satu sambaran petir rata-rata mengandung sekitar 5 miliar joule energi (setara dengan sekitar 1.400 kWh atau cukup untuk memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga rata-rata selama sekitar 1-2 bulan), potensinya sebagai sumber energi cukup signifikan.

Terobosan ini pada akhirnya dapat mengarah pada prediksi zona sambaran petir yang lebih akurat dan memberikan wawasan yang lebih dalam tentang proses di balik pembentukan petir yang hingga kini belum sepenuhnya dipahami. Dengan memahami lebih baik bagaimana petir terbentuk dan berperilaku, ilmuwan dapat mengembangkan metode yang lebih efisien untuk memanfaatkan energinya. Informasi ini juga berharga untuk penelitian dasar dalam fisika atmosfer dan fenomena elektromagnetik.

Meskipun teknologi penangkapan energi petir masih dalam tahap konseptual, potensinya luar biasa. Tidak seperti sumber energi terbarukan seperti matahari dan angin yang tergantung pada kondisi cuaca yang baik, energi petir sebenarnya paling berlimpah justru selama badai. Ini dapat memberikan sumber energi komplementer yang menghasilkan listrik tepat ketika sumber energi terbarukan tradisional mungkin kurang produktif. NTT dan mitranya terus melakukan penelitian dan pengembangan ke arah metode penyimpanan energi petir, dengan tujuan akhir untuk mengumpulkan dan memanfaatkan kekuatan luar biasa dari fenomena alam ini.