Perpustakaan Digital ITB

Seiring dengan pemanasan global yang mempercepat bencana alam akibat perubahan iklim, pengumpulan data atmosfer yang komprehensif di mesosfer dan termosfer bawah menjadi semakin kritis untuk upaya pengurangan risiko bencana yang efektif. Roket sonda merupakan platform paling layak untuk menjembatani kesenjangan observasi spesifik ini (40–160 km). Namun, pengoperasian kendaraan ini membutuhkan kerangka arsitektur yang tangguh, yang ditopang oleh basis propulsi yang terkarakterisasi dengan baik dan sangat prediktabel. Penelitian ini menetapkan rancangan arsitektur awal untuk roket sonda yang memanfaatkan propelan berbasis ganda (double-base) Nitroselulosa-Nitrogliserin (NC-NG) untuk mengakselerasi integrasi mekanik dan muatan. Motor roket padat dipilih untuk platform ini karena kemampuannya memberikan gaya dorong tinggi seketika dengan kompleksitas mekanik yang minimal, yang secara signifikan mengurangi biaya manufaktur dan beban penyimpanan logistik. Propelan berbasis ganda (double-base) Nitroselulosa-Nitrogliserin (NC-NG) dipilih karena menawarkan impuls spesifik dan stabilitas pembakaran yang diperlukan untuk penelitian ketinggian tinggi. Metodologi yang digunakan menggabungkan termodinamika pembakaran kesetimbangan dengan Metode Beda Hingga satu dimensi (1D FDM) untuk validasi termostruktural transien, serta simulasi penerbangan kinematik 1-DOF. Arsitektur yang dioptimalkan menggunakan selubung baja AISI 4340 setebal 2 mm dan insulator glass FR setebal 10 mm, yang mampu mengakomodasi muatan ilmiah seberat 7,545 kg di dalam diameter internal 40 cm. Analisis termodinamika dan balistik internal menunjukkan profil gaya dorong yang sangat regresif, mencapai puncaknya pada tekanan ruang bakar 1,786 MPa dan laju aliran massa 14,26 kg/s. Analisis 1D FDM mengonfirmasi bahwa sistem perlindungan termal internal membatasi suhu antarmuka puncak hingga 1053,06 K, yang memastikan faktor keamanan struktural sebesar 2,746 terhadap tegangan lingkar dan longitudinal transien. Simulasi lintasan menunjukkan pencapaian apogee setinggi 77,061 km, berhasil melampaui persyaratan misi 75 km sekaligus memvalidasi arsitektur struktural dan balistik awal wahana tersebut.