Black Box Pesawat kok Orange?

Awal tahun 2021 ini diawali dengan duka di dunia penerbangan Indonesia, awal Januari 2021 tepatnya pada 9 Januari 2021 salah satu pesawat maskapai Sriwijaya Air bernomor SJ182 terjatuh di Laut Jawa. Pesawat dengan rute Jakarta ke Pontianak ini membawa 62 jiwa, 53 diantaranya adalah penumpang.

Sampai saat artikel ini ditulis, pencarian korban masih terus dilakukan oleh tim pencari gabungan. Mari kita doakan yang terbaik untuk semua pihak. Sementara itu salah satu instrumen penting untuk menganalisa kondisi pesawat sebelum terjatuh sudah ditemukan. Yap, instrumen ini adalah Black Box.

Nah, dalam artikel kali ini kita akan belajar mengenai Black Box, mulai dari sejarah sampai proses pembuatan serta bagaimana Black Box testing dilakukan. Jadi buat kamu yang penasaran mengenai " Apa itu Black Box?", baca terus artikel ini sampai habis ya. Psst, di bagian bawah ada video menarik tentang Black Box.

Sejarah Black Box

Black Box dalam dunia penerbangan adalah sebuah istilah yang digunakan untuk mendeskripsikan perangkat perekam data penerbangan yang dibawa oleh pesawat komersil modern. Black Box atau Flight Data Recorder(FDR) merupakan sebuah bentuk dari sistem komputer yang merekam dan menyimpan beragam data dari penerbangan pesawat. Data seperti kecepatan/airspeed, posisi, dan ketinggian ini akan terekam pada FDR. Perangkat ini(FDR) digunakan bersamaan dengan "Black Box" yang lain, yaitu Cockpit Voice Recorder(CVR) yang merekam dan mendokumentasikan transmisi radio serta suara dalam kokpit pesawat, misalnya suara pilot dan suara mesin. Dalam kasus terjadi kecelakaan, semua data yang terekam melalui kedua Black Box ini akan sangat membantu dalam menentukan penyebab terjadinya kecelakaan.

Beberapa titik yang akan direkam oleh CVR

Pada era modern digital saat ini tentu saja data dari Black Box akan berbentuk digital. Tapi bagaimana dengan pada era sebelum digital? Bisakah data-data tersebut disimpan dalam bentuk analog? Apakah pada masa awal penerbangan komersil tidak ada Black Box?

Black Box ternyata sudah digunakan sejak masa awal penerbangan dikembangkan. Wright bersaudara yang kita kenal sebagai pencipta pesawat membawa "FDR" pada penerbangan perdana mereka. Tentu saja FDR pertama ini hanyalah sebuah design "FDR kasar" yang hanya dapat merekam data terbatas yaitu berupa kecepatan, durasi, dan jumlah perputaran mesin. 

Wright Bersaudara(ki: Orville, ka: Wilbur) berpose diatas pesawat buatan mereka

Tak berapa lama kemudian seorang pionir penerbangan komersil lainnya, Charles Lindbergh, membuat FDR yang terbilang lebih canggih daripada versi milik Wright. FDR Lindbergh ini menggunakan barograf yang bekerja dengan menandai kertas yang digulung disekeliling drum dengan tinta. Perangkat ini diletakkan di kontainer kecil didalam sebuah kotak kayu yang tentu saja karena terbuat dari kayu daya tahannya rendah dan tidak akan selamat dalam sebuah kecelakaan fatal. FDR versi awal yang digunakan oleh Wright dan Lindbergh hanyalah bertujuan untuk riset sesi penerbangan saja, jadi sama sekali bukan untuk menyiapkan data mentah untuk kasus kecelakaan.

Pada tahun 1940an penerbangan komersil sudah berkembang sangat pesat dengan tempo waktu yang sangat singkat membuat penerbangan menjadi salah satu opsi untuk berpergian masyarakat (tentu saja yang kaya). Nah, berbarengan dengan makin banyaknya penerbangan komersil ternyata juga banyak terjadi kecelakaan pesawat. Hal ini membuat Civil Aeronautics Board(CAB) mulai memandang lebih serius lagi mengenai pentingnya sebuah data penerbangan. CAB bekerjasama dengan beberapa perusahaan untuk mulai mengembangkan cara yang lebih dapat diandalkan untuk mengumpulkan data.

CAB adalah sebuah badan di Amerika Serikat yang bertugas untuk mengawasi kegiatan aviasi komersil termasuk didalamnya menyelidiki kecelakaan pesawat . Badan ini dibentuk pada tahun 1938 dan resmi dibubarkan pada tahun 1985 yang kemudian fungsinya digantikan oleh Kementerian Transportasi. 

Salah satu perusahaan yang kala itu menonjol adalah General Electric(GE), GE mengembangkan sebuah sistem yang dikenal sebagai "Selsyns" yaitu berupa serangkaian elektroda yang dipasang pada instrumen pesawat. Elektroda yang berfungsi sebagai sensor tersebut akan mengirimkan informasi(data) ke sebuah alat perekam(recorder) yang posisinya ada di bagian belakang pesawat. Pemilihan lokasi peletakan recorder di bagian belakang bukanlah tanpa alasan, karena bagian belakang pesawat adalah area yang memiliki peluang paling besar untuk selamat ketika pesawat terjatuh. 

Ilustrasi posisi Black Box pada pesawat komersil

Selsyn yang dikembangakan oleh General Electrics

Pengembangan Selsyn tentu memiliki banyak tantangan bagi GE sekalipun. Beberapa kali GE dihadapkan dengan tantangan teknis. Misalnya permasalahan tinta yang digunakan untuk merekam ternyata dapat membeku atau menimbulkan sumbatan pada jarum tinta(stylus) ketika berada pada ketinggian yang tinggi, hal ini diakibatkan oleh tekanan udara dan suhu yang rendah. Mereka menemukan solusinya dengan menggunakan kertas hitam yang dilapisi oleh pernis yang disebut sebagai lapisan film pernis/metal foil. Namun ternyata design tersebut tidak pernah digunakan pada penerbangan komersil, karena pada saat yang sama perusahaan lain, Fredrick Flader Inc., berhasil mengembangkan versi awal dari recorder dengan media pita magnetik yang tentu saja tidak membutuhkan tinta. Uniknya design dari Flader ini juga tidak pernah dipergunakan dalam penerbangan resmi manapun.

Ilustrasi perekaman data pada Metal Foil

Teknologi dan design dari Black Box tidak menunjukkan perkembangan yang signifikan sampai pada tahun 1951 ketika seorang profesor bernama James J. Ryan bergabung dengan divisi mekanik dari General Mills. Ryan adalah seorang expert dan ahli dalam bidang instrumentasi, analisa getaran, dan design mesin. Dihadapkan dengan persoalan FDR tidak butuh waktu yang lama bagi Ryan untuk menemukan solusinya, Ryan berhasil mendesign dan menciptakan VGA FDR.

VGA adalah sebuah singkatan, dimana "V" adalah  Velocity/kecepatan/airspeed, "G" adalah  G-forces/percepatan vertikal, dan "A" adalah  Altitude/ketinggian. Perangkat ini memiliki berat sekitar 4,5kg dengan ukuran sebesar kotak roti(kira-kira setara dengan 5x2 bungkus indomie kalau disusun berjajar berdiri) dengan 2 kompartemen yang terpisah namun saling berhubungan. Di salah satu sisinya berisi alat pengukur (altimeter, akselerometer, dan indikator kecepatan/airspeed) dan sisi lainnya berisi alat dan media perekam yang terhubung dengan ketiga alat pengukur.

Design dasar kompartemen dari Ryan ini masih digunakan untuk FDR modern hingga hari ini, tentunya dengan beberapa pengembangan dan perubahan. Misalnya stylus dan lapisan metal foil diganti dengan pita magnetik 6.4mm, yang saat ini sudah diganti lagi dengan chip memori. Dan tentu saja dengan pengantian media perekam ini juga secara drastis meningkatkan jumlah dan variasi data yang dapat direkam dari 3-4 menjadi sekitar 300an. FDR sekarang dapat merekam data-data yang terbilang lebih rumit seperti kecepatan/airspeed, ketinggian/altitude, posisi flap, mode auto-pilot, bahkan status dari alarm kebakaran dalam kabin pesawat serta tekanan udara didalam kabin.

Magnetic Tape atau Pita Magnetik yang digunakan sebagai media perekaman

Pada awal tahun 1960an, pelaku industri penerbangan menambahkan kemampuan untuk merekam suara dengan perangkat Cockpit Voice Recorder(CVR), selain itu dari sisi kontruksinya (bahan dan design pembuatan) FDR dan CVR mengalami perkembangan yang pesat dan bisa dibilang sangat canggih untuk jamannya. Dengan design konstruksi baru, perangkat ini memiliki kemampuan yang lebih baik untuk "bertahan" dari kerusakan/kehancuran dalam kecelakaan pesawat. Sebagai komparasi model dan versi awal hanya dapat menahan gaya sebesar 100 Gs (100 kali lipat gaya gravitasi bumi). 100 Gs ini sama dengan gaya yang diterima apabila jatuh bebas keatas beton dari ketinggian 3 meter, sementara dengan konstruksi baru, perangkat ini bisa bertahan dengan gaya sebesar 3400Gs!. 

Kini semua pesawat penerbangan komersil, termasuk pesawat/jet pribadi wajib hukumnya untuk memiliki CVR dan FDR yang sekarang kita sebut sebagai Black Box.

Namanya Black Box tapi kok warnanya Orange?

Trivia
Walaupun namanya Black Box tapi nyatanya warnanya Orange. Ternyata kata "Black" disini bukanlah merujuk pada warna dari perangkatnya, namun istilah dalam sains dan teknik untuk sebuah perangkat, objek, dan/atau sistem yang hanya dilihat dari input, output, serta karakteristiknya saja tanpa mempedulikan bagaimana caranya bekerja. Yang penting ada input dan bisa dilihat outputnya, karena itulah hal ini disebut sebagai proses yang "buram" , "tidak jelas" yang biasa dianalogikan dalam bahasa Inggris sebagai "opaque", "dark" atau "black".

Komponen Black Box

Kedua perangkat Black Box; FDR dan VCR/VDR(Voice Data Recorder) memiliki komponen utama yang sama. Yaitu power supply, unit memori/media penyimpanan, electronic controller board (dikenal juga sebagai papan PCB/ICB), perangkat input, dan suar sinyal. Selain itu tentu Black Box juga menyediakan interface/antarmuka(biasa disebut "port") yang berfungsi untuk menghubungkannya dengan pesawat.

Power Supply Unit (PSU)

FDR dan CVR keduanya memiliki jenis PSU yang sama, yaitu PSU yang dapat berkerja dalam 2 jenis tegangan (dual voltage) 28 DC dan 115 VAC. Baterai yang terpasang pada perangkat ini didesign untuk mampu bertahan berkerja selama 30 hari dengan umur penyimpanan baterai(tidak digunakan) selama 6 tahun.

Memory Unit

Unit memori yang digunakan pada Black Box dinamakan Crash Survivable Memory Unit(CSMU). Memori unit ini didesign untuk merekam data penerbangan selama 25 jam ke belakang. Data yang tersimpan merupakan data dengan kualitas yang tinggi karena tidak melalui proses kompresi sama sekali.

Integrated Controller and Circuitry Board (ICB)

Sama halnya dengan switchboard pada umumnya yang digunakan untuk meletakkan komponen-komponen elektronik,

Sinyal Suar/Underwater Locater Beacon (ULB)

Masing-masing FDR dan CVR dilengkapi dengan sebuah(atau lebih) ULB untuk membantu menemukan lokasi dari FDR dan CVR. Perangkat yang umumnya dikenal sebagai "pinger" ini akan aktif secara otomatis ketika terendam dalam cairan dan akan mentransmisikan sinyal akustik dengan frekuensi 37.5 KHz. Sinyal ini tidak akan terdengar oleh telinga manusia karena itu dibutuhkan receiver khusus untuk menerima sinyal ini. ULB ini dapat berfungsi hingga pada kedalaman 4200m dibawah permukaan laut.

Antarmuka Pesawat/Aircraft Interface

Bagian ini berfungsi untuk menghubungkan antara Black Box dan pesawat, termasuk didalamnya adalah fungsi untuk menerima data dari pesawat. FDR menerima berbagai macam data dari instrumen pesawat seperti indikator kecepatan/airspeed, altimeter, dan alarm peringatan. Sementara CVR akan menerima dan memproses data berupa audio/suara di area kokpit pesawat, termasuk didalamnya percakapan antara pilot dengan Air Traffic Control(ATC).

Selain daripada komponen utama diatas,Black Box juga wajib memiliki lapisan pelindung yang kuat supaya dapat tahan pada kondisi dan cuaca ekstrim sekalipun. Karena itu bagian casing Black Box terbuat dari lapisan plat baja dan dibagian dalamnya terdapat insulator panas yang dapat menahan panas sampai lebih dari 1000 derajat celcius. Kemudian pada bagian tertentu khususnya memory unit dilengkapi dengan bahan peredam kejut/getaran sehingga unit memori tidak mudah rusak walaupun terhempas dengan sangat keras sekalipun. 

Proses Pembuatan dan Quality Control

Poin utama yang dituju dalam pembuatan Black Box adalah untuk membuatnya sekuat mungkin. Tentu saja hal ini tidak akan bisa dicapai tanpa memberikan berlapis-lapis lapisan pelindung. Masing-masing pabrikan memiliki design dan cara tersendiri untuk membuat sebuah Black Box, namun secara umum prosesnya dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Komponen utama (PSU, ICB, Memory Board, dan CSMU) dibuat sebagai unit yang terpisah satu sama lain yang kemudian akan dirakit menjadi sebuah Black Box. Langkah modular ini dilakukan dengan tujuan untuk mempermudah proses penggantian suku cadang tanpa perlu melakukan pembongkaran unit Black Box secara keseluruhan.
2. CSMU diberikan pelindung yang berlapis (multi layered) dimana pada bagian lapisan casing terluarnya terbuat dari plat baja dan titanium.
3. Dibawah lapisan terluar terdapat lapisan insulator yang kemudian dilapisi dengan parafin. Lapisan ini berfungsi untuk menahan panas dari luar serta menyerap panas dari permukaan CSMU hingga suhu CSMU akan selalu rendah.
4. Memory Board akan diletakkan dibawah lapisan parafin.
5. Dibagian bawah Memory Board dilapisi lagi dengan lapisan parafin dan insulator. Sehingga Memory Board akan dilapisi secara keseluruhan oleh insulator dan parafin.
6. PSU akan diletakkan dibelakang CSMU.
7. ICB akan dibaut pada bagian dalam dan diberikan penutup plat baja yang mudah dibuka jika dibutuhkan penggantian.
8. ULB yang berbentuk silinder akan dipasang pada bagian depan yang berbentuk seperti lengan dengan lubang ditengahnya. Pada umumnya Black Box akan dijual sepaket dengan ULB, tapi ada juga yang dijual tanpa ULB.
9. Lapisan terluar akan dicat dengan warna orange cerah atau merah serta ditempeli dengan reflective tape yang akan memantulkan cahaya untuk mempermudah pencarian.

Untuk memastikan kualitas dan tingkat ketahanan Black Box perlu dilakukan serangkaian test. Test yang dilakukan berfokus kepada CSMU saja karena CSMU adalah komponen yang wajib selamat jika terjadi kecelakaan pesawat. Ingat, semua data dan informasi yang dibutuhkan oleh tim investigasi tersimpan didalam CSMU ini. Tidak menutup kemungkinan bahwa Black Box akan hancur berkeping-keping, tapi jika CSMU masih bisa dibaca datanya maka fungsi dari Black Box ini sudah terpenuhi.

Black Box yang remuk dan hancur berkeping-keping

Beberapa test yang dilakukan meliputi:

• Crash Impact atau benturan. Dalam test ini Black Box akan ditembak dengan meriam udara yang akan memberikan gaya/tekanan sebesar 3400Gs. Ini dilakukan untuk mensimulasikan kondisi ketika kecelakaan pesawat terjadi, 3400Gs dianggap sebagai kondisi yang paling mendekati dengan kondisi nyata kecelakaan pesawat.
• Pin Drop atau ketahanan tembus. Sebuah pin baja berbentuk seperti peluru diletakkan diatas Black Box kemudian akan dijatuhi beban sebesar 227kg dari ketinggian 3 meter. Bayangkan saja seperti ketika kamu memaku sebuah kayu. Test ini akan memperlihatkan tingkat ketahanan Black Box serta CSMU ketika casing luar Black Box pecah/tembus.
• Static Crush atau tekanan statis. Test ini akan memperlihatkan tingkat ketahanan Black Box pada kondisi dimana semua sisinya diberikan tekanan yang tinggi dalam satuan waktu tertentu, misalnya untuk kondisi ketika terendam di dasar laut yang dalam. Test ini dilakukan dengan cara memberikan tekanan sebesar 5000psi dari semua sudut.
• Fire Test. Seperti namanya test ini bertujuan untuk melihat tingkat ketahanan Black Box pada kondisi terpapar suhu yang sangat tinggi. Test ini dilakukan dengan cara meletakkan Black Box pada kobaran api dengan suhu minimal 1100 celsius selama 1 jam. Setelah itu akan dilakukan test pada CSMU dengan membaca data yang ada didalamnya.
• Fluid Submersion and Immersion. Dilakukan 2 test terpisah untuk Black Box dan CSMU secara mandiri. Test dilakukan dengan merendam perangkat didalam cairan umumnya adalah air laut, bahan bakar pesawat, cairan pemadam api, oli, dan semua cairan yang ada didalam pesawat. CSMU wajib bertahan dan berfungsi normal setelah perendaman dengan tekanan tinggi selama 30 hari.

Dalam kasus terjadi kecelakaan setelah Black Box diketemukan, Black Box harus dijaga dalam kondisi terendam air. Hal ini dilakukan untuk menjaga kondisi Black Box karena proses pengeringan harus dilakukan dengan hati-hati untuk menhindari kerusakan pada komponen(terutama CSMU) didalamnya.

Umumnya jika FDR dan CVR sudah diketemukan, rekaman data dari CVR saja sudah cukup untuk menganalisa dan mengetahui kondisi pesawat yang kemudian dapat dikembangkan menjadi analisa sebab dari terjadinya kecelakaan pesawat.

Black Box di Masa Depan

Black Box masih memiliki banyak potensi untuk dikembangkan. Misalnya perekaman video didalam kokpit. Sebenarnya hal ini sudah diriset dan dikembangkan, namun beberapa pilot mengatakan kalau perekaman video dalam kokpit akan melanggar privasi mereka dan data yang sekarang ada sudah cukup untuk menginvestigasi kecelakaan pesawat. Selain itu pada tahun 2002 beberapa pihak juga mengidekan untuk meletakkan 2 buah FDR serta menambahkan fitur automatic emergency eject jika terjadi kecelakaan. Namun ide ini belum terealisasi sampai saat ini.

Dilain pihiak, Black Box walaupun dibuat dengan ketahanan yang luar biasa untuk bertahan dalam kecelakaan pesawat tapi memiliki kekurangan, yaitu harus diletakkan di dalam pesawat. Hal ini mengharuskan Black Box ini dicari sampai ketemu, karena kalau tidak tentu saja tim investigator tidak akan memiliki data apapun yang dapat diproses.

Kondisi ini menimbulkan ide untuk membuat design perekaman data pesawat melalui satelit. Namun alasan keamanan dan kerahasiaan menjadi hambatan untuk design seperti ini. Untuk saat ini teknologi dinilai belum dapat mengakomodasi sisi keamanan dan kerahasiaan transmisi data yang akan dilakukan.

****************

Sampai jumpa di artikel selanjutnya.

Ingat, di Teknonerdy belajar itu mudah.

Kunjungi website www.coolinerculinary.blogspot.com ini untuk petualang kuliner yang menarik!