Microwave membantu manusia berkomunikasi, bagaimana caranya?

Hari ini, orang menggunakan microwave atau gelombang mikro untuk banyak hal. Tidak sebatas memanaskan atau memasak makanan, tapi komunikasi lewat ponsel, teknologi nirkabel wi-fi dan bluetooth, radar pesawat dan kapal, terapi kanker, hingga pengungkapan asal-usul alam semesta memanfaatkan gelombang mikro yang terhubung ini. Bagaimana bisa?

"Semoga ini berhasil. Paus sedang mengawasi." Bisa jadi itu isi pikiran yang berkecamuk di benak Guglielmo Marconi ketika memasang antena khusus di area taman Vatikan dan disaksikan langsung oleh Paus Pius XI.

Antena ini merupakan bagian dari sistem komunikasi radio yang menghubungkan Vatikan dengan kediaman musim panas Paus.

Bukan sembarang sistem komunikasi radio. Sistem ini menggunakan gelombang mikro atau gelombang radio dengan frekuensi sangat tinggi.

Selain antena di taman Vatikan, Marconi juga memasang sistem komunikasi gelombang mikro portabel di mobil. Sistem ini menghubungkan Paus ketika dalam perjalanan. Sebagian orang mengklaim ini merupakan telepon seluler pertama meski ukurannya sangat besar.

Perjalanan masa awal penggunaan gelombang mikro tak bisa dilepaskan dari momen yang terjadi pada 1932 tersebut.

Marconi, peraih Nobel Fisika atas kontribusinya dalam telegrafi nirkabel atau populer disebut radio pada 1909, mengoptimalkan bagian dari spektrum radio yang bersifat khusus ini.

Pengaruh dari ilmuwan India

Namun jauh sebelum Marconi, rupanya ada ilmuwan India yang brilian bernama Jagadish Chandra Bose. Ia telah melakukan eksperimen dengan gelombang mikro.

Pada 1895, Bose menunjukkan gelombang milimeter -yang kini digunakan dalam jaringan 5G- dapat membunyikan lonceng bahkan menembakkan senjata secara jarak jauh.

Marconi bisa jadi terinspirasi apa yang dilakukan Bose. Pada 12 Desember 1901, Marconi bereksplorasi. Ia duduk berjam-jam di sebuah gubuk di tebing Newfoundland hingga akhirnya ia mendengar "pip-pip-pip" di headphone-nya yang merupakan kode Morse untuk huruf S.

Dengan panik, ia menyerahkan headphone kepada rekan kerjanya dan bertanya, "Apakah kamu mendengar sesuatu?"

Rekan kerjanya ternyata juga mendengar suara tersebut.

Ini adalah transmisi radio transatlantik pertama. Sinyal tersebut telah menempuh jarak 2.000 mil dari Inggris. Sebelum itu, rekor yang tercatat hanya 80 mil.

Akan tetapi, momen itu Marconi belum menggunakan gelombang mikro. Ia memakai peralatan miliknya yakni perangkat bernama coherer, detektor sinyal radio sederhana, yang tampaknya dirancang oleh Bose.

Magnetron popcorn

Temuan gelombang mikro yang dilakukan Bose saat itu sepertinya terlampau mutakhir sehingga hanya dianggap unik belaka. Akan tetapi, Perang Dunia II mengubah hal itu.

Masa penuh kekacauan di sebagian negara kala itu mendorong penggunaan radar yang memungkinkan militer mendeteksi pesawat musuh dengan memantulkan sinyal radio ke arah mereka. Perangkat gelombang mikro berdaya tinggi membantu negara-negara Sekutu memenangkan perang. Perangkat ini bernama magnetron rongga yang cukup kecil untuk dipasang di pesawat.

Selain itu, perangkat magnetron lain yang memancarkan gelombang mikro juga menginspirasi insinyur Raytheon, Percy Spencer, untuk menemukan oven microwave pada 1945.

Penemuan ini diawali ketika sebatang cokelat kacang di sakunya mulai meleleh saat ia berjalan melewati magnetron di laboratorium. Kemudian, ketika ia memegang kantong popcorn, popcorn itu "meledak di seluruh laboratorium", seperti yang dikenangnya dalam artikel Reader's Digest.

Lalu, bagaimana cara kerja gelombang mikro pada oven microwave?

Pada frekuensi tertentu, gelombang mikro merangsang molekul di dalam makanan, membuat molekul tersebut bergetar. Untuk oven microwave, frekuensi yang digunakan adalah 2,4 gigahertz (GHz) -sama dengan frekuensi yang digunakan oleh banyak router Wi-Fi-.

Namun, router memancarkan gelombang mikro pada daya yang jauh lebih rendah sehingga jangan berpikir bisa membuat popcorn sambil berselancar di internet.

Caroline Ross dari MIT berkata penting memilih frekuensi yang tepat untuk memasak. Gelombang mikro pada 2,4 GHz menembus dengan baik ke dalam makanan, dan frekuensi ini juga memungkinkan penyerapan yang merata oleh molekul makanan.

"Saat frekuensi dinaikkan, misalnya hingga puluhan gigahertz, justru gelombangnya sukar menembus hingga ke dalam yang berpotensi membuat makanan di bagian dalamnya sulit matang."

Sindrom Havana

Akan tetapi, ada masanya gelombang mikro ini diduga memicu gejala medis yaitu sindrom. Hal ini dikenal sebagai gangguan pendengaran akibat gelombang mikro. Diplomat Amerika, terutama di Havana, Kuba pernah melaporkan penyakit misterius ini.

Korban Sindrom Havana memberikan kesaksian mendegar suara berderit aneh, tekanan di telinga, pusing, mual, dan kehilangan memori. Muncul spekulasi gelombang mikro ini merupakan serangan dari musuh.

Beberapa orang telah menyanggah hipotesis ini. Profesor emeritus di Universitas Illinois Chicago, James Lin menyampaikan dapat menjelaskan gejala pendengaran tersebut.

Lin pun berusaha mereproduksi efek ini di laboratoriumnya pada tahun 1970-an.

"Saya menggunakan diri saya sendiri sebagai kelinci percobaan," katanya.

Ia mencoba dengan memasang antena gelombang mikro dan mengarahkannya ke kepalanya. Untuk menghindari pemanasan otak, ia menjaga besaran daya tetap rendah.

"Saya bisa mendengar pulsa gelombangnya. Fakta bahwa saya masih hidup, saya kira itu tidak terlalu buruk."

Pada masa perang, orang-orang yang tinggal dekat stasiun radar gelombang mikro ini rupanya mengalami gangguan pendengaran serupa.

Apakah benar manusia dapat mendengar alam semesta melalui gelombang mikro?

Kendati demikian, gelombang mikro tetap memukau dengan fungsinya. Salah satunya dengan membantu mengungkap asal-usul alam semesta.

Pada awal 1960-an, astronom Amerika Serikat Arno Penzias dan Robert Woodrow Wilson mendeteksi suara bising atau gangguan statis saat menggunakan antena berbentuk corong besar sebagai teleskop radio.

Mereka mengira suara tersebut disebabkan oleh kotoran merpati di antena, sehingga mereka membersihkan peralatan tersebut. Namun, suara yang mereka dengar sebenarnya adalah alam semesta itu sendiri.

"Ini adalah gambaran awal dari masa awal," kata Sean McGee dari Universitas Birmingham. Penzias dan Wilson telah menemukan radiasi gelombang mikro kosmik yakni jejak yang tersisa dari Big Bang, ketika alam semesta meledak dan terbentuk sekitar 13,8 miliar tahun yang lalu.

Keduanya memenangkan setengah dari Hadiah Nobel Fisika 1978 atas karya mereka.

Apabila kemudian kini gelombang mikro menjadi pengantar sarana berkomunikasi antar satu sama lain tiap hari, bisa jadi itu juga cara alam semesta berkomunikasi dengan manusia sekaligus membantu manusia memahami tentang bagaimana segala sesuatu dimulai.

Konten ini dibuat sebagai produksi bersama antara Nobel Prize Outreach dan BBC.