Como não nos enterrarmos em lixo espacial

Título: Looking out for a sustainable space

Autores: James A. Blake

Instituição do primeiro autor: Department of Physics and Centre for Space Domain Awareness, University of Warwick, Coventry, Reino Unido

Status: Aceito pelo Astronomy & Geophysics [acesso aberto pelo arXiv]

Introdução: Um problema no céu

Imagine se toda vez que você saísse de casa, em vez de levar seu lixo para a lixeira, você apenas o empilhasse do lado de fora da sua porta. Dependendo de qual porta você usa com mais frequência, o lixo bloquearia rapidamente sua passagem. Se ninguém se incomodar em remover o lixo, eventualmente todas as portas seriam bloqueadas e você ficaria preso dentro de sua casa. Você provavelmente é inteligente o suficiente para ver por que essa é uma maneira tola de viver, mas coisas piores estão acontecendo no espaço. Satélites abandonados e seus fragmentos voam em órbita em alta velocidade. A imagem abaixo mostra o que está orbitando a Terra em janeiro de 2019. Cada ponto branco representa um objeto, e os da chamada órbita baixa da Terra (LEO, do inglês) cobrem toda a Terra. O anel mais afastado é a localização das órbitas geoestacionárias (GSO, do inglês), onde o período orbital corresponde ao período de rotação da Terra.

O que há de errado em ter algumas coisas orbitando a Terra, você pode perguntar? Como minha analogia do lixo, o problema é que eles bloqueiam nosso caminho para o espaço. Fragmentos tão pequenos quanto 10 cm podem arruinar uma missão de satélite. Ao contrário da minha analogia com o lixo, lixo espacial em grande quantidade pode produzir mais fragmentos por conta própria. Várias bandas de LEO já correm o risco do que é chamado de cascata colisional descontrolada. Isso acontece quando o lixo espacial colide entre si e se desfaz, seus fragmentos semeando mais colisões, gerando mais detritos e reiniciando o ciclo. Por outro lado, detritos espaciais em órbitas de alta altitude (como GSO) não experimentam muito arrasto atmosférico e permanecerão lá por séculos.

A partir disso, você provavelmente deduziu que a maioria desses detritos são satélites abandonados ou seus fragmentos. Embora esses objetos tenham sido originalmente lançados por humanos, catalogá-los e rastreá-los é um grande desafio.

O que há lá em cima?

Desde que o primeiro satélite artificial foi lançado em 1957, as agências espaciais têm monitorado os objetos que orbitam a Terra. Em massa, 98% deles são satélites e corpos de foguetes, mas sabemos muito pouco sobre os 2% restantes, milhões de pequenos detritos. Esses pequenos detritos não são detectados por radares e telescópios ópticos usados em pesquisas terrestres, mas ainda podem causar danos fatais a um satélite. Com dados limitados, a NASA e a ESA não podem estimar com precisão o risco de detritos orbitais. Seus modelos nem sequer concordam com o número de detritos esperados porque não há uma boa restrição observacional para fragmentos muito pequenos.

A Fig. 2 mostra um detalhamento do que sabemos sobre objetos em LEO e GSO. No LEO (painel esquerdo), os objetos mais numerosos são detritos. Estes vêm de eventos de fragmentação, ou “separações”, mais comumente devido à explosão de subsistemas relacionados à propulsão. Em outras palavras, quando o combustível restante é aquecido no espaço, ele pode explodir o satélite em pedaços. Outras fontes de detritos incluem testes anti-satélites intencionais (nos quais os países desenvolvem tecnologia para destruir os satélites uns dos outros) e um pequeno número de colisões acidentais de satélites. No GSO (painel direito), um grande número de objetos é “desconhecido” (UI, do inglês unidentified) porque o GSO está significativamente mais distante da Terra e historicamente recebeu menos atenção.

Para citar o Dr. Blake, autor do artigo de hoje, “monitorar a bagunça do espaço próximo à Terra não pode resolver o problema inteiramente, especialmente enquanto a maior parte da população de detritos perigosos permanece invisível e não catalogada”. Agora que fomos alertados para o grave perigo que enfrentamos, como podemos garantir que a futura humanidade ainda possa ir ao espaço?

O que pode ser feito?

Como qualquer problema ambiental, a melhor solução é a prevenção. Para evitar que o combustível restante exploda, os operadores de satélites agora são aconselhados a “passivar” a espaçonave no final da missão. Isso significa despejar combustível residual e descarregar baterias enquanto eles ainda controlam a espaçonave. As outras medidas de descarte seguro após o término da missão são fazer com que o satélite volte a entrar na atmosfera ou se mova para órbitas de alta altitude não utilizadas.

Mesmo que essas medidas de prevenção sejam o melhor caminho a seguir, elas são (não) surpreendentemente difíceis de aplicar. Os autores dizem que “apesar de um aparente consenso de que os testes [de armas anti-satélite] representam um comportamento irresponsável e imprudente, ainda faltam regulamentações juridicamente vinculativas e internacionalmente reconhecidas”. O nível de adesão às diretrizes de segurança acima permanece relativamente baixo.

Dado que a prevenção é um “atoleiro legal”, também podemos tentar remover os entulhos que já estão lá em cima. Tudo, de arpões a redes e tentáculos, foi usado para coletar detritos orbitais, mas não há uma solução única para todos. Imagine como é difícil capturar fragmentos de metal caindo em alta velocidade sem criar mais detritos.

Olhando para o futuro

Pequenos satélites floresceram nos últimos anos, pois as constelações de satélites no LEO provaram ser comercialmente lucrativas. Esses satélites não são apenas um problema para os astrônomos, mas também um grande problema para a infraestrutura de vigilância existente. O Dr. Blake diz, “este problema afeta todos os operadores no espaço, de natureza verdadeiramente global… [e] garante uma abordagem intersetorial e interdisciplinar”. Como astrônomos, podemos ajudar a sociedade a manter um olhar atento e garantir que o futuro do voo espacial seja sustentável. Se você quiser saber mais sobre sustentabilidade espacial, Dr. Blake recomenda o projeto GNOSIS.

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Adaptado da postagem original do astrobites “How not to bury ourselves under space trash“, de Zili Shen