Síndrome de Kessler: estamos lentamente nos prendendo sob um guarda-chuva de lixo espacial

Em setembro de 2019, dois satélites a aproximadamente 320 quilômetros acima da superfície do planeta foram aproximando-se um do outro a uma velocidade vertiginosa de 32.000 milhas por hora. Um era o satélite de observação terrestre Aeolus da Agência Espacial Europeia (ESA) e o outro era um dos Satélites Starlink da SpaceX, e com ambos acelerando em direção à mesma região do espaço, os cientistas estimaram uma probabilidade de 1 em 1.000 de que colidissem.

A Força Aérea dos EUA viu os dois satélites a dirigirem-se um para o outro e avisou ambas as organizações, mas devido ao que a SpaceX descreveu como um “bug” nos seus sistemas de comunicações, recusou-se a tomar qualquer medida. Se os satélites tivessem caído, ambos teriam sido totalmente destruídos – e o impacto teria lançado milhões de pequenos e grandes pedaços de detritos no espaço. Imagine a cena de abertura de

o filme Gravidade, e agora amplifique isso em uma ordem de grandeza.

Felizmente para todos nós, a ESA conseguiu manobrar o seu satélite para evitar a colisão, e ambos os satélites continuam agora em segurança nas suas órbitas. No entanto, esta situação mostra o que pode acontecer quando o espaço fica muito cheio. Quando milhares ou mesmo milhões de objetos voam ao redor do nosso planeta a velocidades tremendas, o potencial de colisões é elevado.

Investigamos quais são as consequências de todos esses detritos espaciais flutuando no espaço e obtivemos informações privilegiadas de Donald Kessler, ex-cientista sênior da NASA para pesquisa de detritos orbitais e um dos maiores especialistas mundiais em espaço destroços.

A armadilha do lixo

Quando um satélite quebra, geralmente ninguém vai ao espaço para consertá-lo. Quando um foguete descarta um de seus estágios, o estágio flutua onde quer que seja ejetado. E quando dois objetos em órbita se chocam, eles podem produzir literalmente milhões de pequenas partículas que voam para o espaço e acabam orbitando a Terra.

Todo esse material descartado é conhecido coletivamente como lixo espacial. É o lixo que deixamos no espaço ao redor do nosso planeta e que cresce a cada ano.

No final da década de 1970, quando a pesquisa sobre detritos espaciais estava apenas começando, Kessler propôs uma possibilidade assustadora: que um dia pudesse haver tantos lixo na órbita terrestre baixa que as colisões ocorreriam em cascata até que fosse difícil ou impossível lançar satélites sem que eles fossem atingidos por destroços. Basicamente, nos tornaríamos prisioneiros em nosso próprio planeta e não teríamos ninguém além de nós mesmos para culpar.

Colisões já aconteceram antes e provavelmente acontecerão novamente

Se as preocupações sobre detritos ou sobre a potencial colisão dos satélites SpaceX e ESA soassem exagerado para você, vale a pena notar que os satélites colidiram no passado, com terríveis consequências.

Em 2009, dois satélites colidiram a uma velocidade surpreendente de 11.700 metros por segundo (26.000 milhas por hora), não apenas destruindo ambos os objetos, mas também espalhando um enorme campo de detritos ao longo de suas duas órbitas e além. Um dos satélites fazia parte da constelação de satélites de comunicações Iridium e o outro era o satélite Kosmos da Força Espacial Russa desativado. O satélite Kosmos foi descartado e deixado em órbita numa época em que poucas pessoas levavam a sério a ameaça de destroços.

Este incidente despertou as pessoas para a gravidade da ameaça representada pelos destroços. Não só poderia destruir satélites caros, mas a colisão tornou o problema muito pior: a NASA estimou que o evento criou 1.000 pedaços de detritos maior que 10 centímetros de tamanho que poderia continuar a ameaçar outros satélites por milhares de anos.

Detritos ameaçam a Estação Espacial Internacional e o Telescópio Espacial Hubble

Há duas questões principais a serem consideradas quando se trata de superlotação no espaço. A primeira é como os detritos espaciais podem afetar naves já em órbita ao redor da Terra, como a Estação Espacial Internacional (ISS). A ISS fica em órbita terrestre muito baixa, a uma altitude média de 330 quilômetros (205 milhas), o que a coloca no meio de uma grande quantidade de detritos espaciais. A ISS é particularmente vulnerável a impactos de detritos porque é muito grande, por isso teve de ser concebida para suportar impactos de detritos de até 1 cm de tamanho.

Para lidar com a ameaça de outros detritos, a ISS observa possíveis impactos e sai do caminho. “A estação espacial foi a primeira a começar a fazer manobras para evitar qualquer coisa que se aproximasse dela”, Kessler explicou, “mas o problema com essas manobras é que você não pode prever que haverá um colisão. A precisão do rastreamento é precisa apenas o suficiente para dizer que algo vai passar desconfortavelmente perto de você e que há probabilidade de colisão. Então eles farão manobras nessas circunstâncias.”

No caso da ISS, é importante ter cuidado redobrado porque é muito grande e porque vidas humanas estão em risco. Há também todos os outros objetos em órbita baixa da Terra a serem considerados, como o Telescópio Hubble, que orbita a cerca de 545 quilômetros (340 milhas) e outras missões tripuladas e não tripuladas. E isso sem sequer mencionar todos os satélites que se situam numa órbita geossíncrona mais elevada, onde também existe um problema de detritos.

Os detritos poderiam se tornar tão ruins que impediriam completamente o lançamento de satélites?

A segunda questão a considerar é como os detritos afetarão lançamentos futuros. Em termos de viajar para planetas distantes, quando você deixa a Terra para trás, você viaja através do campo de destroços por um período de tempo tão curto que é menos provável que cause problemas. O problema surge quando olhamos para objetos que permanecem permanentemente dentro dos campos de destroços, como satélites e missões espaciais tripuladas ou não tripuladas.

“Você pode atravessar a rua com muito mais segurança do que viver no meio dela”, explica Kessler.

Atualmente, a questão é pensada principalmente em termos econômicos. Essencialmente, à medida que os detritos pioram, o lançamento de satélites ficará cada vez mais caro. Mas o que acontecerá além disso ainda é uma incógnita devido à falta de pesquisas sobre o tema.

“Ninguém jamais encontrou uma resposta para 'quão ruim é um ambiente muito ruim [para que o lançamento de satélites seja possível]?'”, Disse Kessler. É vital que esta questão seja respondida antes que possamos ter certeza de em que ponto os detritos espaciais nos impedirão de lançar objetos inteiramente em órbita.

Para corrigir o problema, precisamos de uma ação agressiva agora

Se quisermos resolver este problema, não podemos simplesmente cruzar os dedos e torcer pelo melhor. Para realmente resolver a questão dos detritos, diz Kessler, “é preciso haver uma ação mais agressiva”.

A questão mais premente é a da legislação. Existem diretrizes acordadas sobre a mitigação de detritos, como uma diretriz de que qualquer coisa lançada em órbita de menos de 2.000 quilômetros (1.240 milhas) precisa reentrar na atmosfera para queimar 25 anos após sua missão conclusão. Isso transfere a responsabilidade pela retirada dos objetos para a empresa ou agência que os lança.

Mas tal como está, estas são diretrizes e não leis. Kessler sugere que devemos transformar as diretrizes sobre a remoção de detritos em regras e impor penalidades às organizações que não as seguem. Isso encorajaria as pessoas a segui-los para o benefício de todos.

No entanto, mesmo fazer com que todos sigam as diretrizes atuais pode não ser suficiente. “Houve alguns estudos que chegaram à mesma conclusão: mesmo que todos seguissem as regras, seria insuficiente para impedir o crescimento de detritos”, disse Kessler. Isso ocorre porque as colisões ainda ocorrem e criam cada vez mais pequenos pedaços de detritos.

Esta é a razão pela qual precisamos do segundo passo: remover os 500 maiores pedaços de detritos da órbita. Estas são as peças grandes que são relativamente fáceis de rastrear e que sabemos que representam o maior perigo. E é aqui que entra a nova tecnologia.

Novas tecnologias podem nos ajudar a limpar nosso ato

Kessler apontou para um artigo de pesquisadores da NASA JC Liou e NL Johnson de 2006, que analisou o que seria necessário para limpar o lixo espacial. “Se começássemos no próximo ano e retirássemos cinco objetos por ano durante os próximos 100 anos”, disse Kessler, “isso estabilizaria o ambiente orbital”.

No entanto, recuperar objetos grandes da órbita é extremamente desafiador. “Esses objetos não foram projetados para serem agarrados”, explicou Kessler, “e muitos deles estão girando. Antes de poder agarrar o objeto, você precisa parar de girar. E alguns deles são tão grandes quanto ônibus escolares.”

Uma sugestão de como lidar com este problema é criar uma instalação de serviço de satélite onde os satélites poderiam ser mantidos e consertados para prolongar sua vida útil, criando assim um período de tempo mais longo antes de se tornarem porcaria. A mesma instalação poderia até ser usada para tirar objetos da órbita quando eles não fossem mais necessários.

Outras ideias sobre como limpar detritos também estão em andamento, como a Projeto de satélite RemoveDEBRIS que está testando métodos de captura de detritos, incluindo redes, arpões e navegação baseada na visão. A Agência Espacial Europeia também está investigando remoção de entulhos junto com a empresa Astroscale, experimentando adicionar um mecanismo de acoplamento aos satélites antes do lançamento para torná-los mais fáceis de capturar quando estão aposentados.

Uma questão internacional que requer cooperação internacional

Tal como o desafio das alterações climáticas, o problema dos detritos espaciais é uma questão internacional que exigirá cooperação internacional para ser abordada. Se quisermos continuar a utilizar o espaço para a investigação científica, bem como para permitir tecnologias como as comunicações e o GPS, precisaremos encontrar uma maneira de desfazer alguns dos danos que já causamos – bem como encontrar novas soluções para o futuro.

Embora não seja provável que fiquemos presos na Terra e percamos totalmente a capacidade de viajar para outros planetas em breve, o campo de detritos existente ao redor do planeta poderá impactar diretamente a nossa capacidade de estudar espaço. “O que mais prejudicará não é perder o acesso a outros planetas, é perder o telescópio Hubble”, disse Kessler. “Pode eventualmente se tornar apenas um pedaço de entulho. É a nossa curiosidade científica que está em risco.”

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