A promessa e o perigo das megaconstelações de satélites

Se você tem acompanhado o desenvolvimento do SpaceX Projeto Starlink para criar Internet de banda larga global, você deve ter notado que a empresa lança regularmente não apenas satélites individuais, mas lotes inteiros de 60 satélites por vez.

Esses lotes formam uma rede no céu, chamada constelação de satélites, que permite uma cobertura quase global de uma forma que um único satélite não consegue. E não é apenas a SpaceX que utiliza esta abordagem – há constelações de satélites que estão a ser trabalhadas por empresas da Amazon, através da sua subsidiária Kuiper Systems, para Facebook, por meio de seu projeto Athena.

Mas nem todos concordam com o lançamento de tantos satélites no céu noturno. Os astrónomos, em particular, queixaram-se de que tais constelações ameaçam a sua capacidade de recolher dados utilizando telescópios e

Para compreender os meandros desta questão complexa, falámos com dois especialistas: Olivier Hainaut, astrónomo e investigador líder no assunto de como os satélites constelações afetam as observações astronômicas, e Brad King, CEO de uma empresa que fabrica sistemas de propulsão para satélites usados ​​pelos militares dos EUA em constelações.

O bom: o que as constelações de satélites podem oferecer que os satélites individuais não podem

Uma das maiores vantagens da abordagem de constelação é que ela permite que as redes sejam facilmente atualizadas ao longo do tempo. Quando um sistema tem um único satélite grande, esse hardware pode levar anos para ser construído e desenvolvido. Depois de lançado, é extremamente difícil adicionar funções ou melhorar o hardware.

Mas com uma constelação de satélites, você pode melhorar gradualmente o hardware à medida que lança. Se uma empresa começar a implantar satélites e, depois de alguns anos, desenvolver dados mais precisos sensores, por exemplo, eles podem facilmente encaixar os novos sensores no próximo lote de satélites e implantar eles. Os satélites existentes ainda podem trabalhar em conjunto e a frota pode ser gradualmente atualizada.

As constelações são, portanto, continuamente atualizadas, disse King, CEO da Orbion, uma empresa de propulsão de pequeno porte empresa que atualmente fornece o sistema de propulsão para os Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa Agência Constelação de satélites de blackjack.

“Se você voa 100 satélites, você não voa 100 satélites e depois espera 10 anos e lança mais 100”, disse King. “Você atualiza continuamente a frota em aproximadamente 20% da frota por ano.”

Isto também significa que, para projectos de longo prazo, podem sobreviver aos cortes orçamentais reduzindo a frota global em vez de desmantelar totalmente um projecto. Isto é importante em programas governamentais, que podem durar uma década e depois ver os seus orçamentos cortados.

Para governos e militares, existem vantagens específicas adicionais no uso de constelações. “O principal benefício é a resiliência”, disse King. “O que você pode fazer com uma constelação e não com um [satélite] é ser resiliente contra ataques. Se você tiver um satélite muito grande e valioso em órbita e um adversário quiser negar o uso dele satélite, danificando-o ou por outros meios, na verdade só é necessária uma bala, por assim dizer, para aproveitar toda a capacidade abaixo.

“Se, em vez disso, você tiver essa funcionalidade compartilhada entre 100 satélites, a profundidade do ataque terá que ser muito maior para desativar a função. Então o que ele faz é fornecer dissuasão contra ataques. Não é um alvo grande, gordo e suculento que tenta o inimigo a atacá-lo.”

E uma vez instalada uma constelação, ela pode ser usada para todos os tipos de fins de comunicação. O programa Starlink da SpaceX visa fornecer Internet de banda larga global, que tem muitas vantagens potenciais. Além do potencial para fornecer Internet a regiões pobres ou rurais que têm pouco ou nenhum serviço de Internet no No momento, também poderia ser inestimável para fins de segurança, ao ser capaz de rastrear aviões e navios em todo o mundo. E ter vários fornecedores de Internet disponíveis numa região poderia permitir que as pessoas acedessem à Internet de forma mais livre, sem restrições impostas pelos governos.

O ruim: por que as constelações deixam alguns astrônomos em pé de guerra

Tal como acontece com todos os avanços tecnológicos, o lançamento de constelações de satélites também apresenta problemas. O ano passado assistiu a um debate por vezes acalorado entre a SpaceX e a comunidade astronómica sobre o lançamento de satélites Starlink.

Quando os satélites são lançados, eles podem sair trilhas de luz através do céu, especialmente no crepúsculo. Embora alguns achem essas trilhas lindas, elas podem interferir nas leituras astronômicas, pois são muito mais brilhantes do que as estrelas ou galáxias que os astrônomos estão tentando observar. Há também a questão de saber se os satélites Starlink, que ficam em uma órbita particularmente baixa, seriam visíveis a olho nu e interfeririam nas leituras quando estivessem no lugar.

A União Astronômica Internacional divulgou um declaração no verão de 2019 e um seguir em Fevereiro deste ano, ambos os quais “expressaram preocupação com o impacto negativo que as planeadas megaconstelações de satélites de comunicação podem ter em observações astronômicas”, nomeando especificamente Starlink, a constelação de satélites Iridium, OneWeb e outros.

A SpaceX foi rápida em resolver os problemas que o Starlink causou na astronomia óptica, trabalhando com astrônomos para achar uma solução. No início, tentaram pintar os satélites com uma cor mais escura, o que reduziu a sua aparência, mas não o suficiente para satisfazer os astrónomos. Então eles mudaram para um novo design que incorporava uma viseira para funcionar como guarda-sol.

“Isso é muito inteligente”, disse Hainaut. “Porque se o satélite não estiver iluminado, fica completamente escuro, fica invisível. E isso significa que o visor pode esconder a maior parte do satélite. A forma como o satélite é construído significa que você pode ter um visor onde, visto do solo, você vê a parte de trás do visor, então fica escuro e toda a parte inferior do satélite fica na sombra. Isso significa que o satélite se torna várias magnitudes mais fraco.”

A SpaceX também ajustou o ângulo dos painéis solares acoplados aos satélites, para que a parte iluminada não seja visível da Terra. Em combinação, essas correções devem resolver mais ou menos o problema dos satélites Starlink operacionais que interferem na astronomia óptica terrestre.

Existem também alguns problemas com os satélites que interferem na radioastronomia. Pode haver um problema chamado sangramento de frequência, onde os satélites emitem pequenas quantidades de ondas de rádio em frequências além de sua frequência operacional primária, o que pode causar problemas para os radioastrônomos. Geralmente há muito ruído de fundo com o qual os radiotelescópios precisam lidar, e as constelações de satélites podem contribuir para isso.

A SpaceX também está trabalhando com a comunidade astronômica nesta questão, e os astrônomos parecem amplamente otimista que uma solução possa ser encontrada.

O problema final com o lançamento de um grande número de satélites não é de solução tecnológica fácil. O problema de aglomeração orbital está se tornando cada vez mais um foco na comunidade espacial, com preocupações sobre a quantidade de lixo em órbita ao redor do nosso planeta. Os detritos espaciais podem ser extremamente perigosos, ameaçando tudo, desde a Estação Espacial Internacional até à nossa capacidade potencial de lançar satélites acessível no futuro.

A principal abordagem para esta questão tem sido as empresas garantirem que podem desorbitar os seus satélites de forma responsável quando estes já não forem necessários. Quando um satélite Starlink chega ao fim de sua vida útil, ou se um satélite está com defeito, é relativamente fácil descartá-lo porque a constelação fica em uma órbita baixa. Os satélites só precisam ser manobrados para uma órbita mais baixa e cairão na atmosfera e queimarão.

Outras constelações podem estar em uma órbita mais alta. Nestes casos, é mais fácil enviá-los para o que é chamado de órbita cemitério do que trazê-los para a atmosfera. Mas se um satélite falhar num obit superior, poderá permanecer lá por muito tempo. Assim, alguns satélites estão agora a ser equipados com funcionalidades como ganchos, que facilitam a outro satélite para agarrar e descarte-os.

O feio: o que o futuro reserva para as constelações?

Hainaut enfatizou que a SpaceX fez esforços muito além do que era obrigado a fazer para resolver problemas que o Starlink causou à comunidade astronômica, e ele está confiante de que esses problemas podem ser resolvido. A questão é que, com as constelações a tornarem-se mais populares e a serem lançadas por mais empresas no futuro, será que estes novos intervenientes terão a mesma consideração pelo céu noturno?

“[A SpaceX está] realmente se esforçando, muito além do que é legalmente obrigado a fazer, para resolver os problemas”, disse Hainuat. “Os astrônomos têm uma relação de trabalho muito boa com a Starlink, mas não está claro se teremos o mesmo tipo de relação com outras [empresas], porque é apenas boa vontade.”

Pode-se confiar em outras empresas para seguir o exemplo da SpaceX? Existem tratados e acordos sobre a utilização do espaço, incluindo questões como a eliminação de satélites quando estes chegam ao fim da sua vida útil. No entanto, muitos especialistas argumentam que estes tratados precisam de ser reforçados e que devem haver consequências para as empresas que não os cumpram.

“O problema é que não existe um órgão governamental que possa realmente aplicar penalidades de maneira uniforme”, disse King. “Existem diretrizes e tratados fortes, mas a sua aplicação é problemática.”

Constelações de satélites como o Starlink podem permitir novos passos fantásticos nas telecomunicações, mas precisamos de encontrar uma forma de equilibrar essa capacidade com a necessidade de estudar o céu noturno e compreender o universo além do nosso planeta.

“O espaço é um bem público que todos nós compartilhamos”, disse King. “É preciso que muita coisa seja trabalhada como sociedade à medida que as constelações começam a proliferar… Todo mundo e ninguém é dono do espaço, e todos nós queremos compartilhá-lo.”

Recomendações dos Editores

• Como a SpaceX poderia transformar Starlink em uma rede GPS ultraprecisa
• Como assistir a espaçonave SpaceX Dragon partir da ISS hoje
• SpaceX selecionada para entregar carga à estação espacial Lunar Gateway da NASA
• A SpaceX realiza seu sexto lançamento do Starlink amanhã: veja como assistir
• A SpaceX usará um tipo diferente de aço inoxidável para seus foguetes Starship