A contínua emissão de gases do efeito estufa na atmosfera da Terra pode aumentar o tempo de permanência do lixo espacial na órbita terrestre baixa (LEO), de acordo com um novo estudo.
Sob um cenário de altas emissões, isso poderia significar uma redução acentuada na quantidade de satélites que podem operar com segurança na LEO até 2100, impondo limitações significativas sobre o que a humanidade pode colocar em órbita ao redor do nosso planeta. Essa situação pode desencadear uma cascata de Kessler descontrolada, com colisões cada vez maiores.
“As mudanças climáticas e o acúmulo de detritos orbitais são duas questões urgentes de preocupação global inextricável que exigem uma ação unificada”, escreve a equipe liderada pelo engenheiro aeronáutico William Parker, do Massachusetts Institute of Technology (MIT), em artigo publicado na Nature Sustainability.
“Compreender e respeitar a influência que o ambiente natural tem sobre nossa capacidade coletiva de operar na órbita terrestre baixa é fundamental para evitar a exploração deste regime e protegê-lo para as gerações futuras.”
O espaço é vasto, mas a área ao redor da Terra que podemos usar para operações de satélite é finita. Há um limite para a quantidade de objetos que podemos colocar entre altitudes de cerca de 200 a 1.000 quilômetros antes que as condições se tornem perigosas.
Em um determinado momento, a LEO ficará tão congestionada que as colisões serão inevitáveis. Essas colisões quebrarão e estilhaçarão os objetos, preenchendo a região com mais pedaços de lixo espacial em trajetórias incontroláveis e imprevisíveis, o que, por sua vez, tornará a órbita terrestre baixa cada vez mais instável. Este cenário é conhecido como Síndrome de Kessler.
Um fator importante a ser considerado é que a capacidade da LEO pode mudar dependendo de fatores que afetam a atmosfera da Terra.
Por exemplo, durante o máximo solar, quando o Sol está repleto de atividade de erupções e explosões, os satélites têm mais dificuldade em permanecer no céu. Isso ocorre porque o aumento da energia do Sol infla a atmosfera, aumentando o arrasto experimentado pelos satélites na órbita terrestre baixa.
O estado atual do clima da Terra não tem precedentes registrados. As consequências do grande volume de emissões antropogênicas de gases de efeito estufa na órbita terrestre baixa não foram exploradas em detalhes. Sabe-se que esses gases causam o encolhimento da termosfera – a camada da atmosfera entre altitudes de cerca de 85 e 600 quilômetros.
Parker e seus colegas decidiram preencher essa lacuna de conhecimento. Eles usaram modelagem atmosférica para determinar a carga de satélite que a órbita terrestre baixa poderia suportar no ano de 2100 sob diferentes cenários de emissões.
Eles descobriram que diminuir a densidade da termosfera, o que ocorre com o aumento das emissões de gases de efeito estufa, também diminui o arrasto experimentado pelos satélites; ou seja, o sutil efeito de frenagem aplicado a um objeto que se move através de um fluido.
O arrasto exerce uma força constante sobre os satélites que faz com que sua altitude caia gradualmente. Para um satélite funcional, isso significa que são necessárias correções de altitude; portanto, menos arrasto é algo bom. Por outro lado, o arrasto no lixo espacial faz com que ele caia lentamente em direção à Terra.
Uma vez que um satélite perdeu sua utilidade, os engenheiros podem planejar que o arrasto o traga para a atmosfera da Terra, onde ele queimará inofensivamente ao reentrar, eliminando-o assim com segurança. Quando o arrasto diminui, esse processo leva muito mais tempo para acontecer, deixando o satélite desativado na órbita terrestre baixa por mais tempo, representando um perigo para outros objetos.
De acordo com seu modelo, emissões moderadas a altas de dióxido de carbono diminuirão drasticamente o número de satélites saindo de órbita, mantendo a órbita terrestre baixa cheia de lixo e limitando quantos novos satélites podemos enviar para lá. Afinal, a NASA define estratégia para presença humana contínua na órbita terrestre baixa.
No pior cenário de emissões, a faixa de altitude entre 400 e 1.000 quilômetros tem uma redução de capacidade de 60% durante o máximo solar e uma redução de capacidade de 82% durante o mínimo solar, até o ano de 2100.
Ainda não estamos nem perto da capacidade de Kessler. Os cálculos da equipe mostram que milhões de satélites poderiam operar com segurança nas camadas de altitude mais baixas sem desencadear a instabilidade de Kessler; no momento da redação deste artigo, 11.901 satélites operam na órbita da Terra, e cerca de 20.000 pedaços de detritos espaciais estão por lá.
Mas, com os esforços atuais para encher o céu da Terra com enxames de satélites, seria bom pensar sobre esse problema antes que ele aconteça, dizem os pesquisadores. E o que podemos fazer para um futuro sustentável até 2050?
“Considerando a recente e rápida expansão no número de satélites na órbita terrestre baixa”, escrevem eles, “compreender a variabilidade ambiental e seu impacto nas operações sustentáveis é necessário para evitar a superexploração da região.”
Quer receber as principais notícias do Portal N10 no seu WhatsApp? Clique aqui e entre no nosso canal oficial.
