O problema do lixo espacial explicado em imagens


Lixo espacial, escombros espaciais, rejeitos espaciais, detritos em órbita, chame como você quiser… Não é só na Terra que lixo e escombros causam problemas. “Porcas e parafusos” da construção da Estação Espacial Internacional (ISS), vários rejeitos acidentais tais como luvas de traje espacial, câmeras, bem como fragmentos de espaçonaves que explodiram podem tornar-se gravíssimos problemas para o futuro da navegação espacial se ações preventivas para mitigar as ameaças não forem tomadas desde agora. O centro de operações espaciais europeu da ESA colocou uma coleção de imagens interessantes no seu site.

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Visão esquemática da Terra cercada de objetos, sondas, satélites e escombros deixados lá pelos programas espaciais

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Na imagem acima temos uma plotagem dos objetos rastreáveis em órbita da Terra em baixa altitude (chamada de LEO – “Low Earth Orbit”),  como se pode ver na nuvem de objetos em volta da Terra. Vemos aqui também, na órbita geoestacionária, os satélites GEO, bem distantes, cerca de 35.786 km sobre a Terra, formando um grande anel, bem como os diversos satélites entre esses dois níveis.

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O recente choque entre o satélite russo Cosmos 2251 e o americano Iridium 33 trouxe-nos um forte aviso de que se nenhuma ação for tomada em breve teremos graves problemas na utilização do espaço orbital terrestre.

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Visão da órbita baixa (LEO)

Visão da órbita baixa (LEO)

Contando desde o lançamento do Sputnik em 4 de outubro de 1957 até 1º de janeiro de 2008, aproximadamente 4.600 lançamentos colocaram 6.000 satélites em órbita. Desses,  cerca de 400 estão viajando em trajetórias interplanetárias e dos 5.600 remanescentes apenas 800 estão em operação – 45% destes estão no níveis LEO e GEO. Assim, o lixo espacial compreende o aumento sempre crescente de equipamento inativo em órbita em volta da Terra assim como fragmentos de espaçonaves que se quebraram, explodiram ou tornaram-se abandonadas. Cerca de 50% dos objetos rastreáveis foram originados por explosões em órbita (cerca de 200) ou colisões (menos de 10).

Impacto na janela do ônibus espacial

Impacto na janela do ônibus espacial

Oficiais do programa space shuttle (ônibus espacial) disseram que a espaçonave normalmente recebe choques de detritos espaciais e mais de 80 janelas já foram substituídas pelo programa. A ISS (Estação Espacial Internacional) freqüentemente toma medidas evasivas para evitar colisões com escombros espaciais. É claro que esses resíduos não ficam simplesmente estacionados: eles permanecem em movimento veloz. As velocidades relativas entre objetos em órbita podem ser muito grandes, na faixa de dezenas de milhares de quilômetros por hora.

Para o satélite Envisat, por exemplo, a ESA disse que a velocidade relativa entre o satélite e os resíduos espaciais está na faixa de 52.000 km/h. Se um pedaço de detrito atinge um satélite, a ISS ou o ônibus espacial, em tal velocidade o impacto pode resultar em danos severos ou até mesmo catástrofes.

Visão na órbita polar

Visão na órbita polar

Acima temos a plotagem dos resíduos na órbita polar em volta da Terra. A partir da imagem abaixo fica evidente como as explosões em espaçonaves causam o espalhamento dos objetos. Depois do fim da missão as baterias e sistemas pressurizados assim como os tanques de combustível podem explodir. Isso gera objetos residuais, que contribuem para a crescente população de materiais na órbita terrestre, com tamanhos que variam de 1 micrômetro até 10 cm de diâmetro.

Concepção artística de uma explosão de foguete gerando uma nuvem de detritos

Concepção artística de uma explosão de foguete gerando uma nuvem de detritos

Cerca de 40% dos detritos espaciais rastreáveis são originados em explosões, na freqüência de 4 a 5 por ano. Em 1961, a primeira explosão registrada triplicou a quantidade de detritos espaciais rastreáveis. Na década passada a maioria das agências espaciais começaram a empregar medidas passivas à bordo dos satélites para eliminar fontes latentes de energia relacionada as baterias, tanques de combustível, sistemas de propulsão e de ignição. Mas isso é ainda insuficiente! Nas taxas atuais, em 20 a 30 anos, as colisões orbitais irão exceder as explosões como fonte de novos detritos espaciais.

Simulação da situação no futuro (2012) se medidas preventivas forem tomadas e se nada for feito para resolver os problemas

Simulação da situação no futuro (2012) se medidas preventivas forem tomadas e se nada for feito para resolver os problemas

A Agência Espacial Européia (ESA) afirma que é crucial iniciar imediatamente a implantação de medidas de mitigação. A imagem acima mostra uma simulação do ambiente geostacionário (GEO) em 2012 comparando os possíveis cenários. Na ilustração superior, com as medidas preventivas, um ambiente muito mais limpo pode ser observado se o número de explosões for reduzido drasticamente e se não ocorrer ejeção de detritos por novas missões a partir de agora. O painel inferior mostra o cenário “continuando do jeito que fazemos hoje”, sem medidas de mitigação tomadas. Entretanto, para parar o contínuo aumento da quantidade de lixo, medidas mais ambiciosas devem ser executadas. A mais importante é garantir o retorno, retirando de órbita, das espaçonaves e seus estágios de foguetes de volta para a Terra após cumprir suas etapas na missão.

Ao completar sua missão ou ao término de sua vida útil o satélite aciona seus foguetes e se move para uma órbita segura (cemitério de satélites)

Ao completar sua missão ou ao término de sua vida útil o satélite aciona seus foguetes e se move para uma órbita segura (cemitério de satélites)

Cemitério de Satélites GEO: para eliminar riscos de colisão e preservar as órbitas geoestacionárias de acidentes os satélites GEO devem ser movidos para fora do anel orbital geoestacionário antes do fim de suas missões o que equivale encerrar a missão 3 meses antes para que o combustível residual do satélite seja usado para movê-lo a uma distância segura de 300 km além de sua órbita.

Cemitério de Satélites GEO: para eliminar riscos de colisão e preservar as órbitas geoestacionárias de acidentes os satélites GEO devem ser movidos para fora do anel orbital geoestacionário antes do fim de suas missões o que equivale encerrar a missão 3 meses antes para que o combustível residual do satélite seja usado para movê-lo a uma distância segura de 300 km além de sua órbita.

Esses componentes irão se queimar na atmosfera ou cair em áreas inabitadas ou oceanos. No caso dos satélites de telecomunicações e outros satélites comerciais em operação na zona geoestacionária, a solução será acionar seus foguetes para atingir uma órbita segura 300 km além do anel orbital geoestacionário, onde os satélites obsoletos permanecerão em uma zona segura, conforme o esquema mostrado nas  figuras acima.

Há outras medidas, como a redução do número de objetos relacionados as missões e o controle do risco da reentrada, mas esses são os princípios básicos. O problema é que tais medidas de mitigação custam combustível e tempo operacional das missões, e além disso eles aumentam o custo do projeto e o gasto operacional.  No mundo comercial globalizado, isso representa falta de competitividade, a não ser que haja um consenso internacional para suportar tais custos.

Fontes e referências:

Os satélites e o lixo espacial: quais são as estatísticas?

Quase desastre: lixo espacial passa de raspão pela Estação Espacial Internacional

ESA: Space debris: evolution in pictures

Universe Today: Space Debris Illustrated: The Problem in Pictures por  Nancy Atkinson

._._.

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  1. #1 by davinte on 05/02/2011 - 23:10

    eu acho que se nao tirarao ainda esses detritos ou satelites fora de uso, pois querem ou devem usar como um escudo para possivel asteroides ou qualquer coisa vinda do espaço, assim o corpo celeste bata neles ainda diminuindo o tamanho

  2. #2 by matheus on 01/10/2009 - 16:15

    vamos lutar todos juntos para que acabem todos estes problemas

  3. #3 by matheus on 01/10/2009 - 16:14

    tomara que nunca exista esse cemitério

    • #4 by ROCA on 01/10/2009 - 18:48

      Este cemitério de satélites é necessário, infelizmente.
      É uma das melhores formas de tratar o problema do lixo espacial em altas órbitas.

  4. #5 by Felipe Leonardo on 18/02/2009 - 18:18

    O cemitério de satélites é uma idéia bem interessante. Será que ele existirá um dia?

  5. #6 by bellatriz on 17/02/2009 - 22:36

    Muito interessante, sem dúvidas importantíssimo ressaltar esse assunto!
    É apenas um dos outros milhares de problemas causados pelo homem…

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