A mudança coincidiu com o início do novo ciclo solar, e os especialistas acham que pode ser o início de alguns anos difíceis.
No final de 2021, os operadores da constelação Swarm da Agência Espacial Europeia (ESA) notaram algo preocupante: os satélites, que medem o campo magnético ao redor da Terra, começaram a afundar em direção à atmosfera a uma taxa incomumente rápida – até 10 vezes mais rápido do que antes. A mudança coincidiu com o início do novo ciclo solar, e os especialistas acham que pode ser o início de alguns anos difíceis para as espaçonaves orbitando nosso planeta.
“Nos últimos cinco, seis anos, os satélites afundaram cerca de dois quilômetros e meio [1,5 milhas] por ano”, disse Anja Stromme, gerente da missão Swarm da ESA, ao Space.com. “Mas desde dezembro do ano passado, eles estão praticamente mergulhando. A taxa de afundamento entre dezembro e abril foi de 20 quilômetros [12 milhas] por ano.”
Os satélites que orbitam perto da Terra sempre enfrentam o arrasto da atmosfera residual, que gradualmente diminui a velocidade da espaçonave e, eventualmente, a faz cair de volta ao planeta. (Eles geralmente não sobrevivem a essa chamada reentrada e queimam na atmosfera.) Esse arrasto atmosférico força os controladores da Estação Espacial Internacional a realizar manobras regulares de “reboot” para manter a órbita da estação de 250 milhas (400 km) acima da Terra.
Esse arrasto também ajuda a limpar o ambiente próximo à Terra do lixo espacial. Os cientistas sabem que a intensidade desse arrasto depende da atividade solar – a quantidade de vento solar expelida pelo sol, que varia dependendo do ciclo solar de 11 anos. O último ciclo, que terminou oficialmente em dezembro de 2019, foi bastante sonolento, com um número abaixo da média de manchas solares mensais e um mínimo prolongado de quase nenhuma atividade. Mas desde o outono passado, a estrela está acordando, expelindo cada vez mais vento solar e gerando manchas solares, erupções solares e ejeções de massa coronal a uma taxa crescente. E a atmosfera superior da Terra sentiu os efeitos.
“Há muita física complexa que ainda não entendemos completamente acontecendo nas camadas superiores da atmosfera, onde interage com o vento solar”, disse Stromme. “Sabemos que essa interação causa uma ressurgência da atmosfera. Isso significa que o ar mais denso se desloca para altitudes mais altas.”
Ar mais denso significa maior arrasto para os satélites. Mesmo que essa densidade ainda seja incrivelmente baixa 250 milhas acima da Terra, o aumento causado pela atmosfera ascendente é suficiente para virtualmente enviar alguns dos satélites de órbita baixa despencando.
“É quase como correr com o vento contra você”, disse Stromme. “É mais difícil, é arrasto – então isso diminui a velocidade dos satélites e, quando eles desaceleram, eles afundam.”
Derrubado por uma tempestade solar
A constelação Swarm, lançada em 2013, consiste em três satélites, dois dos quais orbitam a Terra a uma altitude de 270 milhas (430 km), cerca de 20 milhas (30 km) acima da Estação Espacial Internacional. O terceiro satélite Swarm circunda o planeta um pouco mais alto – cerca de 320 milhas (515 km) acima do solo. As duas espaçonaves de órbita mais baixa foram mais atingidas pela atuação do Sol do que o satélite mais alto, disse Stromme.
A situação com os dois inferiores ficou tão precária que, em maio, os operadores tiveram que começar a aumentar a altitude dos satélites usando propulsão a bordo para salvá-los.
Os satélites Swarm da ESA não são as únicas naves espaciais que lutam contra o agravamento do clima espacial. Em fevereiro, a SpaceX perdeu 40 novos satélites Starlink que foram atingidos por uma tempestade solar logo após o lançamento.
Em tais tempestades, os satélites de repente caem para altitudes mais baixas. Quanto mais baixa a órbita dos satélites quando a tempestade solar atinge, maior o risco de a espaçonave não ser capaz de se recuperar, deixando os operadores impotentes assistindo à queda da espaçonave na atmosfera.
Os satélites Starlink têm órbitas operacionais de 550 km, o que está acima da região de maior risco. No entanto, após o lançamento, os foguetes Falcon 9 depositam os lotes de satélites muito baixos, apenas cerca de 350 km acima da Terra. A SpaceX então eleva as órbitas dos satélites usando unidades de propulsão a bordo. A empresa diz que essa abordagem tem vantagens, pois qualquer satélite que tenha problemas técnicos após o lançamento cairia rapidamente de volta à Terra e não se transformaria em detritos espaciais irritantes. No entanto, o comportamento crescente e imprevisível do sol torna esses satélites vulneráveis a contratempos.
Novo espaço e o sol imprevisível
Todas as naves espaciais ao redor da altitude de 250 milhas devem ter problemas, disse Stromme. Isso inclui a Estação Espacial Internacional, que terá que realizar manobras de reinicialização mais frequentes para se manter à tona, mas também as centenas de cubesats e pequenos satélites que povoaram a órbita baixa da Terra na última década. Esses satélites – um produto do novo movimento espacial liderado por empreendedores privados pioneiros em tecnologias simples e baratas – são particularmente vulneráveis.
“Muitos desses [novos satélites] não têm sistemas de propulsão”, disse Stromme. “Eles não têm meios de se levantar. Isso basicamente significa que eles terão uma vida útil mais curta em órbita. Eles voltarão a entrar mais cedo do que durante o mínimo solar.”
Por coincidência (ou sorte de principiante), o início da nova revolução espacial ocorreu durante aquele sonolento ciclo solar. Esses novos operadores estão agora enfrentando seu primeiro máximo solar. Mas não só isso. A atividade do sol no ano passado acabou sendo muito mais intensa do que os meteorologistas previam, com mais manchas solares, mais ejeções de massa coronal e mais vento solar atingindo nosso planeta.
“A atividade solar é muito maior do que a previsão oficial sugerida”, disse Hugh Lewis, professor de engenharia e ciências físicas da Universidade de Southampton, no Reino Unido, que estuda o comportamento de satélites em órbita baixa da Terra, ao Space.com. “Na verdade, a atividade atual já está bem próxima do nível de pico previsto para este ciclo solar, e ainda estamos a dois ou três anos do máximo solar”.
Stromme confirmou essas observações. “O ciclo solar 25 em que estamos entrando agora está aumentando muito acentuadamente”, disse ela. “Não sabemos se isso significa que será um ciclo solar muito difícil. Pode desacelerar e se tornar um ciclo solar muito fraco. Mas agora, está aumentando rapidamente.”
Limpando órbitas
Embora a dura atividade solar seja uma má notícia para os operadores de satélites, que verão a vida útil de suas missões encurtadas (mesmo satélites com propulsão a bordo ficarão sem combustível muito mais rápido devido à necessidade de aumentos frequentes de altitude), a situação será bem-vinda. efeitos purificadores no espaço ao redor da Terra.
Além de se tornar povoada com centenas de novos satélites na última década, essa região do espaço está repleta de uma quantidade preocupante de detritos espaciais (satélites antigos, estágios de foguetes gastos e fragmentos de colisão). Pesquisadores como Lewis há muito alertam que o lixo onipresente que se espalha ao redor do planeta ameaça a segurança dos serviços de satélite, forçando os operadores a realizar manobras de prevenção frequentes. Além disso, os destroços podem desencadear uma situação fora de controle conhecida como síndrome de Kessler, uma cascata imparável de colisões, conforme retratado no filme vencedor do Oscar de 2013 “Gravidade”.
“De um modo geral, aumentar a atividade solar – e seu efeito na atmosfera superior – é uma boa notícia do ponto de vista dos detritos espaciais, pois reduz a vida útil orbital dos detritos e fornece um ‘serviço de limpeza’ útil”, disse Lewis.
De acordo com Jonathan McDowell, especialista em detritos espaciais do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, o efeito positivo já pode ser observado, pois fragmentos produzidos pelo teste de mísseis antissatélite russos de novembro de 2021 estão caindo muito mais rápido do que antes.
No entanto, há uma desvantagem nesse processo de limpeza.
“O aumento da taxa de decomposição de objetos de detritos pode ser percebido quase como chuva”, disse Lewis. “Quando a atividade solar é alta, a taxa de ‘chuva’ é maior e as missões em altitudes mais baixas potencialmente experimentarão um fluxo maior de detritos”.
Um fluxo maior de detritos significa a necessidade de manobras ainda mais frequentes para evitar a queima de combustível e um risco temporariamente aumentado de colisões, o que poderia gerar fragmentos mais perigosos.
Stromme e seus colegas estão atualmente elevando a órbita dos dois satélites Swarm de órbita baixa em 45 km. Os satélites podem exigir ainda mais ajustes no final deste ano, acrescentou. O objetivo é ajudar a missão, que está atualmente em seu nono ano e além de sua vida útil originalmente planejada, a passar pelo ciclo solar. O sucesso da equipe dependerá em grande parte do comportamento do sol.
“Ainda temos combustível para nos levar a outro ciclo solar”, disse Stromme. “Se crescer como agora, usarei o combustível antes que o ciclo solar termine. Se diminuir um pouco, posso salvá-los durante o ciclo solar.”
Publicado em 27/06/2022 05h56
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