Durante seus 30 anos em órbita ao redor da Terra, o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA testemunhou a natureza mutável dos voos espaciais, à medida que os céus se enchem de um número maior de satélites, a Estação Espacial Internacional nasceu e acidentes e explosões no espaço criaram nuvens de detritos espaciais em movimento rápido.
O próprio Hubble sentiu o impacto desses detritos, acumulando pequenas crateras de impacto em seus painéis solares que evidenciam uma vida longa e movimentada no espaço. Então, o que podemos aprender com esses impactos e o que o futuro reserva para o Hubble?
Em 1993, a primeira missão do Shuttle para ‘corrigir’ o Hubble foi realizada. Ao fornecer ao observatório espacial ótica corretiva, de repente ele conseguiu tirar as imagens incrivelmente nítidas do universo amado pelo mundo inteiro.
Enquanto os astronautas estavam lá, eles substituíram os painéis solares do observatório, que estavam “tremendo” devido às flutuações de temperatura. Um dos painéis foi descartado em órbita, queimando mais tarde na atmosfera da Terra, mas o outro foi trazido de volta à Terra.
Parte da contribuição da ESA ao Hubble foi projetar, fabricar e fornecer seus painéis solares em troca do tempo de observação, o que significa que o painel retornado estava disponível para a Agência inspecionar.
Essa foi uma das primeiras oportunidades na história da exploração espacial de ver o impacto de mais de dois anos no espaço em um satélite em órbita. A equipe descobriu centenas de crateras de impacto embolsando a superfície de apenas uma pequena seção da matriz solar, variando de mícrons a milímetros de diâmetro.
Nove anos depois, os painéis solares foram novamente substituídos e retornaram à Terra, desta vez, acumulando quase uma década de crateras de impacto.
Esta matriz está agora em exibição no Centro de Tecnologia da ESA (ESTEC) na Holanda, mas uma pequena parte chegou ao controle da missão do ESOC na Alemanha, sede do Escritório de Detritos Espaciais.
Conjunto de evidências do bombardeio precoce de Hubble
Embora não saibamos exatamente quando cada cratera de impacto foi formada, elas devem ter ocorrido durante o período do painel solar em órbita. Como tal, impresso nelas, é uma evidência única da atividade de voos espaciais durante seu tempo no espaço.
Esta animação mostra diferentes tipos de objetos de detritos espaciais e diferentes tamanhos de detritos em órbita ao redor da Terra. Para objetos com detritos maiores que 10 cm, os dados são do Catálogo de Vigilância Espacial dos EUA.
As crateras de impacto foram estudadas para determinar seu tamanho e profundidade, mas também para buscar novos resíduos potenciais. Dado que a composição química da célula solar era conhecida, materiais ou elementos ‘alienígenas’ poderiam ter sido trazidos para a cratera pelo impactador.
Metais como ferro e níquel sugerem um impacto de uma fonte natural – fragmentos de asteróides e cometas conhecidos como micrometeoróides. As crateras encontradas nas matrizes solares do Hubble, no entanto, continham pequenas quantidades de alumínio e oxigênio, uma forte indicação da atividade humana na forma de resíduos de queima de ‘motores de foguetes sólidos’.
A equipe de detritos espaciais, como parte de um esforço maior com parceiros da indústria e da academia, conseguiu combinar a forma e o tamanho dessas crateras com modelos de foguetes que sabidamente aconteceram na época, encontrando uma correspondência entre as crateras observadas e as crateras que eram esperadas.
O Hubble foi ferido?
Essas pequenas partículas, variando de micrômetros até um milímetro de tamanho, teriam atingido o Hubble a enormes velocidades relativas de 10 km / s, no entanto, não tiveram um grande impacto na nave, que continua a capturar imagens incríveis do nosso Universo.
Tais impactos ocorrem com bastante frequência em todos os satélites, o principal efeito é uma degradação contínua e gradual, da quantidade de energia que os painéis solares podem produzir.
Novas missões fazem uso de um modelo criado pela equipe de detritos espaciais, com base nos primeiros dados de impacto do Hubble, para prever quantos impactos podem ser esperados para cada missão e que efeito isso terá na energia solar.
O Hubble ainda vive com a ameaça de colisão
Imagine a espaçonave Hubble em órbita, residindo dentro de um cubo de 1 km x 1 km x 1 km. Em média, a qualquer momento, um único pedaço de detrito do tamanho de um mícron compartilha esse cubo com o Hubble, porque para cada quilômetro cúbico de espaço ao redor da Terra, há cerca de um minúsculo objeto de detrito.
Isso não parece muito, mas o próprio Hubble está viajando a 7,6 km / s em relação à Terra, assim como esses pequenos fragmentos de detritos. Uma grande fração de colisões entre os dois não acontece de frente, mas em ângulo, levando a velocidades de impacto relativas de cerca de 10 km / s.
Por simplicidade, imagine que essas partículas estejam viajando a 10 km / s em relação a um Hubble imóvel. É o mesmo que dez desses objetos em movimento rápido entrando e saindo do espaço cúbico do Hubble a cada segundo. Como os painéis solares do Hubble ocupam uma grande área de superfície, medindo aproximadamente 7×2 m, é mais provável que se deparem com um grande número desses projéteis.
Hoje, o Hubble enfrenta uma ameaça semelhante de pequenos fragmentos de detritos, como ocorreu logo após o lançamento. Enquanto partículas do tamanho de um mícron ainda estão sendo criadas hoje em dia, a atmosfera a essa baixa altitude, 547 km acima da superfície da Terra, também varre algumas delas.
No entanto, infelizmente, o risco de objetos maiores também está aumentando. Fragmentos de detritos que variam de 1 a 10 cm de tamanho são pequenos demais para serem catalogados e rastreados a partir do solo, mas possuem energia suficiente para destruir um satélite inteiro. Na altitude do Hubble, a probabilidade de colisão com um desses objetos dobrou desde o início dos anos 2000, passando de 0,15% de chance por ano para 0,3% hoje.
O Hubble vive onde mega-constelações planejam residir
Alguns satélites são lançados hoje sem a capacidade de mudar de órbita. Em vez de manobrar no final de sua vida, eles podem ser inseridos em altitudes relativamente baixas, de modo que, com o tempo, a atmosfera da Terra os puxe para queimar, incluindo a região que Hubble chama de lar.
Além disso, o número total de satélites operacionais sendo colocados nessa região parece pronto para aumentar rapidamente. Algumas constelações de Internet de banda larga, a maior das quais planeja conter milhares de satélites, têm como alvo essas alturas.
Segurança espacial na ESA
Para ajudar a impedir a acumulação de novos detritos através de colisões, o programa de Segurança Espacial da ESA está desenvolvendo tecnologias de ‘prevenção de colisões automatizadas’ que tornarão o processo de evitar colisões mais eficiente, automatizando os processos de decisão no terreno.
Mas e os detritos que já estão lá fora? Em um primeiro mundo, a ESA encomendou uma missão ativa de remoção de detritos que descartará com segurança um item de detritos atualmente em órbita. A missão ClearSpace-1 terá como alvo uma parte de foguete Vespa de 100 kg, deixada em órbita após o segundo voo do lançador Vega da ESA em 2013.
Com uma massa de 100 kg, o Vespa tem tamanho aproximado de um pequeno satélite. Sua forma relativamente simples e sua construção robusta o tornam um primeiro objetivo adequado, antes de avançar para capturas maiores e mais desafiadoras pelas missões de acompanhamento – eventualmente incluindo a captura de vários objetos.
Publicado em 02/05/2020 05h07
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