TEM SUJEIRA NO ESPAÇO!

Victor Felipe da Silva e Deidimar Alves Brissi

Recebido em: 03/05/2023 - Aceito em: 12/07/2023 - Publicado em: 20/09/2023

Pindorama Ciência - Ano 3 - Volume 3 - e2023003

victor.fdasilva@outlook.com

1. INTRODUÇÃO

Os impactos ambientais de uma sociedade como a nossa, extremamente ligada ao consumo e que polui o meio em que vive de forma inconsequente, podem ter efeitos catastróficos para sua própria existência. Dados da ONU (2023) apontam “que a humanidade gera cerca de 2,24 bilhões de toneladas de resíduos sólidos anualmente, dos quais apenas 55% são gerenciados em instalações controladas”. E ainda ONU (2023) destaca que “todos os anos, cerca de 931 milhões de toneladas de alimentos são perdidos ou desperdiçados e até 14 milhões de toneladas de resíduos plásticos entram nos ecossistemas aquáticos” e isso é ilustrado na figura 1.

Bauman (2007) destaca que “o lixo é o principal e comprovadamente o mais abundante produto da sociedade moderna de consumo” (p.17). Como o mundo globalizado hoje depende da comunicação, do compartilhamento de dados e futilidades, de recados urgentes e imediatos, de dados científicos, de espionagem e da delimitação de espaços e territórios, esse produto da sociedade de consumo tem reflexo inclusive no próprio espaço exterior e demorou a ser reconhecido como um problema.

De acordo com a Agência Espacial Europeia (European Space Agency – ESA) (2021) “desde o início da era espacial, em 4 de outubro de 1957, tem havido mais detritos espaciais em órbita do que satélites operacionais” (p.8, tradução nossa). Tal data remete, segundo Carvalho, Lima e Gonçalves (2021), ao primeiro satélite artificial colocado em órbita da Terra, o Sputnik-1 (p. 63), que foi projetado pelo engenheiro ucraniano Sergei Pavlovich Korolev, fomentado pela extinta União das Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS). Porém, a ideia de lixo espacial foi concebida somente no início dos anos 1960.

Figura 1. Poluição, Meio Ambiente. Fonte: PIXABAY (2023)

Como escrito em ESA (2021), “a primeira tomada de consciência do problema surgiu no início dos anos 1960, com base nas atividades iniciais de pesquisa realizadas nos Estados Unidos da América” (p.8, tradução nossa), mas demorou a tomar visibilidade internacional. Dez anos depois do primeiro lançamento surge o primeiro grande acordo em escala internacional, o Tratado do Espaço de 1967, que é, segundo Monserrat Filho e Salin (2003), “ainda hoje o principal código das atividades espaciais” (p. 264). No Brasil (1969), é o decreto nº 64.362, de 17 de abril de 1969. Contudo, ele não traz definição e regulamentação precisa sobre detritos espaciais, somente que os países participantes (BRASIL, 1969) “procederão à exploração de maneira a evitar os efeitos prejudiciais de sua contaminação” (p. 3379). Na verdade, Monserrat Filho (1998) destaca que “o termo ‘debris’ (lixo, dejeto, resto) ainda não consta de nenhum instrumento jurídico internacional” (p.13).

2. COLISÃO VIOLENTA

Desde o início da exploração espacial, o número de objetos classificados como detritos espaciais só aumenta a cada década. De acordo com Batista e Souza (2011) uma das formas de geração de detritos espaciais artificiais é o “desmembramento de foguetes, satélites ou plataformas espaciais que permaneceram em órbita, depois de se tornarem inativos” (p. 1).

Como medida de mitigação adotada, os órgãos envolvidos devem declarar todo objeto lançado ao espaço. A figura 2, disponibilizada pelo Relatório Anual do Ambiente Espacial (ESA, 2021, p.18) evidencia a progressão de objetos em todas as órbitas de forma gráfica, em número de objetos por década, para objetos maiores que 10 centímetros.

Figura 2. Classes de objetos em órbita da Terra catalogados por ano. Fonte: Adaptado de ESA (2021, p.18).

Mas monitorar um objeto de 10 centímetros exige esforço tecnológico, tem sentido acompanhar sua trajetória? A resposta é sim. Segundo a ESA, objetos deste tamanho podem acabar com uma missão lançada, visto que a energia cinética associada a um detrito espacial depende da velocidade ao quadrado da massa em movimento. Para efeito de cálculos, vamos supor uma esfera de 10 cm de diâmetro.

Pela fórmula do volume da esfera V = 4/3 πr³ e considerando a densidade do alumínio (d = 2698,9 kg/m³), é possível obter o valor de 1,412 kg de massa. Para um detrito espacial com velocidade orbital expressa por ESA de 15555,56 m/s, sua energia cinética, de acordo com a fórmula E = (m*v²)/2, seria de 170.834.666,0 Joules. A figura 3 ilustra o estrago que pode ser causado por um impacto com detritos espaciais, mesmo pequenos.

Figura 3. Buraco de colisão com detrito espacial. Fonte: Pixabay (2023).

Para efeito de comparação, em uma residência com seis pessoas, é gasto em média 50.000.000 Joules por dia de energia elétrica durante o verão. Se toda energia cinética do detrito espacial pudesse ser convertida em energia elétrica, seria capaz de sustentar o consumo elétrico dessa casa por 3,41 dias.

Caso essa mesma esfera fosse de ferro (d = 7850 kg/m^3 ), a energia cinética alcançaria 497.034.567 Joules e, com as mesmas ressalvas já apresentadas, seria possível manter essa casa em funcionamento por 9,94 dias.

3. O TEMPO DE REENTRADA NATURAL OU GIRANDO POR TEMPO INDETERMINADO

Veja o exemplo da Estação Internacional Espacial (Internacional Space Station – ISS): ela continua em órbita da Terra por conta de seus atuadores – motores responsáveis pela estabilização da órbita da ISS. Se não houvesse esses aparatos, ela reentraria na atmosfera em alguns anos. Os atuadores também participam de manobras para desviar a estação de lixos espaciais. Caso um objeto esteja na chamada Órbita Baixa da Terra (Low Earth Orbit – LEO), um impacto com a ISS colocaria a vida de seres humanos em risco. Até agora, já ocorreram manobras para evitar detritos espaciais e, em duas ocasiões, os tripulantes da ISS foram forçados a se abrigarem no módulo Soyuz. Houve também um impacto catalogado pela NASA/Canadian Space Agency, o qual ocorreu em um braço robótico da estação, denominado Canadarm2. Neste caso, não houve dano ao funcionamento. O resultado do fato foi uma abertura em seu revestimento encontrado em 12 de maio, durante inspeção de rotina. A figura 4 mostra o estrago feito.

Figura 4. Canadarm2 da ISS é atingido por detrito espacial. Fonte: NASA/Canadian Space Agency (2021)

Sucatas que estão a uma altura entre 160 km a 1000 km, na Órbita Baixa da Terra, decaem na atmosfera terrestre na chamada reentrada planetária, à medida que são atraídos pela gravidade e se desintegram por conta do arrasto atmosférico. O processo de reentrada pode demorar até 15 anos para acontecer, caso o detrito espacial esteja a uma altura de 600 km. Essa faixa de distância é utilizada principalmente para fins científicos e de sensoriamento remoto. O tempo de reentrada aumenta consideravelmente de acordo com a altura. Para ter uma ideia, objetos demorariam séculos para reentrar de forma natural na atmosfera terrestre, caso estejam a uma distância de 850 km ou superior.

Em órbitas acima de 1000 km, as chamadas Órbitas Médias da Terra (Medium Earth Orbits – MEO) e Órbita Geoestacionária (GEO), o detrito espacial pode permanecer por tempo indefinido e oferecer perigo, dado sua velocidade orbital, para constelações de GPS (Global Positioning System), satélites de comunicação e meteorológicos, os quais poderiam causar um efeito em cascata de colisões e interromper as comunicações terrestres.

LIXO INVISÍVEL

Um agravante apresentado pelo relatório são os eventos de fragmentação que geram cada vez mais detritos espaciais e colocam em risco satélites operantes. Para ilustrar este problema, o Relatório Anual do Ambiente Espacial (ESA, 2021, p.70) traz o número de eventos de fragmentação que ocorreram a cada ano desde a década de 60, como exposto na Figura 5.

Figura 5. Números de eventos de fragmentação por ano do evento. Fonte: Adaptado de ESA (2021, p.70).

Eventos de fragmentação já trazem números alarmantes, como expostos por Gomes e Souza (2011, p.27-28), um estágio do foguete Pegasus gerou uma nuvem com mais de 300.000 detritos maiores que quatro milímetros, dentre eles somente 700 objetos rastreáveis, ou o teste ASAT chinês, que criou mais de um milhão de objetos maiores que 1 milímetro e, dentre eles, somente 1.600 pedaços rastreáveis, ou ainda o teste ASAT russo, em 15 de novembro de 2021. Blinken (apud CROWLEY et al., 2021) diz que “o teste gerou até agora mais de 1.500 fragmentos orbitais rastreáveis e provavelmente gerará centenas de milhares de fragmentos orbitais menores.” (tradução nossa).

De acordo com a altitude que se encontra o objeto estudado, torna-se mais difícil o estudo de suas características físicas e de movimento. Carvalho, Lima e Gonçalves (2021) destacam que “na órbita baixa terrestre são conhecidas as órbitas individuais de todos os objetos maiores que 10 centímetros. Para peças menores, há apenas informações estatísticas limitadas”. (p.69).

O problema de rastreamento se complica na órbita geoestacionária, visto que somente os detritos de um metro são rastreáveis e demoram muito tempo para decair até sua reentrada na atmosfera terrestre, dado a distância que está posicionada. Sem saber onde estão, ou quando oferecem perigo, fica impossível de realizar manobras evasivas e o risco de colisão só aumenta.

A PERIGOSA CASCATA DE COLISÕES DOS LIXOS ESPACIAIS

De acordo com Klinkrad (2006, apud BATISTA; SOUZA, 2011) “em Julho de 1996, a primeira colisão entre dois objetos catalogados foi registrada”. Reforçando o perigoso efeito que Donald J. Kessler (1940) intitulou anos antes como Collisional Cascading.

A Síndrome de Kessler, como também é conhecida, pode gerar, de acordo com Medvedeva (2015) “uma situação em que a quantidade de detritos orbitais atinge o ponto onde os objetos começam a colidir aleatoriamente, criando colisões em cascata incontroláveis com consequências catastróficas” (p. 1, tradução nossa). A figura 6 traz a representação das órbitas terrestres abarrotadas de detritos espaciais.

Figura 6. Órbitas terrestres cheias de detritos espaciais. Fonte: Pixabay (2023).

Dentre as consequências, podemos listar desde a inutilização de determinadas órbitas terrestres, até a impossibilidade de lançamentos futuros, sem que haja prejuízo.

Ou seja, além de estarem transformando aos poucos o planeta em um grande lixão, os seres humanos estão inclusive o envolvendo em um saco de lixo espacial, como pode ser interpretado na figura 1 deste artigo.

REFERÊNCIAS

BAUMAN, Zygmunt. Vida líquida. Tradução Carlos Alberto Medeiros. Rio de Janeiro: Zahar, 2007.

BATISTA, A. C.; SOUZA, M. L. O. Uma breve discussão sobre a história, a geração e a propagação de detritos espaciais. In: WORKSHOP EM ENGENHARIA E TECNOLOGIA ESPACIAIS, 2. (WETE). Anais. São José dos Campos: INPE, 2011. Disponível em: http://www.inpe.br/wete/programacao.php. Acesso em 7 out. 2021.

CARVALHO, J.P.S.; LIMA, J. S.; GONÇALVES, C.M. POLUIÇÃO DO AMBIENTE ESPACIAL: O PROBLEMA DO LIXO NO ESPAÇO. Revista Scientia, v. 6, n. 2, p. 61-80. Salvador, 2021. Disponível em: https://www.revistas.uneb.br/index.php/scientia/article/view/10218. Acesso em 27 set. 2021.

CROWLEY, M. et al. Debris From Test of Russian Antisatellite Weapon Forces Astronauts to Shelter. NYTIMES, 2021. Disponível em: https://www.nytimes.com/2021/11/15/science/russia-anti-satellite-missile-test-debris.html. Acesso em 17 nov. 2021.

ESA. ESA’s Annual Space Environment Report, Darmstadt, Germany: ESA, 2021. Disponível em: https://www.sdo.esoc.esa.int/environment_report/Space_Environment_Report_latest.pdf. Acesso em 12 out. 2021.

GOMES, M. L. M.; SOUZA, M. L. O. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE DETRITOS ESPACIAIS. São José dos Campos; 2011. p.215. Disponível em: http://mtc-m16d.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m19/2011/09.27.17.43/doc/Mariany%20Ludgero%20Maia%20Gomes.pdf. Acesso em 23 nov. 2021.

MEDVEDEVA, Anastasia. Space Debris Remediation: an International Relations Approach. A Master’s Thesis submitted for the degree of “Master of Science”. IN: MSc Program Environmental Technology & International Affairs, 2015. Disponível em: https://repositum.tuwien.at/handle/20.500.12708/2159. Acesso em 03 set. 2023.

MONSERRAT FILHO, J. Introdução ao Direito Espacial – Rio de Janeiro: Editora Sbda. 1998.

MONSERRAT FILHO, J.; SALIN, A, P.. O Direito Espacial e as hegemonias mundiais. Estudos Avançados, v. 17 n. 47. p. 261-271, 2003. Disponível em: https://www.revistas.usp.br/eav/article/view/9914/11486. Acesso em 27 set. 2021.

NASA/Canadian Space Agency (2021) - https://www.asc-csa.gc.ca/eng/iss/news.asp#20210528

ONU (2023). Disponível em: https://news.un.org/pt/story/2023/03/1812152. Acesso em 03 set. 2023.

Pixabay (2023). Disponível em: https://pixabay.com/pt/illustrations/lixo-espacial-detritos-espaciais-11644/. Acesso em 03 set. 2023.

Pixabay (2023). Disponível em: https://pixabay.com/pt/photos/lixo-espacial-detritos-espaciais-11648/. Acesso em 03 set. 2023.

Pixabay (2023). Disponível em: https://pixabay.com/pt/illustrations/polui%C3%A7%C3%A3o-meio-ambiente-dia-da-terra-7899892/. Acesso em 03 set. 2023.

COMO REFERENCIAR ESTE ARTIGO:

Da Silva, Victor Felipe. BRISSI, Deidimar Alves. TEM SUJEIRA NO ESPAÇO!. Pindorama Ciência: v.03, e20230003, 2023. Disponível em: http://editorapindorama.com.br/pindoramaciencia/artigos/2023_tem_sujeira_no_espaco/index.html/. Acesso em: xx/xx/2023.