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Próximo grande problema ambiental do mundo pode vir do espaço

Para evitar que se tornem lixo espacial, operadores de satélites enviam espaçonaves para que se queimem na atmosfera no final das suas missões.

Imagem: Shutterstock

Bem cedo em uma manhã de domingo, em setembro de 2024, uma equipe de 12 pesquisadores privados de sono e com jet lag se reuniu no aeroporto mais remoto do mundo. Na Ilha de Páscoa, a cerca de 3.750 quilômetros da costa do Chile, eles se preparavam para uma perseguição única: uma corrida para capturar os últimos momentos de um satélite enquanto ele caía do espaço e se transformava em cinzas no céu.

A espaçonave em questão era a Salsa, um dos quatro satélites que faziam parte da constelação Cluster da Agência Espacial Europeia (ESA). Salsa e seus satélites companheiros estudavam o campo magnético da Terra desde o início dos anos 2000, mas sua missão agora havia chegado ao fim.

Meses antes, a espaçonave havia sido colocada em uma espiral de morte que culminaria em uma desintegração flamejante a cerca de mil milhas da costa da Ilha de Páscoa, na alta atmosfera da Terra.

Segundo o MIT Techology Review, agora os cientistas estavam prontos para capturar essa reentrada enquanto acontecia. Equipados com cálculos precisos de trajetória provenientes do controle terrestre da ESA, os pesquisadores decolaram em um jato executivo alugado, com 25 câmeras e espectrômetros montados nas janelas.

A esperança era que pudessem reunir informações valiosas sobre os processos físicos e químicos que ocorrem quando os satélites se queimam enquanto caem para a Terra no final de suas missões.

Lixo espacial

Os pesquisadores conseguiram monitorar a reentrada do Cluster Salsa de um jato executivo alugado. Esse tipo de estudo está se tornando cada vez mais urgente. Há cerca de 15 anos, menos de mil satélites orbitavam nosso planeta. Agora, o número subiu para cerca de 10 mil, e com o aumento das constelações de satélites como o Starlink, espera-se que esse número aumente dez vezes até o final desta década. Permitir que esses satélites se queimem na atmosfera no final de suas vidas ajuda a manter a quantidade de lixo espacial ao mínimo.

Mas isso também deposita cinzas de satélites nas camadas médias da atmosfera da Terra. Essa cinza metálica pode prejudicar a atmosfera e potencialmente alterar o clima. Os cientistas ainda não sabem o quão sério o problema pode se tornar nas próximas décadas.

As cinzas das reentradas contêm substâncias prejudiciais à camada de ozônio. Estudos de modelagem mostraram que alguns de seus componentes também podem resfriar a estratosfera da Terra, enquanto outros podem aquecê-la. Alguns temem que as partículas metálicas possam até interferir no campo magnético da Terra, obscurecer a visão de satélites de observação da Terra e aumentar a frequência de tempestades.

“Precisamos entender que tipo de física acontece lá em cima”, diz Stijn Lemmens, analista sênior da ESA que supervisionou a campanha. “Se houver mais objetos [reentrando], haverá mais consequências.”

Uma comunidade de cientistas atmosféricos espalhados por todo o mundo aguarda os resultados dessas medições, esperando preencher lacunas significativas em seu entendimento.

A reentrada do Salsa foi apenas a quinta campanha de observação desse tipo na história da exploração espacial. As campanhas anteriores, no entanto, acompanharam objetos muito maiores, como um estágio superior de 19 toneladas de um foguete Ariane 5.

O Cluster Salsa, com 550 quilos, era bem pequeno em comparação. E isso o torna de interesse especial para os cientistas, porque são espaçonaves desse tamanho que estarão cada vez mais lotando a órbita da Terra nos próximos anos.

O lado negativo das megaconstelações

A maior parte do crescimento previsto no número de satélites deve vir de satélites aproximadamente do mesmo tamanho que o Salsa: membros individuais de megaconstelações, projetados para fornecer serviços de internet com boa velocidade e latência para qualquer pessoa, em qualquer lugar.

O Starlink da SpaceX é o maior desses. Com cerca de 6,5 mil satélites atualmente, espera-se que a frota cresça para mais de 40 mil em algum momento na década de 2030. Outras megaconstelações, incluindo o Amazon Kuiper, E-Space (baseada na França) e os projetos chineses G60 e Guowang, estão em desenvolvimento. Cada uma delas pode incluir vários milhares de satélites, ou até dezenas de milhares.

Os desenvolvedores de megaconstelações não querem que suas espaçonaves fiquem em órbita por duas ou três décadas, como suas contrapartes financiadas pelo governo. Eles querem substituir esses roteadores de internet em órbita por tecnologias mais novas e melhores a cada cinco anos, enviando os antigos de volta para a atmosfera para se queimarem.

Os foguetes necessários para lançar todos esses satélites emitem seu próprio coquetel de contaminantes (e seus estágios superiores também terminam sua vida queimando na atmosfera).

A quantidade de detritos espaciais que se vaporiza na atmosfera da Terra mais do que dobrou nos últimos anos, diz Jonathan McDowell, astrônomo do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, que construiu uma segunda carreira como principal rastreador de detritos espaciais.

“Antigamente víamos cerca de 50 a 100 estágios de foguetes reentrando todo ano”, diz ele. “Agora estamos vendo 300 por ano.”

Em 2019, cerca de 115 satélites se queimaram na atmosfera. Em novembro de 2024, o número já havia batido um novo recorde com 950 reentradas de satélites, diz McDowell.

A massa de lixo espacial se vaporizando continuará a crescer de acordo com o tamanho das frotas de satélites. Até 2033, ela pode chegar a 4.000 toneladas por ano, de acordo com estimativas apresentadas em um workshop chamado “Protegendo a Terra e o Espaço Exterior do Descarte de Espaçonaves e Detritos”, realizado em setembro na Universidade de Southampton, no Reino Unido.

Crucialmente, a maior parte da cinza produzida por essas reentradas ficará suspensa no ar da mesosfera e estratosfera por décadas, talvez séculos. Mas adquirir dados precisos sobre a queima de satélites é quase impossível, porque ocorre em uma região muito alta para balões meteorológicos medirem e muito baixa para instrumentos a bordo de satélites em órbita. O mais próximo que os cientistas podem chegar é a detecção remota dos últimos momentos de um satélite.

Mudança química

Nenhum dos pesquisadores a bordo do jato executivo, que se transformou em laboratório científico e decolou da Ilha de Páscoa em setembro, viu o momento em que o Cluster Salsa se transformou em uma bola de fogo acima das águas profundas e escuras do Oceano Pacífico. Contra a luz brilhante do dia, a explosão fugaz apareceu tão vívida quanto uma lua cheia ao meio-dia.

As janelas do avião estavam cobertas com tecido escuro (para evitar que a luz refletida de dentro distorcesse as medições), permitindo apenas que as lentes das câmeras espreitassem, diz Jiří Šilha, CEO da Astros Solutions, uma empresa de conscientização situacional espacial com sede na Eslováquia, que coordenou a campanha de observação.

“Estávamos a cerca de 300 quilômetros de distância quando aconteceu, longe o suficiente para evitar ser atingidos por qualquer detrito restante”, diz Šilha. “É tudo muito rápido. O objeto reentra a uma velocidade muito alta, cerca de 11 quilômetros por segundo, e se desintegra a 80 a 60 quilômetros acima da Terra.”

Os instrumentos coletaram medições da desintegração na parte visível e no infravermelho próximo do espectro da luz, incluindo observações com filtros especiais para detectar elementos químicos como alumínio, titânio e sódio. Os dados ajudarão os cientistas a reconstruirem o processo de ruptura do satélite, determinando as altitudes nas quais a queima ocorre, as temperaturas em que ela acontece e a natureza e quantidade dos compostos químicos liberados.

As cinzas remanescentes do Cluster Salsa já começaram a sua lenta deriva pela mesosfera e estratosfera — as camadas atmosféricas que se estendem a altitudes de 50 a 85 quilômetros e de 20 a 50 quilômetros, respectivamente. Ao longo de sua descida, que pode durar décadas, essas partículas de cinza interagirão com os gases atmosféricos, causando problemas, diz Connor Barker, pesquisador em modelagem química atmosférica na University College London e autor de um inventário de poluição do ar gerada por satélites publicado no início de outubro na revista Scientific Data.

Corpos de satélites e estágios de foguetes são feitos principalmente de alumínio, que queima e se transforma em óxido de alumínio, ou alumina — uma substância branca e em pó conhecida por contribuir para a destruição da camada de ozônio. A alumina também reflete a luz solar, o que significa que pode alterar a temperatura das camadas atmosféricas mais altas.

“Em nossas simulações, começamos a ver um aquecimento ao longo do tempo das camadas superiores da atmosfera, o que tem vários efeitos subsequentes para a composição atmosférica”, diz Barker.

Por exemplo, alguns modelos sugerem que o aquecimento pode adicionar umidade à estratosfera. Isso pode esgotar a camada de ozônio e causar mais aquecimento, o que, por sua vez, causaria mais destruição do ozônio.

Impacto na Terra?

O que exatamente isso significa para a vida na Terra? Neste momento, ninguém tem certeza. Estudos focando em vários componentes do coquetel de poluição do ar originado pela atividade de satélites e foguetes estão sendo publicados de forma constante.

Barker diz que a modelagem computacional coloca a contribuição atual da indústria espacial para a destruição do ozônio em apenas 0,1%. Mas o quanto essa participação vai crescer daqui a 10, 20 ou 50 anos, ninguém sabe. Há muitas incertezas nessa equação, incluindo o tamanho das partículas — que afetará o tempo que elas vão levar para afundar — e a proporção de partículas para subprodutos gasosos.

“Temos que decidir, como sociedade, se priorizamos reduzir o tráfego espacial ou reduzir as emissões”, diz Barker. “Muitas dessas taxas aumentadas de reentrada são porque a comunidade global está fazendo um ótimo trabalho em limpar os detritos da órbita baixa da Terra. Mas realmente precisamos entender o impacto ambiental dessas emissões para decidir qual é a melhor maneira de a humanidade lidar com todos esses objetos no espaço.”