Como a órbita baixa da Terra se transforma em uma pilha de lixo

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

A trilha de lixo do homem há muito se estende além do planeta, no espaço. Enquanto ativistas e políticos decidem o que fazer com o lixo doméstico na Terra, toneladas de equipamentos que foram usados estão se acumulando em órbitas.

Vamos descobrir do que são feitos os despejos espaciais, onde estão localizados e se detritos "celestiais" podem cair sobre nossas cabeças (spoiler: isso já aconteceu).

Que tipo de lixo está voando no espaço

A era espacial começou com o lançamento do primeiro satélite artificial em 1957. Desde então, a humanidade lançou muitos foguetes e colocou quase 11.000 satélites em órbita. Nos últimos anos, o número de missões espaciais aumentou dramaticamente. Agora, o espaço próximo à Terra está sendo explorado não apenas por estados - empresas privadas e organizações sem fins lucrativos se juntaram ao negócio. A carga nas órbitas está crescendo.

Como o número de objetos no espaço próximo à Terra mudou

No entanto, os satélites, como qualquer outra técnica, quebram e se tornam obsoletos. Eles são substituídos por novos dispositivos, e os dispositivos com falha são forçados a viver suas vidas em órbita na forma de sucata. Nos arredores próximos e distantes de nosso planeta, apareceram "lixões".

Todos os objetos técnicos inoperáveis e seus fragmentos são classificados como lixo espacial. A maior parte dele são estágios de foguetes gastos, satélites antigos e seus fragmentos. Apesar dos constantes lançamentos de novos dispositivos, satélites em funcionamento em órbita são muito menos do que "desperdício". Segundo estimativas da Agência Espacial Europeia (ESA), existem 128 milhões de minúsculos destroços no espaço próximo da Terra, cujo tamanho não ultrapassa um centímetro, 900 mil fragmentos de 1 a 10 cm e 34 mil - mais de 10 cm. Para comparação: existem apenas 3 satélites de trabalho, 9 milhares.

A humanidade usa mais ativamente a órbita terrestre baixa (200-2000 km acima do nível do mar). Esta parte do espaço sideral é a mais "densamente povoada" e, ao mesmo tempo, a "mais suja". A uma altitude de 650-1000 km, o primeiro "lixão" está localizado - veículos antigos, destroços de vários tamanhos e satélites militares com instalações nucleares "ao vivo" aqui. Essas alturas para o armazenamento de objetos potencialmente perigosos não foram escolhidas por acaso: podem durar cerca de dois mil anos. O segundo "local de teste" oficial está localizado a uma altitude de cerca de 36 mil km - todos os satélites que serviram da órbita geoestacionária são enviados para lá.

No entanto, os detritos espaciais "voam" não apenas em locais especialmente designados para isso. Uma colisão com destroços no espaço próximo à Terra pode acontecer em qualquer lugar, porque é quase impossível prever o movimento de pequenas partículas. Mas é realmente possível desviar de grandes fragmentos - a maioria deles está sendo observada pelas agências espaciais mundiais. Se nos próximos anos empresas como a SpaceX, OneWeb e Amazon implantarem milhares de satélites de comunicação sobre a Terra, os especialistas terão que monitorar o movimento em órbitas com muito mais cuidado para evitar acidentes.

Quem acompanha os destroços no espaço

De acordo com a ESA, as redes de observação espacial rastreiam regularmente apenas 28.000 detritos particularmente grandes. A Rede de Vigilância Espacial dos EUA é um dos principais serviços de análise de trajetória de detritos espaciais. Os especialistas mantêm um catálogo onde objetos maiores que 5 a 10 centímetros da órbita baixa da Terra e detritos a partir de 30 centímetros localizados perto do geoestacionário são trazidos.

Nos Estados Unidos, existem outros centros que coletam e processam dados não apenas sobre "resíduos", mas também sobre dispositivos operacionais. Suas geolocalização são publicadas em domínio público no recurso Space Track, e no Twitter do 18º Esquadrão de Controle Espacial, você pode aprender sobre a destruição de certos veículos. Com base nessas informações, foi criado um mapa online Stuff in Space, que mostra em tempo real a posição de satélites (pontos vermelhos), corpos de foguetes (azul) e detritos espaciais (cinza). O mapa é atualizado todos os dias e demonstra claramente a estreita "relação" entre os dispositivos operacionais e o "desperdício".

Os países da Europa, Rússia e China também estão observando movimentos em "trilhas" espaciais usando telescópios ou radares geoestacionários. As colisões em órbita são raras, graças aos serviços que calculam a probabilidade de acidentes.

De onde vêm os detritos espaciais?

Apesar do fato de que as colisões no espaço são raras, elas afetam seriamente o crescimento de "lixeiras celestiais". Um dos acidentes espaciais mais sérios ocorreu em 2009: o satélite de comunicações americano Iridium e o aparelho militar russo inoperante "Kosmos-2251" não puderam se dispersar. Seu "encontro" deu origem a uma grande nuvem de pequenos destroços e mais de 1,5 mil grandes fragmentos, que até hoje permanecem no espaço próximo à Terra.

Os pesquisadores consideram as explosões o principal motivo para a formação de detritos espaciais. Na maioria das vezes ocorrem devido ao vazamento ou aquecimento do combustível, que permanece nos tanques dos estágios superiores já gastos, nos últimos estágios dos foguetes e satélites. O equipamento explode devido a falhas de projeto ou ao impacto do ambiente hostil. Por exemplo, em 2018 nas fases superiores russas e americanas, "Fregat" e "Centauro" caíram em órbita, em 2012 nosso "Briz-M" foi espalhado em fragmentos. Em março de 2021, um antigo satélite meteorológico dos EUA explodiu e, há um ano, um estágio do foguete soviético Cyclone-3, que estava próximo à Terra há 29 anos, se transformou em 75 fragmentos à deriva.

Testes de armas anti-satélite deixam um grande rastro de destroços. Em 2007, a China destruiu seu próprio Fengyun-1C com um míssil de médio alcance a uma altitude de 865 km. Formado cerca de 3,5 mil objetos de grande porte e um número incontável de fragmentos de até 5 centímetros. Em 2019, a Índia também disparou um foguete contra seu satélite - cerca de 400 destroços espalhados em órbitas que variam de 200 a 1600 km.

Os especialistas da ESA analisaram mais de 560 casos de destruição do dispositivo. Como eles observam, existem outras razões para a formação de detritos espaciais em órbitas. Muitas vezes, algumas de suas partes são desconectadas do aparelho, ele é destruído por imperfeições na estrutura ou falha ao interagir com a atmosfera terrestre.

Razões para a destruição da nave espacial

Em 2020, especialistas da RS Componentes analisaram qual das potências espaciais ocupava o espaço com mais força do que outras. Descobriu-se que a maior parte dos destroços rastreados hoje pertence à Rússia e aos países da CEI - 14.403 fragmentos. Em segundo lugar estão os Estados Unidos (8734), em terceiro - China (4688).

Por que os despejos espaciais são perigosos

Os satélites modernos são equipados com proteção contra micrometeoritos e detritos espaciais, mas a "armadura" nem sempre salva. Os destroços da explosão continuam a se mover em uma velocidade inicial. Como não há força de atrito perceptível no espaço e a gravidade usual não atua, eles praticamente não diminuem a velocidade.

Sua velocidade pode chegar a 8-10 km / s, o que é quase sete vezes mais rápido do que uma bala. Os golpes dos fragmentos mais lentos também podem ser fatais. Peças com mais de 10 cm de tamanho são capazes de destruir aeronaves completamente. Colisões com fragmentos de mais de 1 cm atrapalham o funcionamento da espaçonave ou causam explosões de objetos inoperantes. Partículas milimétricas na maioria dos casos deixam rachaduras e lascas nos invólucros.

Em 2016, um pequeno entulho do tamanho de uma partícula de poeira deixou uma marca de 7 mm no vidro da janela do ISS. As colisões com quaisquer fragmentos de entulho são perigosas para a estação espacial, pois ela se move em órbita a uma velocidade de mais de 7,6 km / s. A ISS realiza manobras evasivas regularmente e corrige sua órbita: os painéis anti-meteoritos não são capazes de proteger a tripulação em uma colisão com grandes destroços. Às vezes, os cosmonautas são forçados a evacuar a estação e aguardar o momento de uma abordagem perigosa aos detritos espaciais na espaçonave Soyuz, a fim de deixar rapidamente a “nave que está afundando”, se necessário.

A maioria das manobras da espaçonave são feitas para evitar "encontros" com escombros. Essas ações custam caro. Os especialistas passam horas calculando riscos e planejando uma nova trajetória. No momento da manobra consome combustível, que você deve levar "de reserva", e os aparelhos "ficam parados" - eles não transmitem os dados necessários aos pesquisadores.

Para quem está na Terra, os detritos espaciais não representam uma ameaça séria. Pequenos dispositivos conseguem queimar na atmosfera, enquanto grandes partes gastas de foguetes ou satélites, via de regra, são baixadas ao longo de uma determinada trajetória para o oceano Pacífico ou para territórios desabitados no Cazaquistão. Apenas uma vez os detritos espaciais produzidos pelo homem atingiram uma pessoa. Em 1997, um naufrágio de um veículo de lançamento Delta II americano caiu sobre Lottie Williams, residente de Oklahoma. A menina ficou desapontada ao saber que não era um pedaço de uma estrela que caiu em seu ombro, mas um fragmento de um tanque de combustível.

O consultor científico da NASA, Donald Kessler, fez uma previsão desagradável em 1978. Posteriormente, o fenômeno descrito por ele foi denominado "síndrome de Kessler". Segundo o astrofísico, um dia a concentração de "resíduos" no espaço aumentará tanto que o número de acidentes começará a crescer de forma descontrolada. Os destroços se chocarão contra a aeronave e serão despedaçados e "atacarão" outros objetos. Pilhas de sucata tornarão as órbitas inferiores inutilizáveis e um cinturão de lixo aparecerá ao redor da Terra, uma reminiscência dos anéis de Saturno. Alguns especialistas acreditam que a concentração crítica de objetos feitos pelo homem em órbita já foi atingida.