Detritos espaciais: avaliar o risco

21 Março 2005

Avaliar o risco que os detritos espaciais representam para as sondas e para os satélites operacionais é um desafio e depende de a que ponto estamos preocupados com uma eventual colisão quer com um detrito conhecido e cuja trajectória se conhece, quer com um objecto desconhecido. Pelo menos, os objectos conhecidos são bem conhecidos. Neles se incluem antigas sondas, outros satélites, estruturas de foguetões e grandes fragmentos de destruições anteriores.

"É agora prática comum que os satélites que orbitam próximo da Terra transportem uma reserva de combustível apenas para efectuar as manobras de evasão durante a vida útil da sonda," revela o Dr. Heiner Klinkrad, um especialista em detritos do ESOC em Darmstadt, Alemanha.

Objectos pequenos, grande ameaça

No entanto, avaliar o risco derivado de detritos ou meteoróides mais pequenos é uma questão totalmente diferente, já que é difícil ou impossível detectá-los.

Os pequenos detritos vão desde partículas microscópicas de poeira, que são relativamente inofensivas, até objectos com cerca de 1 cm de diâmetro. Estes últimos são uma ameaça, mas os escudos de protecção, incluindo a tecnologia Whipple Shield, são suficientemente fortes para os vencer. Contudo, os escudos de protecção só podem ser utilizados em algumas missões, tais como a Estação Espacial Internacional (ISS).

Objectos mortíferos com diâmetro de 1 a 10 cm

Os objectos com dimensões de 1 a 10 cm são a verdadeira preocupação. Estes são demasiado pequenos e numerosos para serem detectados individualmente mas podem danificar ou destruir qualquer satélite que atingirem.

Para avaliar o risco no intervalo fatal de 1 a 10 cm, os cientistas da ESA e de outras organizações espaciais utilizam software e modelos de probabilidade sofisticados. O risco é calculado com base na área de secção transversal do satélite, na sua altitude orbital e trajectória de voo, e noutros factores.

Por exemplo, para um satélite com uma área de secção transversal de 100 m2 (incluindo os painéis solares) a orbitar a 400 km de altitude, o tempo médio entre impactos com um detrito de 10 cm foi calculado como sendo de aproximadamente 15 000 anos.

A colisão acontece uma vez em cada década

Embora este número pareça à primeira vista suficientemente confortável para qualquer satélite, a verdade é que existem muitos satélites em órbita. "Se calcularmos a área de perfil combinado de todos os satélites em órbita, chegamos à conclusão que o tempo médio entre as colisões destrutivas é de cerca de 10 anos," afirma Klinkrad.

Considerando que mesmo a colisão com um único detrito de 10 cm pode destruir um satélite de muitos milhões de euros ou atingir a ISS (tripulada), um risco de apenas um impacto por década torna-se de repente muito sério.

As colisões destrutivas acontecem de facto

Em 1993, a primeira missão de manutenção descobriu um buraco de 1 cm de diâmetro numa antena de alto ganho montada no Telescópio Espacial Hubble.

Em Julho de 1996, o satélite de reconhecimento militar francês Cerise foi atingido e gravemente danificado por, ironicamente, um fragmento da explosão de mudança de órbita de um Ariane catalogado; uma secção de 4,2 metros do braço de estabilização por gradiente de gravidade ficou despedaçada.

Dar-se-ão mais colisões na presente década? Ninguém pode prever com certeza, mas é obviamente necessário tomar medidas no sentido da atenuação dos efeitos das colisões.

Investigação de detritos espaciais da ESA

Paralelamente ao desenvolvimento de um sistema de aviso de detritos no ESOC, a investigação sobre detritos espaciais da ESA é efectuada no Centro Europeu de Investigação e Tecnologia Espaciais (ESTEC), Holanda, concentrando-se principalmente no segmento espacial. As actividades incluem:

  • Desenvolvimento e colocação de detectores de impacto
  • Desenvolvimento e teste de modelos de protecção
  • Apoio na verificação dos modelos de protecção
  • Análise de impacto nas estruturas recuperadas
  • Avaliação de danos resultantes da colisão

A ESA não é a única organização a investigar os detritos espaciais. O Dr. Toshiya Hanada, Professor Associado do Departamento de Engenharia Aeroespacial e Mecânica da Universidade de Kyushu, perto de Fukuoka, Japão, está a trabalhar no desenvolvimento de sensores ópticos, capazes de detectar sinais de colisão nos painéis solares dos satélites, e na modelação do campo de detritos.

A equipa de investigação do Dr. Hanada dedica uma atenção especial a orbitas geo-síncronas. "Desenvolvemos um modelo evolutivo de detritos espaciais para órbitas geo-síncronas e efectuámos testes de impacto a baixa velocidade, inferior a 1,5 km/s, com vista a modelar estes impactos no satélite na órbita GEO [Geosynchronous Earth Orbit]," afirmou.

Decididamente, o problema dos detritos despertou a atenção ao nível global.

Software de avaliação de riscos disponível

De regresso ao ESOC, o Dr. Klinkrad explica o software de avaliação de riscos que a ESA e uma equipa contratada desenvolveram. Chama-se DRAMA (Avaliação de Riscos dos Detritos e Análise da atenuação dos seus efeitos) e está disponível gratuitamente para a comunidade espacial, podendo ser utilizado para avaliar o risco de impactos catastróficos numa missão específica.

Apesar destas ferramentas, é pouco provável que a situação dos detritos espaciais melhore, a não ser que sejam tomadas medidas sistemáticas, coordenadas e concentradas no sentido de atenuar os riscos que são agora claramente compreendidos.

Os operadores dos satélites devem evitar a destruição deliberada ou involuntária da sonda, incluindo colisões ou explosões involuntárias ou deliberadas, já que estas constituem a maior fonte de detritos mortíferos não detectáveis.

Nota do editor:

A terceira e última parte da série sobre detritos espaciais, "Atenuação e conjuntura para um código de conduta," examinará as propostas actuais para atenuação dos detritos espaciais através de medidas que, com custos reduzidos, contribuem significativamente para a protecção do ambiente espacial para utilização futura.

A terceira parte será publicada no princípio de Abril, antes da 4ª Conferência Europeia sobre Detritos Espaciais, que terá lugar no ESOC, em Darmstadt, Alemanha, entre 18 e 20 de Abril de 2005. Para se inscrever, consultar o programa e obter informações adicionais, aceda ao link da conferência à direita no topo.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.