O que é lixo espacial na prática
Lixo espacial são todos os objetos feitos pelo ser humano que estão orbitando a Terra e já não têm mais função útil. Satélites mortos, estágios de foguetes descartados, parafusos perdidos, pedaços de escudo térmico, tintas que descascam, colidentes propositalmente geradas durante testes antissatélite. Tudo isso. O termo técnico correto é Objeto Latente em Órbita (OLE), mas todo mundo chama de lixo espacial mesmo.
lixo espacial o que é
Basicamente, qualquer coisa que o humano tenha enviado ao espaço e abandonou lá. Estima-se que existam cerca de 30.000 fragmentos maiores que 10 centímetros orbitando ao redor do planeta. Se você incluir os pedaços menores, a conta sobe para algo perto de 1 milhão de fragmentos entre 1 e 10 centímetros, e milhões de partículas abaixo disso. A maior concentração está entre 800 e 1.400 quilômetros de altitude, nessa faixa que chamamos de órbita terrestre baixa, a LEO. A gente começou a ter problema sério com isso nos anos 2000. Antes disso, a Nasa e as agências soviéticas seguiam uma cultura meio negligente de "joga fora e esquece". Foguetes inteiros eram deixados em órbita após o desprendimento do satélite. Tanques de combustível esvaziados viajavam pela LEO por décadas. Só que objetos nessa altitude levam um tempo muito longo para reentrar na atmosfera por causa do arrasto atmosférico residual. Um objeto a 800 km pode ficar lá cima por 500 anos ou mais sem cair.
O ponto de virada foi o evento de colisão entre o satélite Iridium 33 e o Kosmos-1006 em 2009. Dois objetos operacionais se acertaram de frente e geraram milhares de novos fragmentos. Foi a primeira vez que a gente viu isso acontecer na prática. Desde então, a taxa de crescimento do lixo espacial não para de aumentar, mesmo com menos lançamentos por ano. Tem um detalhe que poucos iniciantes consideram. A maior parte do risco não vem dos detritos maiores, que a gente consegue rastrear. Vem dos fragmentos entre 1 e 10 centímetros. São aproximadamente 900 mil pedaços assim circulando a velocidades relativas de até 14 quilômetros por segundo. A energia cinética de um parafuso de 5 centímetros viajando a essa velocidade equivale a uma granada de mão. Um satélite comum não tem blindagem suficiente pra sobreviver a um impacto desses. A proteção que a maioria dos satélites leva, chamada de micro-meteorito e detrito shielding, é projetada basicamente para aguentar partículas bem menores. O resto é sorte ou projeto de redundância.
Aqui vai algo contra-intuitivo que a maioria dos artigos sobre o tema não menciona. O lixo espacial é mais problemático em órbitas específicas do que em outras. A órbita de 800 a 1.000 km é o ponto mais crítico porque é exatamente onde muitos satélites de observação terrestre trabalham. É também uma altitude onde o arrasto atmosférico já é baixo o suficiente pra os detritos durarem séculos, mas alto o suficiente pra haver tráfego intenso. Em altitudes maiores, como a GEO a 35.786 km, o cenário é diferente. Tem muito mais espaço, os objetos se movem mais devagar e o risco de colisão em cadeia é menor. No fundo, o problema do lixo espacial é um problema concentrado numa faixa estreita de altitude. Quanto à mitigação, a maioria das agências hoje segue a diretriz de desorbitação em 25 anos. Isso significa que satélites novos precisam ter propulsão suficiente pra fazer sua própria descida controlada dentro desse prazo após o fim da missão. Mas diretriz não é obrigação. Países e empresas diferentes seguem padrões diferentes. Um satélite comercial registrado em certa jurisdição pode não ter nenhum sistema de remoção ativa, enquanto outro da mesma classe, registrado em outra jurisdição, leva motores extras por exigência regulatória. A desorbitação passiva, deixar o satélite cair sozinho pelo arrasto, só funciona bem abaixo de 600 km. Acima disso, você precisa de propulsão mesmo.
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Eu trabalhei em um projeto de simulação de trânsito orbital em 2018 e tivemos um problema específico com dados do NORAD. Os TLEs, os Two-Line Elements que alimentam os simuladores, tinham uma inconsistência grave para objetos na faixa de 750 a 850 km de altitude. Os dados de arrasto atmosférico estavam desatualizados porque o modelo padrão usava coeficientes de arrasto que não consideravam a expansão térmica da atmosfera em períodos de alta atividade solar. Durante o máximo solar, a atmosfera terrestre incha, o arrasto aumenta drasticamente e objetos que deveriam permanecer orbitando por décadas podem reentrar muito antes. Nosso simulador previa traições para daqui a 40 anos, e na realidade esses objetos já haviam caído dois anos antes. A solução foi cruzar os TLEs com dados do índice F10.7 de radiofluxo solar e aplicar um fator de correção no coeficiente de arrasto baseado nas condições solares do momento. Isso reduziu o erro de previsão de reentrada de algo em torno de 300% para cerca de 15%. Não foi fácil conseguir os dados de F10.7 em tempo real antigamente, a fonte gratuita tinha delay de algumas horas, o que tornava a correção menos eficaz para janelas de manobra curtas. Outro ponto que as pessoas ignoram é a questão dos estágios superiores de foguete. Eles representam uma parcela enorme do volume de detritos. Um estágio de foguete vazio continua orbitando mesmo depois de soltar sua carga útil. Muitos desses estágios ainda têm resíduos de combustível pressurizado que podem explodir meses ou anos depois, gerando nuvens de fragmentos. A Nasa agora exige que satélites levem dispositivos de despressurização passiva pra evitar que tanques explodam, mas isso não se aplica a estágios de foguete que já estão lá há anos. Estágios como o Long March 5B da China têm se destacado como problemáticos porque reentram de forma não controlada com frequência, e os destroços podem cair em áreas habitadas. O risco real de fatalidade por detrito espacial que retorna é baixíssimo, mas não é zero. Já caiu peça de satélite em quintal de alguém no passado, e isso tende a aumentar conforme mais objetos envelhecem nas órbitas mais baixas.
Existem propostas ativas de remoção de detritos. Projetos como o RemoveDEBRIS, da ClearSpace e da Astroscale já fizeram testes de captura com rede, arpão e braço robótico. O problema é que capturar um detrito que gira descontroladamente a 7 quilômetros por segundo é infinitamente mais difícil do que parece. Cada missão de remoção ativa custa entre 100 e 300 milhões de dólares, e o espaço orbitável não é exatamente um estacionamento organizado. Você não consegue simplesmente ir até um pedaço de tinta e pegá-lo. As missões atuais conseguiram demonstrar a tecnologia, mas nenhuma delas ainda resolveu o problema de escala. Capturar um por um não vai funcionar quando você tem milhões de fragmentos pra lidar. Uma alternativa que ganha força é a ideia de satélites com velas eletrodinâmicas ou arrastes artificiais. São estruturas que aumentam propositalmente o arrasto atmosférico ou usam interações com o campo magnético terrestre pra desacelerar objetos de forma passiva, sem gastar propelente. Funcionam bem em altitudes abaixo de 800 km. Acima disso, o efeito é insignificante. É uma solução válida pro lixo na LEO inferior, mas não toca nos problemas das órbitas mais altas.
Se você está pesquisando lixo espacial o que é por curiosidade acadêmica ou trabalho, o site mais confiável pra acompanhar os dados em tempo real é o Space-Track.org, mantido pelo comando espacial dos EUA. Ele distribui os TLEs públicos de todos os objetos rastreados. O site é feio, a interface é dos anos 2000, mas os dados são reais e atualizados diariamente. Outra fonte útil é o banco de dados do ESA Space Debris Office. Para simulações, a ferramenta GMAT da Nasa e o software Orekit, que é open source, permitem modelar o comportamento de detritos com razoável precisão quando configurados corretamente. O que me deixa preocupado de verdade é a tendência de constelações massivas. Projetos como Starlink e OneWeb vão colocar dezenas de milhares de satélites em LEO. O Starlink já tem mais de 5.000 satélites ativos. Cada um desses satélites vai morrer eventualmente, e a taxa de falhas operacionais é algo em torno de 10 a 20% ao longo da vida útil da constelação. Mesmo com satélites projetados pra reentrar sozinhos, se a maioria falhar no sistema de desorbitação, a conta sobe rápido. A SpaceX afirma que a maioria dos satélites da segunda geração já vem com sistemas passivos de reentrada, mas não tenho como verificar isso de forma independente. Dados de missões comerciais raramente são abertos.
O cenário mais citado pelos pesquisadores é o efeito Kessler, proposto em 1978. Basicamente, uma cadeia de colisões que gera mais detritos, que geram mais colisões, num ciclo autossustentável. A boa notícia é que ainda não chegamos nesse ponto. A má notícia é que estamos caminhando na direção certa e não existe protocolo internacional vinculante que obrigue ninguém a parar. A Convenção de Responsabilidade de 1972 diz que o país que lança um objeto é responsável por danos causados na superfície terrestre, mas não prevê nada sobre limpeza ou remoção de detritos. É tudo voluntário até hoje.
