Satélites artificiais agora chegam às centenas de milhares em órbita ao redor da Terra.

O maior satélite em órbita ao redor da Terra é a Estação Espacial Internacional. Esta foto de arquivo da ISS foi tirada do SpaceX Crew Dragon Endeavor em 8 de novembro de 2021. Crédito da imagem: NASA

Um satélite é um objeto no espaço que orbita ou circula em torno de um objeto maior. Existem dois tipos de satélites: Naturais (como a lua orbitando a Terra) ou artificiais (como a Estação Espacial Internacional orbitando a Terra).

Existem dezenas e dezenas de satélites naturais no sistema solar, com quase todos os planetas tendo pelo menos uma lua. Saturno, por exemplo, tem pelo menos 53 satélites naturais e, entre 2004 e 2017, também teve um artificial, a sonda Cassini, que explorou o planeta dos anéis e suas luas.

Os satélites artificiais, no entanto, não se tornaram realidade até meados do século 20. O primeiro satélite artificial foi o Sputnik, uma sonda espacial russa do tamanho de uma bola de praia que decolou em 4 de outubro de 1957. Esse ato chocou grande parte do mundo ocidental, pois acreditava-se que os soviéticos não tinham a capacidade de enviar satélites para o espaço.

UMA BREVE HISTÓRIA DOS SATÉLITES ARTIFICIAIS

Após esse feito, em 3 de novembro de 1957, os soviéticos lançaram um satélite ainda mais massivo, o Sputnik 2, que carregava uma cachorra, Laika. O primeiro satélite dos Estados Unidos foi o Explorer 1 em 31 de janeiro de 1958. O satélite tinha apenas 2% da massa do Sputnik 2, no entanto, pesava 13 kg.

Os Sputniks e o Explorer 1 tornaram-se os primeiros tiros de uma corrida espacial entre os Estados Unidos e a União Soviética que durou pelo menos até o final dos anos 1960. O foco em satélites como ferramentas políticas começou a dar lugar às pessoas quando ambos os países enviaram humanos ao espaço em 1961. Mais tarde na década, no entanto, os objetivos de ambos os países começaram a se dividir. Enquanto os Estados Unidos pousaram pessoas na Lua e criaram o ônibus espacial, a União Soviética construiu a primeira estação espacial do mundo, a Salyut 1, lançada em 1971. Mir da União Soviética.)

o Explorer 1 foi o primeiro satélite dos EUA e o primeiro satélite a transportar instrumentos científicos. Crédito da imagem: NASA/Jet Propulsion Laboratory

Outros países começaram a enviar seus próprios satélites para o espaço à medida que os benefícios se espalhavam pela sociedade. Os satélites meteorológicos melhoraram as previsões, mesmo para áreas remotas. Satélites de observação terrestre, como a série Landsat (em sua nona geração agora) rastrearam mudanças nas florestas, água e outras partes da superfície da Terra ao longo do tempo. Os satélites de telecomunicações faziam chamadas telefônicas de longa distância e, eventualmente, transmissões de televisão ao vivo de todo o mundo, uma parte normal da vida. As gerações posteriores ajudaram com conexões de Internet.

Com a miniaturização de computadores e outros hardwares, agora é possível enviar satélites muito menores que podem fazer ciência, telecomunicações ou outras funções em órbita. É comum agora que empresas e universidades criem "CubeSats", ou satélites em forma de cubo que frequentemente povoam a órbita baixa da Terra.

Estes podem ser lançados em um foguete junto com uma carga maior ou enviados de um lançador móvel na Estação Espacial Internacional (ISS). A NASA está agora considerando enviar CubeSats para Marte ou para a lua Europa (perto de Júpiter) para futuras missões, embora os CubeSats não estejam confirmados para inclusão.

A ISS é o maior satélite em órbita e levou mais de uma década para ser construída. Peça por peça, 15 nações contribuíram com infraestrutura financeira e física para o complexo orbital, que foi montado entre 1998 e 2011. Funcionários do programa esperam que a ISS continue funcionando até pelo menos 2024.

PARTES DE UM SATÉLITE

Todo satélite artificial utilizável, seja humano ou robótico, tem quatro partes principais: Um sistema de energia (que pode ser solar ou nuclear, por exemplo), uma maneira de controlar sua atitude, uma antena para transmitir e receber informações, e uma carga útil para coletar informações (como uma câmera ou detector de partículas).

Como será visto abaixo, no entanto, nem todos os satélites artificiais são necessariamente viáveis. Mesmo um parafuso ou um pouco de tinta é considerado um satélite "artificial", mesmo que faltem essas partes.

O QUE IMPEDE UM SATÉLITE DE CAIR NA TERRA?

Um satélite é melhor entendido como um projétil, ou um objeto que tem apenas uma força agindo sobre ele, a gravidade. Tecnicamente falando, qualquer coisa que cruze a Linha Karman a uma altitude de 100 quilômetros (62 milhas) é considerada no espaço. No entanto, um satélite precisa estar viajando rápido, pelo menos 8 km (5 milhas) por segundo, para não cair de volta à Terra imediatamente.

Se um satélite estiver viajando rápido o suficiente, ele "cairá" perpetuamente em direção à Terra, mas a curvatura da Terra faz com que o satélite cairá ao redor do nosso planeta em vez de cair de volta na superfície. Os satélites que viajam mais perto da Terra correm o risco de cair porque o arrasto das moléculas atmosféricas diminuirá a velocidade dos satélites. Aqueles que orbitam mais longe da Terra têm menos moléculas para enfrentar.

Existem várias "zonas" aceitas de órbitas ao redor da Terra. Uma é chamada de órbita baixa da Terra, que se estende de cerca de 160 a 2.000 km (cerca de 100 a 1.250 milhas). Esta é a zona onde a ISS orbita e onde o ônibus espacial costumava fazer seu trabalho. De fato, todas as missões humanas, exceto os voos da Apollo para a lua, ocorreram nesta zona. A maioria dos satélites também funciona nesta zona.

No entanto, a órbita geoestacionária ou geossíncrona é o melhor local para os satélites de comunicação. Esta é uma zona acima do equador da Terra a uma altitude de 35.786 km (22.236 milhas). A essa altitude, a taxa de "queda" ao redor da Terra é aproximadamente a mesma da rotação da Terra, o que permite que o satélite fique acima do mesmo ponto na Terra quase constantemente. O satélite mantém assim uma conexão perpétua com uma antena fixa no solo, permitindo comunicações confiáveis. Quando os satélites geoestacionários chegam ao fim de sua vida útil, o protocolo determina que eles sejam movidos para fora do caminho para que um novo satélite ocupe seu lugar. Isso porque há muito espaço, ou muitos "slots" nessa órbita, para permitir que os satélites operem sem interferência.

Enquanto alguns satélites são melhor usados ao redor do equador, outros são mais adequados para órbitas mais polares, aquelas que circundam a Terra de polo a polo, de modo que suas zonas de cobertura incluam os polos norte e sul. Exemplos de satélites em órbita polar incluem satélites meteorológicos e satélites de reconhecimento.

Três pequenos CubeSats flutuam acima da Terra após a implantação da Estação Espacial Internacional. O astronauta Rick Mastracchio twittou a foto da estação em 19 de novembro de 2013. Crédito da imagem: Rick Mastracchio ‏(via Twitter como @AstroRM)

O QUE IMPEDE UM SATÉLITE DE COLIDIR COM OUTRO SATÉLITE?

Há cerca de meio milhão de objetos artificiais na órbita da Terra hoje, variando em tamanho, desde manchas de tinta até satélites completos, cada um viajando a velocidades de milhares de quilômetros por hora. Apenas uma fração desses satélites é utilizável, o que significa que há muito "lixo espacial" flutuando por aí. Com tudo o que é lançado em órbita, a chance de uma colisão aumenta.

As agências espaciais precisam considerar cuidadosamente as trajetórias orbitais ao lançar algo no espaço. Agências como a Rede de Vigilância Espacial dos Estados Unidos ficam de olho nos detritos orbitais do solo e alertam a NASA e outras entidades se uma peça errante estiver em perigo de atingir algo vital. Isso significa que, de tempos em tempos, a ISS precisa realizar manobras evasivas para sair do caminho.

As colisões ainda ocorrem, no entanto. Um dos maiores culpados de detritos espaciais foram os restos de um teste anti-satélite de 2007 realizado pelos chineses, que gerou detritos que destruíram um satélite russo em 2013. Também naquele ano, os satélites Iridium 33 e Cosmos 2251 se chocaram, gerando uma nuvem de detritos.

A NASA, a Agência Espacial Europeia e muitas outras entidades estão considerando medidas para reduzir a quantidade de detritos orbitais. Alguns sugerem derrubar satélites mortos de alguma forma, talvez usando uma rede ou rajadas de ar para perturbar os detritos de sua órbita e aproximá-los da Terra. Outros estão pensando em reabastecer satélites mortos para reutilização, uma tecnologia que foi demonstrada roboticamente na ISS.

LUAS EM OUTROS MUNDOS

A maioria dos planetas do nosso sistema solar tem satélites naturais, que também chamamos de luas. Para os planetas internos: Mercúrio e Vênus não têm luas. A Terra tem uma lua relativamente grande, enquanto Marte tem duas pequenas luas do tamanho de asteroides chamadas: Fobos e Deimos. (Fobos está lentamente entrando em espiral em Marte e provavelmente se desintegrará ou cairá na superfície em alguns milhares de anos.) 

Além do cinturão de asteroides, há quatro planetas gigantes gasosos, cada um com um panteão de luas. No final de 2018, Júpiter tinha 79 luas confirmadas, Saturno tem 53, Urano tem 27 e Netuno tem 14. Novas luas são ocasionalmente descobertas, principalmente por missões (passadas ou presentes, como podemos analisar fotos antigas) ou realizando novas observações por telescópio.

Saturno é um exemplo especial porque está cercado por milhares de pequenos objetos que formam um anel visível, mesmo por pequenos telescópios da Terra. Os cientistas que observaram os anéis de perto ao longo de 13 anos, durante a missão Cassini, viram as condições em que novas luas poderiam nascer. Os cientistas estavam particularmente interessados em hélices, que são rastros nos anéis criados por fragmentos nos anéis. Logo após o término da missão da Cassini em 2017, a NASA disse que é possível que as hélices compartilhem elementos da formação de planetas que ocorre em torno dos discos gasosos de estrelas jovens.

Objetos ainda menores têm luas, no entanto. Plutão é tecnicamente um planeta anão. No entanto, as pessoas por trás da missão New Horizons, que passou por Plutão em 2015, argumentam que sua geografia diversificada o torna mais parecido com um planeta. Uma coisa que não é discutida, no entanto, é o número de luas em torno de Plutão. Plutão tem cinco luas conhecidas, a maioria das quais foi descoberta quando a New Horizons estava em desenvolvimento ou a caminho do planeta anão.

Muitos asteroides também têm luas. Esses pequenos mundos às vezes voam perto da Terra, e as luas aparecem em observações de radares. Alguns exemplos famosos de asteroides com luas incluem 4 Vesta (que foi visitado pela missão Dawn da NASA), 243 Ida, 433 Eros e 951 Gaspra. Há também exemplos de asteroides com anéis, como 10199 Chariklo e 2060 Chiron. 

Muitos planetas e mundos em nosso sistema solar também têm "luas" feitas pelo homem, particularmente em torno de Marte, onde várias sondas orbitam o planeta fazendo observações de sua superfície e ambiente. Os planetas Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno tiveram satélites artificiais observando-os em algum momento da história. Outros objetos também tinham satélites artificiais, como o Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko (visitado pela missão Rosetta da Agência Espacial Europeia) ou Vesta e Ceres (ambos visitados pela missão Dawn da NASA). "luas" artificiais (nave espacial) em torno de nossa própria lua entre 1968 e 1972. A NASA pode até construir uma estação espacial "Deep Space Gateway" perto da lua nas próximas décadas,

Os fãs do filme "Avatar" (2009) vão lembrar que os humanos visitaram Pandora, a lua habitável de um gigante gasoso chamado Polifemo. Ainda não sabemos se existem luas para exoplanetas, mas suspeitamos, dado que os planetas do sistema solar têm tantas luas, porque os exoplanetas também terem luas. Em 2014, os cientistas fizeram uma observação de um objeto que poderia ser interpretado como uma exolua circulando um exoplaneta, mas a observação não pode ser repetida, pois ocorreu quando o objeto se moveu na frente de uma estrela. No entanto, uma segunda exolua pode ter sido encontrada muito recentemente.

RECURSOS ADICIONAIS

• Leia sobre alguns dos satélites que a NASA tem em órbita ao redor da Terra.
• Saiba mais sobre os tipos de órbita em que colocamos os satélites.
• Descubra como os satélites podem nos preparar para a crescente frequência de eventos de inundação em todo o mundo.

BIBLIOGRAFIA

• Instituto Joukowsky, Universidade Brown, "13 coisas - espaço" 
• Amanda Barnett, Laboratório de Propulsão a Jato da NASA para a Diretoria de Missões Científicas da NASA, "Fundamentos do Voo Espacial - Seção 1: Meio Ambiente, Capítulo 5: Órbitas Planetárias"
• Astromaterials Research & Exploration Science, NASA, "A Questão dos Detritos Orbitais"

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Referência:

HOWELL, Elizabeth; BIGGS, Ben. What is a satellite? Space, Nova York, 17, jan. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/24839-satellites.html>. Acesso em: 05, mar. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.