Essa temida cascata de lixo espacial chamada Síndrome de Kessler pode já ter começado

Ilustração do artista de um evento de desova de detritos na órbita da Terra que pode causar a Síndrome de Kessler. Crédito da imagem: ESA

A Síndrome de Kessler é um fenômeno em que a quantidade de lixo em órbita ao redor da Terra chega a um ponto em que apenas cria cada vez mais detritos espaciais, causando grandes problemas para satélites, astronautas e planejadores de missões. 

Considere este cenário: A destruição de um satélite espião morto gera um enxame de detritos na órbita da Terra, que causa estragos cada vez maiores à medida que se aproxima do nosso planeta.

A nuvem destrói vários satélites de comunicação, gerando cada vez mais detritos a cada colisão violenta. Ela arrebata o icônico Telescópio Espacial Hubble e um ônibus espacial da NASA, matando vários membros da tripulação a bordo do veículo alado. Em seguida, alinha à Estação Espacial Internacional (ISS) em sua mira, destruindo o laboratório orbital de US $ 100 bilhões com uma chuva de estilhaços voando em alta velocidade.

Essa cena dramática é fictícia, claro; é retirada do premiado filme de ficção científica de 2013 "Gravidade". Mas muitos operadores de satélites, planejadores de missões e defensores da exploração temem que possa ser uma janela escura para um futuro muito real, graças à Síndrome de Kessler. 

Continue lendo para saber mais sobre esse temido fenômeno, que descreve uma cascata de lixo espacial em forma de bola de neve.

SÍNDROME DE KESSLER: A PREVISÃO DE UM VISIONÁRIO SOBRE O LIXO ESPACIAL

A Síndrome de Kessler recebeu o nome do ex-cientista da NASA Donald Kessler, que expôs a ideia básica em um artigo seminal de 1978.

Nesse estudo, intitulado "Frequência de colisão de satélites artificiais: A criação de um cinturão de detritos", Kessler e o co-autor Burton Cour-Palais observaram que a probabilidade de colisões de satélites aumenta à medida que mais e mais naves espaciais são colocadas em órbita. E cada colisão teria um impacto descomunal no ambiente orbital.

“As colisões de satélites produziriam fragmentos em órbita, cada um dos quais aumentaria a probabilidade de novas colisões, levando ao crescimento de um cinturão de detritos ao redor da Terra”, escreveu a dupla. “O fluxo de detritos em tal cinturão orbitando a Terra pode exceder o fluxo natural de meteoroides, afetando futuros projetos de espaçonaves”. 

A Síndrome de Kessler descreve e alerta para uma cascata de detritos orbitais que podem potencialmente prejudicar as ambições e atividades espaciais da humanidade no futuro. O artigo original previa que as colisões de satélites se tornariam uma fonte de lixo espacial no ano 2000, se não antes, a menos que a humanidade mudasse a forma como transportar cargas úteis para a órbita. Mas uma linha do tempo não é essencial para a ideia central.

"Nunca foi pretendido que a cascata ocorreria em um período de tempo tão curto quanto dias ou meses. Nem foi uma previsão de que o ambiente atual estivesse acima de algum limite crítico", escreveu Kessler em um artigo de 2009 que esclareceu a definição da Síndrome de Kessler e discutiu suas implicações.

"A 'Síndrome de Kessler' destinava-se a descrever o fenômeno de que colisões aleatórias entre objetos grandes o suficiente para serem catalogados produziriam um perigo para espaçonaves de pequenos detritos que é maior do que o ambiente natural de meteoroide", acrescentou. "Além disso, como a frequência de colisão aleatória não é linear com as taxas de acúmulo de detritos, o fenômeno acabará se tornando a fonte de detritos mais importante a longo prazo, a menos que a taxa de acumulação de objetos maiores e não operacionais (por exemplo, objetos não operacionais cargas úteis e corpos de foguetes de estágio superior) na órbita da Terra forem significativamente reduzidos".

E Kessler não nomeou esse cenário com seu próprio nome. Nesse artigo de 2009, ele explicou que a "Síndrome de Kessler" aparentemente se originou com John Gabbard, um cientista do Comando de Defesa Aeroespacial da América do Norte (NORAD) que manteve um registro não oficial de grandes rupturas de satélites em órbita. 

Gabbard usou o termo ao falar com um repórter logo após a publicação do estudo de 1978. A Síndrome de Kessler então chegou à consciência pública, "tornando-se parte do enredo em alguma ficção científica e um resumo de três palavras descrevendo questões de detritos orbitais", escreveu Kessler no artigo de 2009.

Para dar outra ideia de quão influente foi o estudo de 1978: Um ano depois, a NASA estabeleceu o Escritório do Programa de Detritos Orbitais no Johnson Space Center em Houston e fez de Kessler seu chefe. (Kessler, que nasceu em 1940, se aposentou da NASA em 1996 com o título de cientista sênior para pesquisa de detritos orbitais. Mas ele continua ativo na comunidade de pesquisa de detritos hoje)

A animação mostra a distribuição e o movimento de objetos feitos pelo homem orbitando a Terra. Crédito da imagem: Escritório do Programa de Detritos Orbitais da NASA no JSC

PONTO DE INFLEXÃO DA SÍNDROME DE KESSLER: O QUANTO ESTÃO RUINS AS COISAS AGORA?

A órbita da Terra está ficando cada vez mais cheia à medida que os anos passam.

A humanidade lançou cerca de 12.170 satélites desde o início da era espacial em 1957, de acordo com a Agência Espacial Europeia (ESA), e 7.630 deles permanecem em órbita hoje, mas apenas cerca de 4.700 ainda estão operacionais.

Isso significa que existem cerca de 3.000 naves espaciais extintas voando ao redor da Terra em velocidades tremendas, juntamente com outros grandes e perigosos pedaços de detritos, como corpos de foguetes de estágio superior. Por exemplo, a velocidade orbital a 400 quilômetros (250 milhas) acima, a velocidade na altitude na qual a ISS voa, é de cerca de 27.500 km/h (17.100 mph).

Em tais velocidades, até mesmo um pequeno fragmento de detritos pode causar sérios danos a uma espaçonave, e há um grande número desses projéteis fragmentados zunindo ao redor do nosso planeta. A ESA estima que a órbita da Terra abriga pelo menos 36.500 objetos de detritos com mais de 10 centímetros (4 polegadas) de largura, 1 milhão entre 1 a 10 cm (0,4 polegadas e 4 polegadas) de diâmetro e impressionantes 330 milhões com menos de 1 cm (0,4 polegadas), mas maior que 1 milímetro (0,04 polegadas).

Esses objetos representam mais do que apenas uma ameaça hipotética. De 1999 a maio de 2021, por exemplo, a ISS realizou 29 manobras para evitar detritos, incluindo três apenas em 2020, de acordo com funcionários da NASA. E esse número continua a crescer; a estação realizou outro movimento desse tipo em novembro de 2021, por exemplo.

Muitos dos pedaços menores de lixo espacial foram gerados pela explosão de corpos de foguetes consumidos em órbita, mas outros foram colocados mais ativamente. Em janeiro de 2007, por exemplo, a China destruiu intencionalmente um de seus satélites meteorológicos extintos em um teste muito criticado de tecnologia antissatélite que gerou mais de 3.000 objetos de detritos rastreados e talvez 32.000 outros pequenos demais para serem detectados. A grande maioria desse lixo permanece em órbita hoje, dizem os especialistas.

As naves espaciais também colidiram umas com as outras em órbita. O mais famoso desses incidentes ocorreu em fevereiro de 2009, quando o extinto satélite Kosmos 2251 da Rússia colidiu com a nave de comunicação operacional Iridium 33, produzindo quase 2.000 pedaços de detritos maior que uma bola de softball.

Esse colapso de 2009 pode ser uma evidência de que a Síndrome de Kessler já está sobre nós, embora um cataclismo de proporções de "Gravidade" ainda esteja muito distante.

“O processo em cascata pode ser pensado com mais precisão como contínuo e já iniciado, onde cada colisão ou explosão em órbita resulta lentamente em um aumento na frequência de futuras colisões”, disse Kessler à Space Safety Magazine em 2012.

O QUE PODEMOS FAZER PARA EVITAR A SÍNDROME DE KESSLER?

A comunidade espacial está levando a ameaça de detritos orbitais cada vez mais a sério nos dias de hoje, e não apenas por causa dos solavancos fornecidos pelo teste chinês ASAT e pelo acidente Iridium-Kosmos. Múltiplas "megaconstelações" de satélites estão em andamento, tornando o gerenciamento do tráfego espacial e a mitigação do lixo espacial a questões mais urgentes do que nunca. (Tais redes também podem transformar o céu noturno para astrônomos profissionais e amadores, uma questão separada, mas também importante)

Por exemplo, a SpaceX já lançou mais de 1.700 satélites para sua constelação de banda larga Starlink, que poderia eventualmente consistir em mais de 40.000 naves. A OneWeb transferiu mais da metade dos satélites para sua constelação planejada de 648 membros, que também pode crescer além desse número inicial com o passar do tempo.

A Amazon pretende montar sua própria rede de satélites de internet, que consistirá em mais de 3.200 espaçonaves. E em novembro de 2021, a startup de lançamento da Bay Area, Astra, apresentou um pedido à Comissão Federal de Comunicações dos EUA para sua própria constelação de banda larga de 13.600 satélites.

Além disso, os custos de lançamento e construção de satélites continuam caindo, permitindo que mais e mais pessoas instalem satélites e os operem, incluindo pessoas com muito pouca experiência no campo. Essa abertura da fronteira final é geralmente uma coisa boa, dizem a maioria dos especialistas, mas destaca ainda mais a necessidade de previsão e ação responsável quando se trata de operação de satélites.

Em 2019, por exemplo, a Space Safety Coalition (SSC) apresentou um conjunto de diretrizes voluntárias propostas para manter a Síndrome de Kessler e o lixo espacial em geral afastados nos próximos anos.

Uma recomendação é que todos os satélites que operam acima de 400 km (250 milhas) sejam equipados com sistemas de propulsão que lhes permitam manobrar para longe de possíveis colisões. Desenhar a linha faz sentido por várias razões, de acordo com a SSC: É a altitude na qual a ISS voa, e os satélites que circulam abaixo desse limite tendem a encontrar resistência atmosférica suficiente para sair da órbita relativamente logo após o fim de suas vidas operacionais.

A SSC também recomenda que os projetistas de satélite considerem a construção de sistemas de criptografia nos sistemas de comando de suas naves, para que seja mais difícil para os hackers na busca de sequestrarem o caos. E os operadores que controlam satélites em órbita baixa da Terra devem incluir em seus contratos de lançamento a exigência de que os estágios superiores do foguete sejam descartados na atmosfera logo após a decolagem.

Estratégias mais ativas de combate a detritos também podem ser parte da solução. A remoção de apenas um punhado de corpos de foguetes ou grandes satélites mortos todos os anos, pode nos ajudar a manter nosso problema de lixo espacial sob controle, de acordo com alguns estudos. E pesquisadores de todo o mundo estão desenvolvendo e testando maneiras de fazer exatamente isso, usando redes, arpões e outros métodos.

Tais atividades teriam que ser cuidadosamente coordenadas e pensadas. Objetos espaciais, incluindo lixo, como corpos de foguetes consumidos, pertencem à nação que os lançou, então o governo dos EUA ou uma empresa dos EUA não poderia simplesmente desorbitar unilateralmente um monte de corpos de foguetes russos gastos (ou vice-versa). Tal ação pode desencadear um incidente internacional, até porque a tecnologia de remoção de detritos também pode ser vista como uma arma espacial em potencial que poderia destruir satélites operacionais. 

Mas a questão do lixo espacial é global, então governos ao redor do mundo já deveriam estar tendo conversas importantes sobre como lidar com isso. Vamos torcer para que as conversas, as decisões e a tecnologia acabem superando o problema, para o bem de todos nós.

RECURSOS ADICIONAIS

• Detritos Espaciais e Nave Espacial Humana (NASA)
• Escritório do Programa de Detritos Orbitais da NASA
• Pesquisa e atualizações sobre Detritos Espaciais da Agência Espacial Europeia

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Referência:

WALL, Mike. Kessler Syndrome and the space debris problem. Space, Nova York, 15, nov. 2021. References. Disponível em: <https://www.space.com/kessler-syndrome-space-debris>. Acesso em: 09, out. 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.