MADRID 10 mar. (EUROPA PRESS) -
As emissões de gases de efeito estufa estão mudando o ambiente espacial próximo à Terra de uma forma que reduzirá o número de satélites que podem operar de forma sustentável.
Em um estudo publicado na revista "Nature Sustainability", engenheiros aeroespaciais do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) relatam que o dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa podem causar o encolhimento da atmosfera superior.
Uma camada atmosférica de interesse especial é a termosfera, onde a Estação Espacial Internacional e a maioria dos satélites orbitam atualmente. À medida que a termosfera se contrai, a densidade decrescente reduz o arrasto atmosférico, uma força que empurra satélites antigos e outros detritos para altitudes onde encontrarão moléculas de ar e se queimarão. Portanto, um arrasto menor significa uma vida útil mais longa para o lixo espacial, que sujará regiões cobiçadas por décadas e aumentará a possibilidade de colisões em órbita.
A equipe realizou simulações de como as emissões de carbono afetam a atmosfera superior e a dinâmica orbital para estimar a "capacidade de transporte de satélites" da órbita baixa da Terra. Essas simulações preveem que, até o ano 2100, a capacidade de carga das regiões mais populares poderá ser reduzida em 50 a 66% devido aos efeitos dos gases de efeito estufa.
"Nosso comportamento em relação aos gases de efeito estufa aqui na Terra nos últimos 100 anos está afetando a forma como operaremos os satélites nos próximos 100 anos", disse o autor do estudo Richard Linares, professor associado do Departamento de Aeronáutica e Astronáutica (AeroAstro) do MIT, em um comunicado.
"A atmosfera superior está em um estado frágil à medida que a mudança climática altera o status quo", acrescenta o autor principal William Parker, um estudante de pós-graduação da AeroAstro. "Ao mesmo tempo, houve um aumento maciço no número de satélites que estão sendo lançados, especialmente para fornecer Internet de banda larga a partir do espaço. Se não gerenciarmos essa atividade com cuidado e trabalharmos para reduzir nossas emissões, o espaço poderá ficar muito lotado, levando a mais colisões e detritos."
Na última década, os cientistas conseguiram medir as mudanças no arrasto dos satélites, o que forneceu algumas evidências de que a termosfera está se contraindo em resposta a mais do que apenas o ciclo natural de 11 anos do Sol. "O céu está literalmente caindo, mas em um ritmo que se estende por décadas", diz Parker. "E podemos ver isso pela forma como o arrasto em nossos satélites está mudando.
A equipe do MIT se perguntou como essa resposta afetará o número de satélites que podem operar com segurança na órbita da Terra. Atualmente, há mais de 10.000 satélites em movimento na órbita terrestre baixa, que descreve a região do espaço a até 1.200 milhas, ou 2.000 quilômetros, da superfície da Terra. Esses satélites fornecem serviços essenciais, incluindo Internet, comunicações, navegação, previsão do tempo e serviços bancários. A população de satélites explodiu nos últimos anos, exigindo que as operadoras realizem manobras regulares para evitar colisões a fim de manter a segurança. Qualquer colisão que ocorra pode gerar detritos que permanecem em órbita por décadas ou séculos, aumentando a probabilidade de colisões subsequentes com satélites antigos e novos.
"Nos últimos cinco anos, foram lançados mais satélites do que nos 60 anos anteriores juntos", diz Parker. "Uma das principais coisas que estamos tentando entender é se o caminho em que estamos hoje é sustentável.
Em seu novo estudo, os pesquisadores simularam diferentes cenários de emissões de gases de efeito estufa ao longo do próximo século para investigar os impactos sobre a densidade e a resiliência atmosféricas. Para cada "camada" ou faixa de altitude de interesse, eles modelaram a dinâmica orbital e o risco de colisão de satélites como uma função do número de objetos dentro da camada. Eles usaram essa abordagem para identificar a "capacidade de carga" de cada camada, um termo normalmente usado em estudos de ecologia para descrever o número de indivíduos que um ecossistema pode suportar. "Estamos pegando essa ideia de capacidade de carga e traduzindo-a para esse problema de sustentabilidade espacial, para entender quantos satélites podem sustentar a órbita baixa da Terra", explica Parker.
A equipe comparou vários cenários: um em que as concentrações de gases de efeito estufa permanecem nos níveis de 2000 e outros em que as emissões mudam de acordo com as trajetórias socioeconômicas compartilhadas (SSPs) do Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC). Eles descobriram que cenários com aumentos contínuos de emissões levariam a uma redução significativa da capacidade de carga em toda a órbita baixa da Terra.
Em particular, a equipe estima que, até o final deste século, o número de satélites hospedados com segurança em altitudes de 200 e 1.000 quilômetros poderia ser reduzido de 50% a 66% em comparação com um cenário em que as emissões permanecessem nos níveis de 2000. Se a capacidade dos satélites for excedida, mesmo em uma região local, os pesquisadores preveem que a região sofrerá uma "instabilidade descontrolada", ou uma cascata de colisões que criaria tantos detritos que os satélites não poderiam mais operar com segurança no local.
PREVISÕES PARA 2100
Suas previsões se estendem até o ano 2100, mas a equipe afirma que certas camadas da atmosfera hoje já estão repletas de satélites, especialmente as recentes "megaconstelações", como a Starlink da SpaceX, que compreende frotas de milhares de pequenos satélites de Internet.
"A megaconstelação é uma nova tendência e estamos mostrando que, devido às mudanças climáticas, teremos uma capacidade reduzida em órbita", diz Linares. "E em regiões locais, estamos próximos de nos aproximar desse valor de capacidade atual." "Dependemos da atmosfera para limpar nossos detritos. E se a atmosfera estiver mudando, o ambiente dos detritos também mudará", acrescenta Parker. "Mostramos que a perspectiva de longo prazo para os detritos orbitais depende fundamentalmente da redução de nossas emissões de gases de efeito estufa."
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