Como acontece com a maioria das indústrias de alta tecnologia, o mercado de satélites tem lutado com sua parcela de obstáculos operacionais à medida que as ambições tecnológicas colidem com a realidade.

Agregação de detritos, radiação cósmica, tempestades geomagnéticas, vulnerabilidades cibernéticas e ASAT mantêm as mentes sóbrias acordadas à noite, e a poluição atmosférica da desativação destrutiva de órbita é igualmente séria.

À medida que a taxa de inserção de satélites acelera e órbitas mais baixas e de vida mais curta se tornam comuns, as perguntas sobre o que fazer com modelos abandonados em órbita só se tornam mais prementes.

Embora a questão dos detritos espaciais tenha sido levada mais a sério nos últimos anos, os cientistas descobriram que a re-órbita destrutiva, o método padrão de descarte de detritos para os modernos satélites de órbita terrestre baixa (LEO), está causando danos significativos à atmosfera do nosso planeta.

Em entrevista recente à DCD, David Balson, diretor de estratégia da empresa de rastreamento de satélites Lumi Space, fez questão de enfatizar soluções econômicas para o problema dos detritos - principalmente métodos baseados em laser.

"Existem milhões de pedaços de pequenos detritos que nunca serão econômicos para remover roboticamente. A única maneira confiável de avançar aqui é a transferência de momento a laser (LMT) baseada no solo para varrer o espaço LEO, capturando detritos rastreáveis e não rastreáveis ", explica ele. "Com potência de laser de alta intensidade, que é potência fotônica e ablação a laser para excitar partículas de objetos orbitais para criar delta-V adicional, desacelerando-os para que caiam da órbita".

Quando pressionado sobre a crescente preocupação com a poluição da reentrada atmosférica destrutiva, ele citou o refrão comum sobre a pequena pegada relativa da indústria espacial quando comparada a pesos pesados de superemissões, como aviação comercial ou transporte global.

É um argumento pelo qual Matthieu Derrey, gerente de sustentabilidade de produtos espaciais da Airbus, não simpatiza. Falando na Paris Space Week no ano passado, Derry afirmou que o impacto ambiental total da indústria espacial ainda não foi compreendido. Um único satélite geossíncrono pode produzir 100.000 toneladas de carbono ao longo de sua vida útil, disse Derrey.

"Nós da Airbus queremos identificar problemas de sustentabilidade o mais cedo possível e fazer parte da solução para fazer melhor, para que não sejamos retirados da concorrência nos mercados de tecnologia verde", disse Derrey aos delegados.

Entendendo o problema da queima

Vários metais, produtos químicos e materiais que compõem os satélites podem ter um efeito adverso na atmosfera superior, que os cientistas estão descobrindo que está gradualmente se enchendo com mais partículas artificiais.

"As partículas de óxido de alumínio [desintegradas em abundância durante a queima do satélite] podem fornecer superfícies para a ocorrência de reações químicas heterogéneas, que podem ativar compostos de cloro, libertando átomos de cloro ativos que catalisam a degradação do ozono", disse ao DCD a professora Chiara Manfletti, CEO da empresa de rastreio por satélite Neuraspace e ex-chefe da Agência Espacial Portuguesa. "Sejamos claros que o maior contribuinte de cloro na atmosfera são as fontes feitas pelo homem! Os níveis de cloro estratosférico diminuíram ~ 15% desde seu pico no final da década de 1990, mas a recuperação total da camada de ozônio não é esperada até meados do século 21, dependendo da conformidade contínua”.

Balson, da Lumi Space, aponta corretamente que a saída de órbita bem-sucedida do satélite, controlada ou não, está longe de ser comum, ocorrendo apenas algumas dezenas de vezes por ano.

"Isso precisa de mais pesquisas", afirma. "É uma questão em aberto quais danos à atmosfera superior veremos no caso de milhares de satélites [como os que compõem as constelações leviatã Starlink e Kuiper] serem colocados em reentrada destrutiva".

Os acadêmicos são unânimes em dizer que mais pesquisas são absolutamente necessárias, embora alguns acreditem que sabemos mais do que o suficiente para começar a ser proativos hoje.

"É verdade que ainda não entendemos completamente os subprodutos químicos produzidos durante a reentrada atmosférica ou seus impactos ambientais", disse o Dr. Minkwan Kim, professor associado de astronáutica da Universidade de Southampton, à DCD. "No entanto, estudos científicos recentes indicam que aproximadamente 10% das partículas de aerossol estratosférico já contêm alumínio e outros metais originários da ablação de satélites e estágios de foguetes durante a reentrada. Com a expansão das megaconstelações e o aumento do tráfego de lançamento, espera-se que a presença desses metais na estratosfera aumente".

Essa ameaça é agravada pela permanência da poluição. O material particulado desintegrado na atmosfera superior não está caindo naturalmente, em vez disso, permanece onde representa um risco de poluição para o ozônio.

"Atualmente, não há maneira tecnológica de remediar a contaminação por óxido metálico na atmosfera superior", alerta o Dr. Kim.

Um apelo para um melhor rastreamento?

Antes da conversa sobre poluição atmosférica, a necessidade de rastrear de forma abrangente o ambiente orbital era bem compreendida. Em uma era de detritos multiplicados, manobras complexas de OTV e satélites espiões, essa demanda só aumentou.

"Os operadores estão se afogando em avisos de colisão - há centenas todos os dias", diz Balson, da Lumi Space. "Parte do problema de detritos é um problema de rastreamento. Resolver isso significará que podemos usar órbitas com maiores garantias de segurança e preencher órbitas de forma mais abrangente".

O Prof. Manfletti, que lidera uma equipe de especialistas em IA que modelam os muitos riscos do ambiente orbital na Neuraspace, reconhece a utilidade de modelos confiáveis do que está acontecendo no espaço.

"Ter um conjunto de dados abrangente, preciso e de alta fidelidade sobre o ambiente orbital é essencial", diz ela. "É essencial evitar colisões desde o lançamento até o fim da vida útil, é essencial para a remoção de detritos e para o gerenciamento da frota. A consciência situacional espacial, o gerenciamento do tráfego espacial e, mais amplamente, a consciência do domínio espacial são capacidades sem as quais não teremos uma economia espacial”.

Soluções de curto prazo

À medida que a discussão sobre o risco de poluição continua, o consenso científico em torno do bom senso e das intervenções economicamente razoáveis está começando a se formar.

"Satélites que não sejam de alumínio são possíveis", diz o Prof. Manfetti. "Podemos exigir propulsão para todas as espaçonaves [permitindo que elas vivam mais tempo por meio do reposicionamento]. Poderíamos introduzir medidas preventivas de infraestrutura, como OTVs de rebocadores espaciais, ou introduzir arquiteturas modulares de satélite com peças substituíveis e desperdício mínimo."

O Dr. Kim concordou com a necessidade de usar menos alumínio, mas insistiu que eliminar totalmente o metal não é possível.

Em uma tentativa de testar novos materiais, a Universidade Japonesa de Kyoto demonstrou o Lignosat em 2024, o primeiro satélite do mundo feito de madeira de magnólia.

"Estamos muito preocupados com o fato de que todos os satélites que reentram na atmosfera da Terra queimam e criam minúsculas partículas de alumina que flutuarão na atmosfera superior por muitos anos", disse Takao Doi, astronauta japonês e professor da Universidade de Kyoto, bem como a primeira pessoa a lançar um bumerangue no espaço, sobre o projeto em 2020.

Um porta-voz da universidade, falando no ano passado, citou previsões de que 50% das partículas de aerossol na estratosfera poderiam vir da reentrada de foguetes e satélites.

"A transição para satélites de madeira pode reduzir a taxa de poluição por aerossóis estratosféricos", propuseram.

O Dr. Kim ressalta que, embora seja um passo na direção certa, a Lignosat ainda confiava no alumínio para suas principais estruturas estruturais.

A necrópole lunar

Apesar dos aparentes perigos da reentrada destrutiva, os detritos continuam sendo seu próprio problema existencial. Quer realizemos missões para controlar sua queima ou não, tudo em órbita está lenta mas seguramente caindo de volta à Terra.

Falando no ano passado, Adam Mitchell, engenheiro de materiais da Agência Espacial Europeia, disse que, eventualmente, devemos nos afastar da desorbitação o máximo possível. "A economia circular no espaço é muito importante, e essa deve ser a estratégia de longo prazo: reabastecimento, reparo, reciclagem, fabricação no espaço e relançamento do espaço", disse ele.

Embora essencial a longo prazo, uma economia circular no espaço exigirá inúmeros avanços e demonstrações tecnológicas, incluindo estações espaciais sofisticadas, automação no espaço e sistemas inteligentes.

Nesse ínterim, a mitigação de detritos por meio da transferência para órbitas de cemitério, acima do espaço geoestacionário, foi apresentada. Embora o Dr. Kim concorde fortemente com o fim da desativação destrutiva, ele alertou sobre os custos de usar o espaço do cemitério no caso dos satélites LEO, que são a maior parte do problema.

"Armazenar satélites em órbitas cemitério é caro e impraticável para nano e pequenos satélites, pois requer uma quantidade significativa de propelente", diz ele.

Durante seu tempo como consultora sênior da Agência Espacial Europeia, a Prof. Manfletti trouxe a solução para os principais tomadores de decisão.

"Desviar hardware não funcional ou moribundo para a lua para uso como matéria-prima em algum momento no futuro [pode ser prático]", diz ela, mas ecoou preocupações sobre a viabilidade operacional. "A parte difícil hoje é a economia, mas isso vai mudar. … Todos esses mecanismos provavelmente serão vistos por alguns como a introdução de custos adicionais e serão vistos por outros como facilitadores de novos mercados”.

Como os operadores de satélites e os barões LEO minimizam o problema, o desenvolvimento de uma necrópole lunar de satélites como um esconderijo de recursos para a economia espacial do futuro pode ser fantasiosamente tecnocrático demais para nossa época.

A sustentabilidade orbital é uma questão ambiental?

Na esteira de obstáculos ideológicos que interrompem o ímpeto da indústria sustentável e verde, o financiamento ESG e a cultura corporativa se mantiveram firmes, levando alguns na indústria espacial a tentar separar a sustentabilidade orbital de seu mandato.

"Não há recifes de coral para preservar no espaço", diz Balson, da Lumi. "A política não é a mesma. A máxima para o espaço é desbloquear aplicações a jusante em detritos, o que não podemos fazer em ambientes contestados por detritos. Talvez a indústria deva evitar o uso de linguagem projetada para o ambiente da Terra. Nossas órbitas são uma parte crítica do planeta, com suas próprias preocupações mais adequadas para filósofos e políticos do que para a indústria”.

Na Conferência de Segurança Espacial em Chatham House, Kai-Uwe Schrogl, conselheiro especial para assuntos políticos da Agência Espacial Europeia e veterano da indústria, refletiu sobre a progressão do argumento.

"No início dos anos 1990, os diplomatas estavam ansiosos para não categorizar os detritos como um problema ambiental, mas sim tecnológico", disse ele aos participantes. "Eles não queriam trazê-lo para um mecanismo político que exigiria que eles agissem. Isso acabou mudando na medida em que agora estamos procurando trazer abusos de detritos para a categoria de ecocídio para elevar a natureza do crime”.

Como muitos na conferência, Schrogl não tinha muito a dizer sobre essa tendência se reverter devido ao clima político atual.

"A indústria espacial tende a ser altamente conservadora, principalmente devido aos custos financeiros, principalmente para grandes empresas como a Boeing e a Airbus", determina o Dr. Kim. "No entanto, abandonar as iniciativas verdes não é a solução".

A Prof. Manfletti concordou, apontando que a economia severa sem viabilidade ambiental não tinha futuro e vice-versa.

A julgar pela extensão do debate e da deliberação na indústria nos últimos anos, uma conversa longa e cíclica está por vir para a questão da poluição por reentrada por satélite com barreiras de conhecimento persistentes reforçadas por ventos políticos contrários resistentes a serem enfrentados.

O Dr. Kim não tem ilusões sobre a realidade do problema.

"Não temos tempo para essa questão", conclui. "É necessária uma ação imediata antes que seja tarde demais. O primeiro passo é desenvolver modelos científicos robustos para rastrear e avaliar o impacto ambiental da ablação de satélites, lançando as bases para estratégias eficazes de mitigação. É essencial estabelecer um padrão ou protocolo global para avaliar as emissões de óxido metálico de satélites em ablação. Além disso, incentivos podem ser introduzidos para empresas que desenvolvem métodos de descarte de satélites de baixa emissão, incentivando a indústria a adotar práticas mais sustentáveis".