Ao olharmos para o céu não percebemos, mas a órbita terrestre está congestionada por resíduos e artefatos espaciais. Cerca de 12,3 mil satélites artificiais giram em torno do globo, posicionados entre 500 quilômetros (km) e 36 mil km acima da superfície, segundo dados do Escritório das Nações Unidas para Assuntos do Espaço Exterior (Unoosa). Há, ainda, o lixo espacial: estimativa da Agência Espacial Europeia (ESA) aponta por volta de 54 mil detritos maiores que 10 centímetros (cm), resultantes do choque entre satélites ou de fragmentos espaciais com esses equipamentos, vagando ao redor da Terra a velocidades superiores a 28 mil km por hora. Além de provocarem grandes prejuízos, as colisões multiplicam o volume de resíduos e geram um efeito cascata, levando mais risco a satélites, espaçonaves e estações orbitais.
Com a finalidade de preservar a integridade dos satélites que orbitam em torno do globo, uma startup brasileira desenvolveu um sistema que gera em tempo real alertas de risco de colisão dessas estruturas com detritos espaciais. Batizada de Cosmos, de Collision Safety Management Orbital System, a tecnologia criada pela Safe on Orbit, de Brasília, está em fase final de validação. “Em ambiente simulado, nosso sistema foi capaz de detectar e calcular com 96% de acerto a probabilidade de colisões independentemente da altitude e do tipo de órbita do satélite”, afirma o engenheiro aeroespacial, Luis Fellipe Alves de Oliveira, um dos sócios-fundadores da Safe On Orbit.
Durante os 18 meses de desenvolvimento da nova tecnologia, a primeira do gênero criada por uma empresa brasileira, os engenheiros da startup, incubada no Espaço Teia, o hub de inovação da Caixa Econômica Federal, realizaram simulações computacionais usando dados reais de catálogos orbitais públicos e privados internacionais, comparando os resultados com bases de referência.
Dotado de arquitetura em nuvem, interface em vários idiomas e compatibilidade com diversos padrões de dados espaciais, o Cosmos combina modelagem orbital e análise preditiva para identificar possíveis eventos de risco com até cinco dias de antecedência. As informações sobre a posição e a trajetória dos satélites e dos detritos têm como base dois bancos de dados públicos sobre objetos espaciais, Two-Line Elements (TLE) e Special Perturbations (SP), que trazem informações de todos os satélites em órbita e de cerca de 20 mil fragmentos espaciais – menos da metade dos identificados pela ESA.
Brasil está montando uma rede nacional de informações sobre lixo espacial
“A acurácia no nosso serviço é primordial. Fornecemos ferramentas seguras e precisas para ajudar o cliente no momento da tomada de decisão. Além do alerta antecipado de uma possível colisão, o Cosmos sugere manobras para evitar o choque – nenhuma empresa hoje oferece essa ferramenta”, esclarece o engenheiro aeronáutico Guilherme Marcos Neves, sócio de Oliveira na startup. “Mas é importante deixar claro que a Safe on Orbit não toma qualquer decisão sobre manobras evasivas.”
Quando estiver finalizado e operacional, o Cosmos poderá ser usado por operadoras nacionais e estrangeiras de satélites. “Queremos atender todas as empresas que possuem e operam satélites, principalmente os propulsionados [com motor), capazes de manobrar no espaço. Mas o nosso foco é o mercado emergente do setor espacial, formado por países latino-americanos, africanos e do Sudeste Asiático”, diz Oliveira.
Não há no mundo um organismo que coordene ou controle as atividades espaciais. “Cada país tem sua autoridade ou agência reguladora que é responsável por emitir a licença para o lançamento e a operação de satélites. No Brasil, essa atribuição cabe à Agência Nacional de Aviação Civil [Anac]”, esclarece o engenheiro aeroespacial Antonio Bertachini, chefe da Divisão de Pós-graduação do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), em São José dos Campos (SP). Após o lançamento, os satélites devem ser registrados nas Nações Unidas, que têm um cadastro de todos os objetos colocados em órbita.
Agências espaciais ou organizações governamentais, como o Departamento de Defesa dos Estados Unidos, disponibilizam dados do banco TLE. Com isso, permitem que grandes operadores de satélites acessem informações sobre seus artefatos e o lixo espacial. Mas, para ter uma visão mais precisa dos riscos de colisão, os operadores de satélites precisam fazer simulações numéricas com computadores. Isso pode ser feito pelo operador diretamente ou contratando um serviço comercial como o oferecido pela Safe on Orbit, ressalta Bertachini.
Ele destaca que, diferentemente dos satélites, cujas órbitas são rastreadas pelos seus operadores, os detritos são menos monitorados, em particular os de pequeno porte, o que dificulta a previsão de colisões. O Inpe usa os serviços da plataforma Space Track, operada pelo Departamento de Defesa norte-americano, para monitorar os seus satélites, mas pequenos operadores de satélites não têm acesso a esses sistemas. Nesse ponto, abre-se espaço para empresas atuarem nesse mercado.
Nos últimos anos, as atividades de exploração espacial passaram a ser executadas por um número maior de participantes, boa parte deles oriunda da iniciativa privada, o que deu origem a uma nova era na indústria batizada de new space (ver Pesquisa FAPESP no 278). A redução dos custos de fabricação de satélites de pequeno porte – muitos deles projetados por universidades e startups – aumentou exponencialmente a presença desses dispositivos na órbita do planeta. Apenas em 2024 foram colocados em órbita 2,8 mil novos satélites, segundo dados da organização não governamental Space Foundation, baseada no Colorado, Estados Unidos. “É muito difícil para os novos participantes da indústria espacial terem estrutura técnica para efetuar cálculos de probabilidade de colisão que permitam efetuar manobras para evitar o choque”, ressalta o pesquisador do Inpe.
O astrofísico Rodrigo Leonardi, diretor de Gestão de Portfólio da Agência Espacial Brasileira (AEB), estima que o Cosmos poderá representar um avanço para a autonomia do país no domínio da segurança orbital. “Não sei quão madura está a tecnologia da Safe on Orbit, mas vemos com bons olhos as iniciativas de empreendedores nacionais que tentam criar subsistemas desse tipo”, diz. “Procuramos sempre ter independência no desenvolvimento dos nossos sistemas espaciais.” Hoje a maioria das soluções voltadas à segurança espacial é concentrada em poucos países e operada por grandes corporações.
Para validar o Cosmos em ambiente real, a Safe on Orbit assinou um memorando de entendimento com a Universidade Federal do Maranhão (UFMA). “Eles nos procuraram para propor um teste do sistema com dois cubesats [satélites de pequeno porte] desenvolvidos pelo Laboratório de Eletrônica e Sistemas Embarcados Espaciais”, informa o engenheiro mecânico Carlos Alberto Brito Rios Junior, coordenador da missão desses nanossatélites. Os dois aparelhos devem ser lançados até o final deste ano. “Nossa participação deve durar de dois a três anos, que é o tempo previsto para ocorrer a reentrada dos nanossatélites na atmosfera.”
NASA / Troy CryderRadar para monitoramento de detritos espaciais da Nasa, na FlóridaNASA / Troy Cryder
De olho no lixo
O rastreamento de lixo espacial é feito hoje com uso de radares terrestres de alta potência, telescópios e sensores infravermelhos capazes de detectar a radiação térmica emitida por objetos em órbita. Além dos mais de 50 mil detritos espaciais maiores de 10 cm, a ESA estima que outros 140 milhões de fragmentos menores – a maioria deles milimétricos – giram em torno da Terra. Alguns países com programas espaciais avançados contam com sistemas para monitorar a trajetória desses objetos.
“A Rede de Vigilância Espacial da Força Aérea dos Estados Unidos recorre a radares para rastrear o lixo espacial, enquanto o Observatório de Lixo Espacial da ESA utiliza telescópios para monitorar detritos na chamada órbita baixa, até 2 mil km da superfície”, conta Bertachini. Pelo menos 10 empresas estrangeiras oferecem serviços privados de monitoramento de lixo espacial, entre elas a francesa Aldoria, a indiana Digantara e a norte-americana LeoLabs. Esta última opera uma rede de radares para acompanhar objetos em órbita baixa.
Desde o lançamento do pioneiro Brasilsat A1 em fevereiro de 1985, mais de 30 satélites brasileiros de todos os portes, voltados a serviços de comunicação, monitoramento ambiental, meteorologia e observação da Terra, foram colocados em órbita. Um dos programas de maior sucesso, o dos Satélites Sino-brasileiros de Recursos Terrestres (CBERS), é realizado em conjunto com a China. A quase totalidade dos satélites nacionais está posicionada em órbitas baixas.
O país está montando uma rede nacional de informações sobre lixo espacial. O projeto, que conta com participação do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), em São José dos Campos (SP), do Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), no município mineiro de Brazópolis, entre outras instituições, prevê a aquisição de um sistema de monitoramento de riscos e de novos telescópios (ver Pesquisa FAPESP no 346).
A estrutura deverá colaborar com as redes internacionais de vigilância de detritos espaciais. Além de estabelecer o monitoramento dos fragmentos e gerenciar o risco de choque com satélites brasileiros, a rede deverá ampliar a segurança de lançamentos de foguetes realizados no Centro Espacial de Alcântara, no Maranhão, e reduzir riscos de acidentes na reentrada de artefatos em rota de colisão com o território nacional.
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