O problema da poluição do espaço preocupa toda a comunidade aeroespacial. Esses desenvolvimentos hipotéticos na órbita baixa da Terra, como a síndrome de Kessler, que prevê a formação de detritos espaciais fora de controle, agitaram até a mídia popular. É claro que há uma necessidade de pesquisa fundamental para entender o perigo que representa até mesmo um pequeno fragmento e para calcular quanto estamos dispostos a pagar para limpar o espaço sideral.
Hoje, políticos, cientistas, técnicos e o público em geral estão profundamente cientes da proliferação de detritos espaciais. Graças ao trabalho fundamental de J-K. Liouville e Nicholas Johnson, publicado em 2006, entendemos que a taxa de destroços provavelmente continuará a aumentar no futuro, mesmo que todos os lançamentos sejam interrompidos. A razão para este crescimento sustentado são as colisões que devem ocorrer entre satélites e estágios de foguetes já em órbita. Isso é motivo de grande preocupação para muitos operadores de satélite, que são forçados a tomar as medidas adequadas para proteger seus ativos.
Alguns especialistas acreditam que esses incidentes serão apenas o começo de uma série de colisões que tornarão quase impossível o acesso à órbita terrestre baixa. Esse fenômeno, que foi descrito em detalhes pela primeira vez pelo consultor da NASA Donald Kessler, é comumente conhecido como síndrome de Kessler. Mas é provável que a realidade seja muito diferente das previsões ou eventos semelhantes mostrados no filme "Gravidade". De fato, os resultados apresentados ao Comitê de Coordenação de Detritos Espaciais Interagências (IADC) na sexta conferência europeia sobre o assunto indicaram um aumento esperado de destroços de apenas 30 por cento em 200 anos com lançamentos contínuos.
As colisões ainda ocorrerão, mas a realidade estará longe do cenário catastrófico que alguns temem. O aumento da quantidade de detritos espaciais pode ser reduzido a um nível bastante modesto. A proposta do CID é disseminar amplamente e cumprir rigorosamente as diretrizes de mitigação de detritos espaciais, principalmente no que diz respeito à neutralização de fontes de energia, que devem ser totalmente desenvolvidas até o final do voo, e descarte após o final do voo. No entanto, do ponto de vista do CID, o aumento esperado na quantidade de resíduos, apesar dos esforços em curso, ainda requer a introdução de medidas adicionais para combater os fatores de risco existentes.
Sem progresso?
Um interesse significativo na recuperação do ambiente espacial foi observado nove anos após a publicação do trabalho de Liouville e Johnson. Em particular, medidas foram tomadas em todo o mundo para desenvolver métodos para remover objetos da órbita baixa da Terra. A Agência Espacial Europeia, por exemplo, anunciou recentemente sua intenção de garantir o apoio do governo para o lançamento de uma espaçonave europeia na próxima década. A agência conduziu vários estudos para determinar maneiras racionais e confiáveis de atingir a meta. Um elemento-chave do planejamento foram os modelos de computador do espaço de destroços, que mostraram que o crescimento de destroços poderia ser evitado removendo-se espaçonaves específicas ou estágios de foguetes. Em simulações de computador, esses objetos são identificados como os mais sujeitos a colisões, portanto, após serem retirados da órbita, o número de colisões deve diminuir drasticamente, o que evitará o aparecimento de novos detritos como resultado da dispersão de detritos.
Quase dez anos se passaram desde a publicação da obra de Liouville e Johnson, e é surpreendente que em nível internacional ou nacional não existam princípios metodológicos que definam claramente medidas para eliminar as consequências da poluição do espaço próximo à Terra. Parece haver certa apatia quanto ao desenvolvimento de um procedimento de eliminação de detritos, apesar dos apelos para ação. Mas é realmente assim?
Na verdade, a situação não é tão simples quanto parece. Em relação ao procedimento de remoção de detritos espaciais, existem algumas questões fundamentais que ainda precisam ser respondidas. Particularmente preocupantes são as questões relacionadas à propriedade, responsabilidade e transparência. Por exemplo, muitas das tecnologias oferecidas para remoção de detritos também podem ser usadas para remover ou desativar uma espaçonave ativa. Portanto, pode-se esperar acusações de que essas tecnologias são armas. Também há dúvidas sobre o custo de um programa consistente de descarte de lixo. Alguns técnicos o estimaram em dezenas de trilhões de dólares.
No entanto, talvez a razão mais importante para a falta de princípios metodológicos adequados resida no fato de que ainda não sabemos como fazer a recuperação, o que na prática queremos dizer com a purificação do espaço sideral. Mas isso não significa que não saibamos de quais tecnologias precisamos.
Algoritmos para uso único já foram desenvolvidos na prática. O verdadeiro problema surge de uma tarefa aparentemente simples: determinar os destroços "corretos" a serem removidos da órbita. E até que possamos resolver esse problema, parece que não seremos capazes de recuperar o espaço.
Jogando naufrágio
Para perceber a natureza problemática de resolver uma tarefa aparentemente simples como identificar o lixo a ser removido, usamos a analogia de um jogo com um baralho de 52 cartas comuns. Nessa analogia, cada mapa representa um objeto no espaço sideral que podemos querer remover para evitar uma colisão. Depois que as cartas foram distribuídas, colocamos cada carta individualmente virada para baixo na mesa. Nosso objetivo agora é tentar identificar os ases e removê-los da mesa, uma vez que essas cartas representam satélites ou outros grandes objetos de detritos espaciais que podem se tornar participantes da colisão em algum momento no futuro. Podemos remover quantas cartas quisermos da mesa, mas sempre que removemos uma carta, temos que pagar $ 10. Além disso, à medida que nos afastamos, não temos o direito de olhar para o mapa (se um satélite for retirado de órbita, não podemos dizer com certeza o que exatamente ele poderia se tornar um participante da colisão). Finalmente, temos que pagar $ 100 por cada ás que permanece na mesa, o que representa as perdas potenciais resultantes de colisões envolvendo nossos satélites (na realidade, o custo de substituição de um satélite pode variar de $ 100.000 a $ 2 bilhões).
Bem, como podemos resolver esse problema? No verso, todas as cartas são iguais, então não há como saber onde estão os ases, e a única maneira de ter certeza de que limpamos todos os ases é tirando todas as cartas da mesa. Em nosso exemplo, isso custará no máximo $ 520. No espaço sideral, enfrentamos o mesmo problema: não sabemos exatamente quais objetos podem estar envolvidos nas colisões, mas é muito caro remover todos eles, então temos que escolher. Vamos supor que fizemos uma escolha: para remover uma carta no valor de $ 10, qual é a probabilidade de termos removido um ás? Bem, a probabilidade de a carta ser um ás é quatro divisível por 52, em outras palavras, aproximadamente 0, 08 ou 8 por cento. Portanto, a probabilidade de a carta não ser um ás é de 92 por cento. Essa é a probabilidade de termos desperdiçado nossos $ 10.
O que acontecerá se desta vez pegarmos um segundo cartão (que nos custará outros $ 10)? A probabilidade de a segunda carta ser um ás depende se a primeira carta foi um ás. Se fosse esse o caso, a probabilidade de que a segunda carta também fosse um ás é três dividido por 51 (porque agora há apenas três ases no baralho, que diminuiu em uma carta). Se a primeira carta não for um ás, então a probabilidade de a segunda carta ser um ás é quatro dividido por 51 (porque ainda há quatro ases no baralho menor).
Podemos usar este método para determinar a probabilidade de removermos os dois ases - simplesmente multiplicamos as probabilidades para encontrar a resposta: 4/52 vezes 3/51, o que nos dá uma probabilidade de 0,0045 ou 0,45 por cento no valor de $ 20 por duas cartas removido. Não é muito encorajador.
No entanto, também podemos determinar a probabilidade de remover pelo menos um dos ases. Depois de tirar duas cartas, há uma chance de 15 por cento de termos removido com sucesso pelo menos um dos ases. Isso parece mais promissor, mas as chances também não são muito boas agora.
Acontece que, para aumentar as chances de tirar pelo menos um dos ases, precisamos remover mais de nove cartas (no valor de $ 90) ou mais de 22 cartas (no valor de $ 220) se quisermos ter 90 por cento de certeza que removemos um dos ases. Mesmo se conseguirmos, três ases ainda estão na mesa, então no total ainda teremos que pagar $ 520, que por coincidência é a mesma quantia que teríamos que pagar se tivéssemos escolhido a opção com a remoção de todas as cartas.
Os jogos acabaram
Retornando de nossa analogia ao ambiente do espaço real, a situação parece ser mais alarmante. Atualmente, cerca de 20.000 objetos são rastreados em órbita usando a rede dos Estados Unidos de estações de observação espacial, com cerca de seis por cento desses objetos pesando mais de uma tonelada, que poderiam hipoteticamente participar de uma colisão e que poderíamos querer remover. … Na analogia das cartas, nosso problema é que o verso de todas as cartas é o mesmo e a probabilidade de que uma seja um ás de espadas é a mesma que a probabilidade de que a outra também seja um ás. Não há como identificar as cartas que você deseja e removê-las da mesa. Na realidade, nossas chances de evitar uma colisão são muito maiores do que em um jogo de cartas, porque em órbita podemos ver a probabilidade de alguns objetos estarem envolvidos em colisões e podemos focar nossa atenção neles. Por exemplo, objetos que estão em órbitas densamente povoadas, como heliossíncronos em altitudes entre 600 e 900 quilômetros, têm maior probabilidade de estar envolvidos em colisões devido ao congestionamento nesta zona. Se focalizarmos nossa atenção em objetos semelhantes (e outros em órbitas congestionadas de forma semelhante) e levarmos em consideração as previsões da possibilidade de sua colisão, descobrimos que devemos remover cerca de 50 objetos a fim de reduzir o número esperado de colisões catastróficas em apenas uma unidade, que resulta dos resultados da pesquisa realizada por membros da agência espacial do CID.
E acontece que mesmo que vários objetos possam ser removidos por uma única espaçonave mais limpa (e cinco alvos parecem ser uma alternativa versátil), muitos voos - muitas vezes desafiadores e ambiciosos - precisam ser realizados apenas para evitar uma colisão.
Por que não podemos prever com mais precisão a probabilidade de colisões e remover apenas os objetos que sabemos com certeza serão perigosos? Existem muitos parâmetros que podem afetar a trajetória de um satélite, incluindo a orientação do satélite, seja um movimento errático ou clima espacial (que pode afetar o arrasto experimentado pelos satélites). Mesmo pequenos erros nos valores iniciais podem levar a grandes discrepâncias nos resultados do cálculo da posição do satélite em comparação com a realidade, e após um período relativamente curto. Na verdade, usamos a mesma técnica dos previsores: usamos modelos para gerar a probabilidade de resultados específicos, mas não o fato de que esses resultados algum dia serão obtidos.
Assim, temos tecnologias que podem ser usadas ocasionalmente para remover detritos espaciais. Esta é a posição assumida pela Agência Espacial Europeia com a sua missão planeada e. Deorbit, mas ainda existem problemas que necessitam de ser resolvidos de forma a identificar os objectos mais adequados para remoção. Esses problemas devem ser resolvidos antes que as diretrizes e os princípios metodológicos necessários possam ser disponibilizados aos interessados em preparar um programa de remoção de detritos espaciais de longo prazo, essencial para uma remediação ambiental eficaz.
Princípios metodológicos em termos de locais específicos, seus números, requisitos e restrições são essenciais para aumentar a probabilidade de que os esforços para remediar o meio ambiente sejam eficazes e valiosos. Para desenvolver tais princípios metodológicos, devemos reconsiderar nossas expectativas irracionais de um resultado favorável.
