Há um truque no meio de todo este processo
O lixo espacial que sai de órbita e se despenha em direção à Terra é uma ameaça crescente. De facto, satélites antigos e peças de naves espaciais reentram na atmosfera do nosso planeta mais de três vezes por dia.
Quando estes objetos ardem na atmosfera, podem libertar substâncias nocivas e, se atingirem a superfície da Terra, podem contaminar o ambiente, bem como colidir com edifícios, outras infraestruturas e, possivelmente, até com pessoas.
No entanto, o rastreio dos detritos em queda, num esforço para mitigar o seu impacto, é complicado porque o lixo espacial pode sair de órbita subitamente enquanto viaja a velocidades até 18 mil milhas por hora (cerca de 30 mil km/h). Os métodos atuais para monitorizar o lixo espacial em queda assentam na utilização do radar e rastreio ótico, mas têm dificuldade em prever com exatidão o local onde a maioria dos objetos poderá aterrar, especialmente se os detritos se fragmentarem durante a reentrada na atmosfera terrestre. Esta falta de dados precisos sobre a localização pode atrasar ou impedir a recuperação de resíduos espaciais tóxicos perigosos.
Agora, investigadores da Universidade Johns Hopkins e do Imperial College de Londres afirmam ter encontrado uma nova forma de ajudar a detetar lixo espacial durante a reentrada. A sua abordagem utiliza sismómetros, os instrumentos que normalmente detetam terramotos no solo.
O truque consiste em procurar dados que indiquem um estrondo sónico - a onda de choque produzida quando um objeto excede a velocidade do som - que os detritos em queda geram ao atravessar a atmosfera.
“Há muito tempo que sabemos que os detritos espaciais que reentram na atmosfera produzem explosões sónicas, exatamente da mesma forma que os meteoroides naturais ou os aviões supersónicos produzem explosões sónicas”, explica Benjamin Fernando, investigador de pós-doutoramento na Johns Hopkins, que estuda os terramotos em Marte, na Terra e noutros planetas do nosso sistema solar.
“Trabalhei muito numa missão da NASA chamada InSight, onde tentámos usar meteoroides como fontes sísmicas em Marte, com um único sismómetro”, acrescenta Fernando, coautor de um artigo com Constantinos Charalambous, investigador do Imperial College de Londres, sobre o novo método publicado na quinta-feira na revista Science.
O módulo de aterragem InSight, que aterrou em Marte em 2018, detetou mais de 1300 marsquakes (trocadilho entre Mars - Marte em português - e earthquake - terramoto), alguns dos quais foram produzidos por meteoroides que atingiram a superfície, e não pelo movimento de rochas no interior do planeta. A InSight foi capaz de “ouvir” as ondas de choque que os meteoroides produziram ao entrar na fina atmosfera de Marte e, em seguida, identificar o local do impacto. O Mars Reconnaissance Orbiter da NASA sobrevoou posteriormente estas crateras para as estudar e fotografar, revelando informações importantes sobre a superfície do planeta vermelho.
“O grande passo deste trabalho foi pegar em algumas das técnicas que desenvolvemos para estudar meteoroides naturais na Terra e em Marte e aplicá-las ao estudo de detritos espaciais na Terra”, refere Fernando.
"Mas em muitos aspetos, os detritos espaciais são bastante diferentes dos objetos espaciais naturais - tendem a entrar na atmosfera mais lentamente e num ângulo muito mais raso. Também tendem a fragmentar-se de uma forma muito mais complicada e, de facto, representam um risco muito maior para as pessoas no solo", diz Fernando.
Uma previsão diferente
Para testar o seu método, os investigadores utilizaram a reentrada descontrolada da nave espacial chinesa Shenzhou-15, uma missão de 2022 para a estação espacial Tiangong. O módulo orbital da nave espacial, com cerca de 1 metro de largura e mais de 1,5 toneladas de peso, reentrou na atmosfera em abril de 2024 sobre a Califórnia.
À medida que a nave espacial subia na atmosfera, os estrondos sónicos que produzia chegavam ao solo, criando vibrações que os sismómetros captavam, mas que não se assemelhavam a terramotos. O estudo analisou dados de 125 desses instrumentos, utilizando a intensidade das leituras para reconstruir a trajetória do objeto no céu.
Comparado com uma projeção feita pela Força Espacial dos EUA utilizando dados de radar, o método das explosões sónicas devolveu uma trajetória que estava 40 quilómetros mais a sul. “Não há fragmentos de destroços que tenham sido recuperados”, explica Fernando, “por isso tudo o que podemos dizer é que vemos algo que é diferente da previsão da Força Espacial”.
Os investigadores precisam agora de mais testes para verificar a viabilidade do método. “O nosso objetivo final é produzir uma ferramenta que possamos integrar numa conduta de monitorização civil”, afirma Fernando. “Se estivermos preocupados com o facto de algo ter caído do céu sobre a Califórnia ou sobre Londres, teremos uma ferramenta, baseada em dados de fonte aberta, que nos pode ajudar a localizar o local onde isso aconteceu e, potencialmente, informar os esforços de recuperação”, acrescenta, referindo-se aos dados dos sismógrafos, que normalmente estão disponíveis ao público.
As explosões sónicas seriam detetadas automaticamente, aponta Fernando, permitindo localizar os destroços em queda segundos ou minutos após o início da reentrada e recolher dados importantes sobre a localização de uma potencial contaminação atmosférica. A estimativa do local de impacto levaria um pouco mais de tempo porque outras variáveis, como o vento, precisariam ser consideradas, mas a ferramenta ainda seria capaz de sugerir um local com rapidez suficiente para apoiar uma resposta rápida.
Fernando cita dois exemplos de preocupações ambientais decorrentes da queda de detritos. Um deles é a reentrada em 1978 do satélite soviético Kosmos 954, que dispersou detritos radioativos no norte do Canadá. “A maior parte nunca foi recuperada”, diz. “Continuam radioativos”.
O outro é a explosão, no início de 2025, de um foguetão SpaceX Starship sobre as Caraíbas, que afetou a aviação civil e espalhou detritos e metais pesados em ambientes marinhos e áreas residenciais.
“Outra coisa de que estamos a ficar mais conscientes é que todas estas reentradas estão a começar a alterar a composição da atmosfera”, detalha. "Muitos dos químicos contidos nas naves espaciais são bastante tóxicos. Alguns deles têm um claro potencial de destruição da camada de ozono. Portanto, são coisas muito sérias e não sabemos exatamente qual é o impacto, porque se trata de um problema relativamente novo".
Um novo e excitante desenvolvimento
Hugh Lewis, professor de astronáutica na Universidade de Birmingham, em Inglaterra, refere que a utilização de uma rede existente de sensores sísmicos torna o novo método “escalável, de baixo custo e um novo e excitante desenvolvimento”. Lewis não esteve envolvido na investigação.
“O estudo descreve uma abordagem que nos ajuda a compreender o que acontece quando uma nave espacial ou uma fase de foguetão reentra na atmosfera - um processo que, historicamente, tem sido muito difícil de observar e medir, devido às limitações dos sistemas de radar existentes utilizados para localizar estes objetos em órbita e, muitas vezes, devido ao afastamento do local de reentrada”, afirma Lewis por correio eletrónico.
Moriba Jah, professor de engenharia aeroespacial e mecânica de engenharia na Universidade do Texas em Austin, refere que a utilização de redes sísmicas para extrair informações de reentradas atmosféricas é um bom exemplo de como os dados “serendipitosos” podem ser reaproveitados. Jah, que também não participou no estudo, avança que os dados podem ser utilizados para saber mais sobre objetos que, de outra forma, os cientistas perderiam de vista durante a fase mais caótica do seu regresso à Terra.
No entanto, alerta para possíveis limitações. “Este método baseia-se em fortes ondas de choque, essencialmente explosões sónicas, que se acoplam ao solo”, escreve Jah por correio eletrónico. "Muitos objetos que entram na atmosfera são demasiado pequenos ou desintegram-se demasiado alto para produzir sinais como este. Por isso, não deteta a maioria dos detritos e não é uma solução autónoma para o problema do lixo espacial."
Haverá também o desafio de distinguir os sinais de reentrada causados por detritos espaciais dos que provêm de outras fontes, como aviões, explosões ou fenómenos naturais, diz. Com uma validação e integração cuidadosas, juntamente com o rastreio por radar, ótico e por satélite, o método poderá tornar-se “uma ferramenta complementar útil e não uma solução universal”.
Melhorar a recolha de informações sobre objetos que reentram na atmosfera é crucial não só para operações de recuperação atempadas, mas também para uma compreensão mais profunda da forma como as atividades espaciais afetam a sociedade na Terra, segundo Davide Guzzetti, professor associado de engenharia aeroespacial na Universidade de Auburn, que não esteve envolvido no estudo.
“O que considero especialmente fascinante é o facto de estas medições poderem também fornecer informações sobre a dinâmica de fragmentação que ocorre durante a reentrada, e não apenas sobre a trajetória de reentrada”, afirma Guzzetti por correio eletrónico. “Com as ferramentas certas e o acesso a dados sísmicos, é fácil imaginar o surgimento de projetos de ciência cidadã, em que as pessoas ajudam a localizar e a identificar destroços através da deteção de estrondos sónicos.”
