Raios-trator da ficção científica são reais e podem ser importantíssimos para resolver este problema espacial
No universo dos filmes de ficção científica, poucas coisas geram tanta tensão quanto a espaçonave dos heróis sendo capturada por um feixe de tração invisível, permitindo que os vilões a puxem lentamente. No entanto, o que antes era um elemento essencial da ficção científica pode em breve se tornar uma realidade.
Cientistas estão atualmente trabalhando no desenvolvimento de um verdadeiro feixe de tração, conhecido como “feixe de tração eletrostático”. Ao contrário de sua contraparte cinematográfica, este feixe de tração não será usado para puxar pilotos de naves espaciais em apuros. Em vez disso, seu objetivo será empregar forças eletrostáticas para redirecionar com segurança detritos espaciais perigosos para fora da órbita da Terra.
Os desafios são inegáveis, considerando o rápido crescimento da indústria espacial comercial, que deverá resultar em um aumento substancial no número de satélites orbitando a Terra. Essa explosão de satélites eventualmente levará ao seu desgaste, transformando a proximidade da Terra em um espaço congestionado, repleto de detritos. Esses detritos apresentam diversas ameaças, incluindo colisões com naves espaciais operacionais, queda de volta à Terra, introdução de poluição metálica em nossa atmosfera e obstrução de observações astronômicas. Deixado sem solução, esse crescente problema de detritos espaciais poderia prejudicar gravemente a próspera indústria de exploração espacial, advertem especialistas.
O feixe de tração eletrostático oferece uma possível solução, permitindo o deslocamento seguro de satélites inoperantes para uma órbita mais distante da Terra, onde podem vagar inofensivamente indefinidamente. Embora possa não resolver completamente o problema dos detritos espaciais, especialistas acreditam que esse conceito possui diversas vantagens em comparação com outros métodos propostos para a remoção de detritos espaciais, tornando-se uma ferramenta valiosa para abordar a questão.
O desenvolvimento de um protótipo pode envolver custos significativos, potencialmente alcançando milhões de dólares, e a criação de uma versão em escala real operacional exigiria recursos financeiros ainda mais substanciais. No entanto, a equipe de pesquisa por trás desse empreendimento permanece otimista de que, com financiamento suficiente, o feixe de tração eletrostático poderá estar operacional dentro da próxima década.
Diferentemente dos feixes de tração fictícios vistos em “Star Wars” e “Star Trek”, que empregam gravidade artificial ou “campos de energia” ambíguos, esse conceito do mundo real se inspira nessas representações fictícias, mas busca uma abordagem mais viável. A ideia surgiu após uma grande colisão de satélites em 2009, quando um satélite de comunicações ativo, o Iridium 33, colidiu com uma espaçonave militar russa inoperante, o Kosmos 2251, resultando na dispersão de mais de 1.800 fragmentos na órbita da Terra. Em resposta, Hanspeter Schaub, professor de engenharia aeroespacial da Universidade do Colorado em Boulder (CU Boulder), elaborou um plano para prevenir tais incidentes, utilizando a força atrativa entre objetos carregados positiva e negativamente para alterar com segurança as trajetórias das espaçonaves.
Durante a próxima década, Schaub e seus colegas refinaram esse conceito com o objetivo de potencialmente usá-lo para remover satélites inoperantes da órbita geoestacionária (GEO), uma localização privilegiada para satélites. O feixe de tração eletrostático envolveria uma espaçonave de serviço equipada com uma pistola de elétrons que dispararia elétrons carregados negativamente em um satélite alvo, conferindo uma carga negativa ao alvo, enquanto deixaria a espaçonave de serviço com carga positiva. Essa atração eletrostática manteria as duas espaçonaves conectadas mesmo quando separadas por uma distância significativa de 20 a 30 metros de espaço vazio. Posteriormente, a espaçonave de serviço poderia manipular a órbita do alvo sem entrar em contato físico. Idealmente, o satélite inoperante seria movido para uma “órbita de cemitério” mais distante da Terra, garantindo que não representasse perigo.
No entanto, é importante ressaltar que a atração eletrostática entre as duas espaçonaves seria extremamente fraca devido às limitações da tecnologia da pistola de elétrons e à necessidade de uma distância significativa para evitar colisões. Como resultado, a espaçonave de serviço teria que se mover muito lentamente, potencialmente levando mais de um mês para realocar um único satélite fora da GEO, diferenciando-o dos feixes de tração rápidos e inescapáveis vistos nos filmes.
O feixe de tração eletrostático possui uma notável vantagem sobre outros métodos propostos de remoção de detritos espaciais, como arpões, redes gigantes ou sistemas de acoplamento físico, pois opera sem contato físico. O uso dessas alternativas poderia potencialmente danificar as espaçonaves, agravando o problema dos detritos espaciais. Além disso, embora outros métodos sem contato, como ímãs poderosos, tenham sido sugeridos, eles são caros de produzir e podem interferir nos controles da espaçonave de serviço.
No entanto, o feixe de tração eletrostático enfrenta limitações, principalmente sua operação relativamente lenta. Com mais de 550 satélites atualmente em órbita na GEO e expectativas de um aumento substancial no futuro, mover satélites individualmente não seria suficiente para acompanhar sua desativação. Além disso, a operação lenta do feixe de tração eletrostático o tornaria impraticável para limpar detritos espaciais menores, o que significa que a GEO não ficaria totalmente livre de detritos.
Outro obstáculo significativo é o custo associado ao desenvolvimento e lançamento da espaçonave de serviço. Embora a equipe de pesquisa ainda não tenha realizado uma análise completa de custos, estima-se que possa chegar a dezenas de milhões de dólares. No entanto, uma vez no espaço, os custos operacionais devem ser relativamente econômicos.
Atualmente, os pesquisadores estão envolvidos em uma série de experimentos realizados em seu Laboratório de Carregamento Eletrostático para Interações entre Plasma e Espaçonaves (ECLIPS) na CU Boulder. Esta instalação, equipada com uma pistola de elétrons, permite-lhes conduzir experimentos únicos que simulam os efeitos de um feixe de tração eletrostático em uma escala menor.
Assegurar o financiamento para a primeira missão, que envolve o lançamento da espaçonave de serviço e, idealmente, de um satélite de destino para experimentos de manobra, é o desafio mais formidável que aguarda a equipe de pesquisa. Embora ainda não tenham iniciado esse processo de financiamento, a aspiração deles é obter os recursos necessários para tornar um protótipo do feixe de tração operacional em aproximadamente uma década.
Em termos de viabilidade, especialistas expressam otimismo em relação ao potencial dessa tecnologia. Embora ainda esteja em estágios iniciais, os especialistas acreditam que o feixe de tração eletrostático pode gerar as forças necessárias para mover satélites inoperantes e é notavelmente mais seguro do que os métodos alternativos atuais que envolvem contato físico.
No entanto, várias questões de engenharia devem ser abordadas para tornar o feixe de tração eletrostático adequado para uso prático, como enfatizado por especialistas no campo. Portanto, é incentivada a continuação da pesquisa em soluções alternativas, e mesmo que a equipe da CU Boulder não alcance um produto final para a remoção de satélites não funcionais, seu trabalho pode servir como base para futuros empreendimentos científicos.
A transição da ficção científica para a realidade no campo dos feixes de tração continua sendo uma possibilidade promissora. Como observa John Crassidis, cientista aeroespacial da Universidade de Buffalo, “O que é ficção científica hoje pode ser a realidade de amanhã”. O desenvolvimento de tecnologias inovadoras, como o feixe de tração eletrostático, representa um passo em direção a um futuro em que os limites entre a ficção e a realidade se tornam cada vez mais tênues, impulsionando o avanço da exploração espacial e a preservação do ambiente espacial para as gerações futuras. [Space]
