Atividade solar imprevisível faz com que os satélites caiam na Terra

Na semana passada, três pequenos satélites australianos do Programa Espacial Binar da Universidade de Curtin arderam na atmosfera da Terra. Isso não é novo! De facto, Binar significa “bola de fogo” na língua Noongar do povo das Primeiras Nações de Perth. O nosso Sol está a ficar cada vez mais imprevisível!

Quando um satélite se encontra numa órbita terrestre baixa (2.000 km ou menos), sofre um decaimento orbital à medida que se aproxima cada vez mais da superfície, acabando por se queimar.

Mas estes satélites em forma de cubo (CubeSats), conhecidos como Binar-2, 3 e 4, entraram na atmosfera muito mais cedo do que o inicialmente previsto. Duraram apenas dois meses - um terço do que estava previsto. Este facto reduziu significativamente o tempo valioso para a ciência e para testar novos sistemas.

Qual a razão da sua morte prematura?

O nosso Sol entrou em grande velocidade e os satélites Binar estão longe de ser a única vítima.

A elevada atividade solar recente tem causado uma dor de cabeça inesperada aos operadores de satélites nos últimos anos, e a tendência é para aumentar.

Porque é que o Sol está tão ativo?

A atividade solar inclui fenómenos como as manchas solares, as erupções solares e o vento solar - a corrente de partículas carregadas que flui em direção à Terra.

Esta atividade é um produto do campo magnético do Sol que está em constante mudança e que, aproximadamente de 11 em 11 anos, se inverte completamente. No ponto médio deste ciclo, a atividade solar está no seu ponto mais alto.

Embora este ciclo seja conhecido, a atividade solar específica é difícil de prever - a dinâmica é complexa e a previsão solar ainda está a dar os primeiros passos.

Nos últimos meses, os indicadores de atividade solar foram mais de uma vez e meia superiores às previsões para este ponto do atual ciclo, designado por ciclo solar 25.

O impacto do clima espacial

A meteorologia espacial refere-se aos efeitos ambientais que têm origem fora da nossa atmosfera (principalmente o Sol). Afetar na Terra de várias formas, visíveis e impercetíveis. A mais óbvia é a presença de auroras. Nos últimos meses, as auroras têm sido visíveis com muito mais intensidade e mais perto do equador do que nas últimas duas décadas. Este é um resultado direto do aumento da atividade solar.

A meteorologia espacial, e a atividade solar em particular, também cria desafios adicionais para os satélites e os operadores de satélites.

Uma maior atividade solar significa mais erupções solares e um vento solar mais forte - o que resulta num maior fluxo de partículas carregadas que podem danificar ou perturbar os componentes elétricos dos satélites.

Significa também um aumento da radiação ionizante, resultando numa dose mais elevada para os astronautas e pilotos, e potenciais perturbações nas comunicações de rádio a longa distância.

ISS também sofre com este fenómeno

Mas para os satélites em órbita terrestre baixa, o efeito mais consistente da atividade solar é que a energia extra é absorvida pela atmosfera exterior, fazendo com que esta se expanda para fora.

Como resultado, todos os satélites a menos de 1.000 km da Terra sofrem um aumento significativo da resistência atmosférica. Esta é uma força que perturba a sua órbita e os faz cair em direção à superfície do planeta.

Entre os "satélites" que se destacam nesta região estão a Estação Espacial Internacional (ISS) e a constelação Starlink. Estes satélites têm propulsores para contrariar este efeito, mas estas correções podem ser dispendiosas.

A órbita baixa da Terra também contém muitos satélites universitários, como os Binar CubeSats. Os satélites Cube raramente estão equipados com ferramentas que possam ajustar a sua altitude, pelo que estão inteiramente à mercê da meteorologia espacial.

O que aconteceu ao Binar?

O Programa Espacial Binar é um programa de investigação por satélite que opera a partir da Universidade de Curtin. O seu objetivo é fazer avançar a nossa compreensão do Sistema Solar e diminuir a barreira para operar no espaço.

O programa iniciou as operações com o seu primeiro satélite, Binar-1, em setembro de 2021. Isto foi a menos de um ano do ciclo solar 25, quando a atividade solar era relativamente baixa.

Nestas condições, o satélite em forma de cubo de dez centímetros começou a uma altitude de 420 km e sobreviveu 364 dias em órbita.

As missões seguintes do programa - Binar-2, 3 e 4 - eram três CubeSats de igual dimensão. No entanto, esperava-se que durassem cerca de seis meses, devido à área de superfície extra dos novos painéis solares e a uma previsão de aumento da atividade solar.

Em vez disso, duraram apenas dois meses antes de se queimarem. Embora as missões dos satélites cubo sejam relativamente baratas, o fim prematuro de uma missão será sempre dispendioso. Isto é ainda mais verdade para os satélites comerciais, o que realça a necessidade de uma previsão mais exata do tempo espacial.

A boa notícia é que o Sol vai voltar a acalmar-se. Apesar da atual atividade solar inesperadamente elevada, é provável que abrande até 2026, prevendo-se que regresse a um mínimo solar em 2030.

Embora este não fosse um objetivo explícito da missão, o Programa Espacial Binar demonstrou agora de forma pungente os efeitos dramáticos da atividade solar nas operações espaciais.

Embora a perda intempestiva de Binar-2, 3 e 4 tenha sido lamentável, já se começou a trabalhar em missões futuras. Espera-se que sejam lançadas em condições climatéricas muito mais favoráveis.