A vida e a morte de um satélite artificial na órbita da Terra

Eles estão no espaço e têm uma influência enorme em nossas vidas cotidianas. Graças aos satélites artificiais na órbita do planeta Terra, podemos assistir à televisão, acessar internet, falar ao telefone, saber se vai chover no final de semana e nos localizarmos por meio do GPS em uma cidade que não conhecemos.

Se o seu "nascimento" acontece aqui em solo terrestre, esses equipamentos passarão a maior parte de sua vida útil a distâncias entre 180 km do solo e 36 mil km --quase 10% do caminho da Terra à Lua, seu satélite natural. 

Os mais distantes são os usados para comunicação, distribuindo sinais de telefonia, internet, televisão e rádio para antenas receptoras na Terra. Localizados a 36 mil km de altitude, esses equipamentos são chamados de geoestacionários, e ficam "parados" sobre um pedaço do planeta, normalmente em torno da linha do Equador, acompanhando o movimento de rotação da Terra.

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Os satélites GEO (“Geostationary earth orbit”), que permitem que tenhamos uma "vida digital", são lançados por meio de foguetes a partir de bases localizadas próximas à linha do Equador, como o Centro Espacial de Kourou, na Guiana Francesa.

A rotação da Terra, nesses casos, “ajuda a empurrar o foguete para colocá-lo na posição orbital”, explica Jurandir Pitsch, vice-presidente de vendas da para a América Latina da SES, companhia proprietária e operadora de satélites de telecomunicações. "Quanto mais próximo da linha do Equador é feito o lançamento, menos combustível é necessário.”

Vida e morte de um satélite geoestacionário

Na decolagem, os motores do foguete que carrega o satélite geram mais de 1.200 toneladas de força de propulsão para romper a atmosfera.

Quando chega ao espaço, o foguete se desprende do equipamento e vai cair no mar, direcionado pelo centro de controle na Terra. 

Ao alcançar a posição orbital desejada, painéis solares de captação de energia são abertos. É a energia solar que garantirá o funcionamento adequado do satélite por cerca de 20 anos. 

Pitsch explica que, a cada três semanas, os satélites geoestacionários precisam de correções de posição, tanto por conta do formato da Terra, que não é perfeitamente redonda, quanto por incidência do Sol e da Lua.

O espaço em que está um satélite é chamado de "cubo virtual”, e pode ser ocupado por mais de um equipamento. Isso pode servir tanto para aumentar a capacidade disponível para canais e serviços de televisão que exigem banda mais larga, como HDTV (televisão de alta definição) e UHD (Ultra-HD), quanto para garantir que um satélite venha substituir com agilidade um outro que apresente problemas ou "morra".

Cemitério de satélites

Findada a vida útil dos equipamentos (cerca de 20 anos), eles são movidos por meio de propulsores para o “cemitério de satélites”.

"Existe uma órbita localizada uns 300 km acima da órbita geoestacionária que é a órbita cemitério. E quando o satélite está morrendo, é uma obrigação da operadora que o controla guardar um mínimo de combustível para fazer essa manobra”, afirma Pitsch. 

A União Internacional de Telecomunicações criou a determinação de espaços "cemitério" para os satélites em 2002. Assim, em altitudes diferentes há órbitas em que são "enterrados" os equipamentos fora de funcionamento, sejam eles geoestacionários, sejam de órbita intermediária (MEO), situada entre 2.000 e 36 mil km.

A determinação tenta evitar o problema de lotação da órbita com objetos sem uso. 

"Antigamente, o pessoal não se importava muito em deixar objeto em órbita. Hoje existe uma normalização, você não consegue contratar um lançador se você não tiver propulsão a bordo o suficiente para fazer a retirada de órbita após o final de vida do satélite", diz Valcir Orlando, chefe do Centro de Rastreio e Controle de Satélites do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Segundo um estudo divulgado pela Agência Espacial Europeia (ESA), há 750 mil partículas de lixo espacial em órbita --de objetos de 1 cm a satélites inteiros.

Diferentes órbitas

Além dos satélites geoestacionários (GEO), há ainda os de baixa órbita (LEO) e de órbita intermediária (MEO).

Quanto mais alto está o satélite, maior sua cobertura terrestre. Sendo assim, são necessários apenas três satélites geoestacionários, localizados a 36 mil km de altitude, para realizar uma cobertura global.

No caso dos satélites LEO, localizados normalmente a 1.200 km de altitude, por outro lado, são necessários ao menos 40 deles para que se tenha uma cobertura global. Oito satélites de média órbita (MEO) são suficientes para cobrir o globo terrestre.

Se por um lado, uma maior altitude garante uma cobertura mais ampla, ela faz com que o tempo em que um pacote de informações demora para chegar até o destino seja mais alto.

Explica-se, assim, aquele “delay” em programas de televisão ao vivo, quando um apresentador chama um repórter e ele demora alguns segundos para receber a informação. Isso ocorre porque o sinal da televisão é enviado por um satélite geoestacionário a 36 mil km de altitude.

Por outro lado, os satélites de baixa órbita são mais rápidos na resposta e, por isso, são muito usados em serviços de internet de banda larga, que exigem uma taxa de resposta imediata. 

Pitsch ressalta ainda que os satélites de média órbita (MEO) são cada vez mais utilizados para levar serviços de telefonia móvel a áreas remotas, como ilhas, bem como a navios de cruzeiros e aviões. Os satélites de posicionamento global, como o GPS e o Galileo, seu concorrente europeu, também estão localizados nesta faixa de altitude, embora mais alto do que os de comunicação.

Há um quarto tipo que utiliza órbita elíptica (HEO ou “highly elliptical orbit”) --estes equipamentos são utilizados para levar comunicação às latitudes mais altas, como as regiões polares do Globo terrestre, Canadá, Rússia e Sibéria.

Os satélites HEO, por estarem em órbita altamente elíptica, realizam a cobertura das regiões polares da Terra com apenas dois equipamentos.

Um satélite brasileiro na baixa órbita

Em fevereiro de 1993, o primeiro satélite brasileiro de coleta de dados, desenvolvido pelo Inpe (Instituto Nacional de Pesquisa Espacial), foi lançado ao espaço. O "nascimento" dele foi bem diferente do satélite geoestacionário descrito acima --a "morte" já deveria ter ocorrido há tempos, mas ele segue funcionando. 

Ele é um dos 27 satélites que orbitam sobre o Brasil atualmente, a maioria deles (21) são usados para comunicação, de acordo com a AEB (Agência Espacial Brasileira).

A expectativa inicial era de que o SCD-1 (Satélite de Coleta de Dados) tivesse uma vida útil de apenas um ano. Mais de duas décadas após seu lançamento, porém, o satélite, entre outras aplicações, segue retransmitindo informações para a previsão do tempo e monitoramento do nível de água dos rios e represas.

Orbitando em uma altitude baixa, de 750 km, o SCD-1 é um satélite LEO (“Low Earth Orbit”) e teve seu lançamento feito a partir de um foguete instalado na asa de um avião B-52, da Nasa (agência espacial norte-americana).

O foguete Pegasus, após ser liberado da asa do avião, a 13 km de altitude, caiu em queda livre por 5 segundos antes de acionar seus motores em direção ao espaço –pouco depois, já estava em órbita terrestre.

Satélites como ele orbitam entre uma altitude de 180 a 2.000 km. Os LEOs compartilham a faixa de altitude com a ISS (Estação Espacial Internacional), que está situada a 340 km da Terra.

Orlando explica que esta estratégia de lançamento de satélites se dá por conta da economia de combustível, pois “ele já sai com uma boa velocidade na direção da rotação da Terra”.