Colisões entre satélites: novo modelo britânico promete reduzir riscos em órbita

Pesquisadores da The University of Manchester desenvolveram um novo modelo focado na redução de colisões entre satélites que, segundo estudo publicado no periódico Advances in Space Research, passa a considerar o risco de impacto logo nas primeiras etapas do planejamento de missões de observação da Terra. A estratégia, que combina requisitos de desempenho com variáveis de segurança orbital, busca equilibrar a necessidade crescente de dados de alta resolução com a urgência de manter o espaço sustentável.

O que motiva o combate às colisões entre satélites

A expansão acelerada da indústria espacial é o ponto de partida para compreender por que a mitigação de colisões entre satélites se tornou prioridade. Hoje existem cerca de 11.800 satélites ativos orbitando o planeta, número que poderá ultrapassar 100 mil até o final da década, conforme projeções citadas pelos cientistas. Cada novo artefato lançado amplia a capacidade de monitoramento de fenômenos essenciais para a sociedade — como mudanças climáticas, produtividade agrícola, cadeias de suprimentos e degradação ambiental —, mas também eleva a densidade de objetos em órbita.

Quanto maior a concentração de corpos artificiais, maior o potencial de choques que geram fragmentos capazes de permanecer por décadas vagando em alta velocidade. Esses detritos representam ameaça para outras espaçonaves, tripulações humanas e para a utilização futura de regiões críticas do espaço. O fenômeno cria um ciclo que pode culminar no que é conhecido como síndrome de Kessler, cenário em que colisões em cascata tornam determinadas faixas orbitais inutilizáveis.

Como o novo modelo avalia o risco de colisões entre satélites

O método proposto pela equipe liderada pelo doutorando John Mackintosh adota uma abordagem multifatorial. Em vez de adicionar verificações de segurança apenas ao final do projeto, os pesquisadores conectam, desde o início, variáveis técnicas e ambientais que influenciam tanto a qualidade das imagens quanto a probabilidade de choques. Entre os parâmetros analisados estão:

• Resolução de imagem: quanto menor o detalhe exigido (por exemplo, 0,5 metro), maior tende a ser a complexidade do satélite ou a necessidade de operar em órbitas mais baixas.

• Área de cobertura: missões que precisam observar grandes extensões demandam constelações de múltiplos satélites ou órbitas mais altas, cada qual com implicações distintas sobre o risco.

• Dimensões e massa: satélites maiores carregam sistemas ópticos robustos, mas também oferecem seção transversal superior, aumentando a chance de colisão em caso de interseção de trajetórias.

• Quantidade de unidades: constelações amplas espalham o risco entre vários veículos menores, enquanto frotas reduzidas concentram a exposição em poucas plataformas volumosas.

• Concentração de detritos: regiões orbitais possuem densidades de fragmentos diferentes; integrar esses mapas ao projeto permite selecionar altitudes menos críticas.

Ao inserir esses fatores em um modelo matemático único, engenheiros conseguem simular cenários, comparar configurações e aferir qual arranjo cumpre os objetivos científicos com o menor risco operacional possível.

Principais conclusões sobre colisões entre satélites em diferentes altitudes

Os testes realizados pela equipe revelaram que a probabilidade de colisão não depende apenas da quantidade de detritos em determinada faixa orbital. O tamanho do satélite possui papel igualmente relevante. Em uma das simulações, um veículo projetado para captar imagens com resolução de 0,5 metro apresentou risco máximo entre 850 e 950 quilômetros de altitude, aproximadamente 50 quilômetros acima do pico de densidade de fragmentos catalogado atualmente.

Isso ocorre porque, nessa faixa, o satélite específico combina duas características: seção transversal relativamente grande e velocidade orbital que se cruza com populações numerosas de detritos de diferentes inclinações. Tal descoberta indica que, mesmo fora da “zona de maior lixo”, certos projetos podem tornar-se vulneráveis em altitudes consideradas moderadas se não incorporarem salvaguardas no design.

Outra observação importante refere-se ao paradoxo entre órbitas altas e baixas. Nas altitudes superiores, cada unidade cobre área maior, permitindo frotas enxutas. Entretanto, o porte das plataformas aumenta para acomodar óptica de longo alcance, implicando risco individual elevado em caso de colisão. Já em órbitas próximas à superfície, são necessários mais satélites para obter cobertura global, mas cada um é menor e, portanto, gera fragmentos potencialmente menos danosos em eventual incidente.

Desafios de sustentabilidade: colisões entre satélites e os ODS da ONU

Muitas aplicações que apoiam os 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas dependem de observação terrestre de alta resolução. Detectar desmatamentos, mapear poluição oceânica ou monitorar safras exige dados frequentes e detalhados, pressão que leva ao lançamento de constelações numerosas. O estudo de Manchester destaca o “paradoxo da sustentabilidade espacial”: satélites concebidos para solucionar problemas ambientais podem, se mal planejados, agravar a poluição orbital que ameaça a viabilização dos próprios programas.

A pesquisadora Ciara McGrath, docente em sistemas aeroespaciais, observa que o método oferece caminho prático para conciliar produção de conhecimento e preservação do ambiente espacial. Ao integrar segurança desde o rascunho inicial da missão, as equipes evitam decisões tardias que custariam reajustes caros ou comprometimento de desempenho.

Já a professora Katharine Smith salienta que a ferramenta é adaptável. Em trabalhos futuros, os autores pretendem ampliar o escopo para incluir o tempo de permanência de detritos, riscos de reentrada e outros impactos ambientais associados ao ciclo de vida dos satélites.

Próximos passos para minimizar colisões entre satélites e proteger o espaço

A adoção do modelo poderá influenciar agências governamentais, operadoras comerciais e novos atores que planejam ingressar no setor espacial. Entre os desdobramentos imediatos previstos pelos autores estão:

• Padronização de métricas de risco: incorporar índices unificados em manuais de projeto permitirá comparar missões de diferentes fornecedores.

• Revisão de políticas de licenciamento: órgãos reguladores poderão exigir comprovação de análises de risco embutidas já nos relatórios preliminares.

• Incentivo a satélites menores: constelações de unidades compactas podem ser privilegiadas em chamadas de financiamento, pois diluem consequências de impactos isolados.

• Colaboração internacional: como as órbitas são compartilhadas, recomenda-se compartilhar dados e atualizar catálogos de detritos em tempo real para refinar o modelo.

Mackintosh e a equipe ressaltam que, embora o estudo foque a órbita baixa — onde estão a maioria dos satélites de observação —, a lógica pode ser estendida a órbitas médias e geossíncronas, desde que incorporados ajustes nas variáveis de densidade de objetos e perfis de missão. Essa expansão deverá ser objeto de pesquisas posteriores a serem submetidas a outros periódicos especializados.

Segundo os autores, a continuidade dos testes, a validação por diferentes operadores e a eventual integração com bancos de dados de rastreamento orbital representarão os próximos marcos na consolidação da ferramenta como referência para o setor espacial global.