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15 Agosto

Olhando para fora: satélites na crise climática

Por meio da inovação moderna na era atual, os satélites e as estações espaciais são essenciais para a exploração espacial, descobertas científicas, comunicações e sensoriamento remoto. No entanto, produzir e implementar sistemas orbitais é incrivelmente caro, tanto financeiramente quanto ambientalmente. Novos avanços tecnológicos exigem cada vez mais o uso de satélites, mas com a crescente crise ecológica global, quão essenciais eles são?

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Mais de 2200 satélites ativos estão orbitando a Terra, com os EUA liderando com o maior número de satélites por país , seguidos pela China e Rússia. Em 1966, apenas seis estados estavam participando da "corrida espacial"; agora, são 72 países com programas ativos ou satélites em órbita. Muitos satélites são controlados por órgãos governamentais e instituições que cobrem estados individuais ou blocos comerciais, como a National Aeronautics and Space Administration (NASA) nos EUA e a European Space Agency (ESA), ou por departamentos militares nacionais. No entanto, a grande maioria dos satélites atualmente pertence e é controlada por empresas privadas, uma indústria que se expandiu rapidamente na última década. O setor espacial privado está experimentando um novo aumento nos empreendimentos científicos ou comerciais, fazendo com que o número de satélites ativos em órbita aumente a cada mês. 

Elon Musk, fundador e CEO da SpaceX, está lançando um desses empreendimentos, chamado Starlink, uma rede de satélites de órbita terrestre baixa (LEO) que criará um sistema de comunicação global capaz de conexões de banda larga de alta velocidade à Internet. Até o final de 2020, a SpaceX deverá lançar mais de 1.400 novos satélites para garantir cobertura global até 2021 e mais de 12.000 satélites nos próximos oito anos. Os relatórios mais recentes sugerem que o número aumentará para até 42.000 satélites no total , o que significa que uma única empresa - a SpaceX - será lançada e terá o controle de mais satélites do que jamais foram lançados desde 1957 . Starlink pretende ser uma constelação de satélites "limpa", por meio do qual os satélites LEO sairão da órbita para manter o espaço limpo assim que sua vida útil estiver completa. No entanto, é discutível até que ponto a produção e os lançamentos de milhares de satélites serão limpos na realidade. 

A SpaceX não é a única nova empresa de empreendimentos espaciais comerciais. OneWeb , com sede no Reino Unido, Blue Origin , fundada pelo fundador da Amazon, Jeff Bezos, e a SES com sede em Luxemburgo , que já é uma das maiores operadoras de satélite do mundo, estão entre muitas empresas que procuram as estrelas para se expandir no setor altamente lucrativo. Essas empresas, junto com outros novos programas liderados pelo governo e baseados em pesquisa, sugerem um recente boom na economia espacial que mostra poucos sinais de desaceleração. Além do valor econômico da indústria global de satélites, estimada em US $ 360 bilhões em 2019 (comercial e governamental), há muitas outras vantagens para a sociedade na utilização do espaço sideral.

O papel do satélite na mudança climática

Os satélites oferecem uma ampla gama de benefícios . No entanto, existem vários usos importantes no contexto das mudanças climáticas. Da Estação Espacial Internacional (ISS) a centenas de outros satélites de observação, o sensoriamento remoto permite o monitoramento do clima e do meio ambiente . Esses satélites de imagem são uma fonte incrível de dados para pesquisas de mudanças climáticas, permitindo-nos ver as mudanças globais no planeta que estão acontecendo com mais frequência, e com dados disponíveis gratuitamente para qualquer pessoa ver e usar. Por exemplo, a mudança das temperaturas oceânicas, as correntes e o aumento do nível do mar podem ser monitorados por instrumentos de pesquisa baseados no espaço. As medições da ISS indicaram que os níveis globais do mar aumentaram em média 3,3 milímetros por anodesde 1993, devido ao derretimento das geleiras e do gelo marinho, e da expansão térmica dentro dos oceanos. Além disso, as imagens de satélite podem mostrar os tamanhos variáveis das geleiras e do gelo marinho, o que mostra que, depois de 2017, 2019 teve a segunda menor extensão de gelo marinho no Ártico desde 1978, com uma situação semelhante na extensão e cobertura de gelo marinho da Antártica .

Olhando para fora: satélites na crise climática

Imagens de satélite da NASA das mudanças na extensão do gelo marinho entre 1979 e 2015 no Ártico, mostrando um declínio massivo como resultado das mudanças climáticas e atividades antropocêntricas ao redor do globo (Fonte: NASA


Os satélites de sensoriamento remoto, como o satélite Global Precipitation Measurement (GPM) da NASA, podem determinar a mudança nos padrões de precipitação e inundações. Mudanças nas chuvas indicam que globalmente, eventos climáticos mais extremos estão acontecendo, com mais secas, inundações e furacões . Mudanças na cobertura vegetal também são observáveis, mesmo a olho nu do espaço . Juntamente com o GPM da NASA, o satélite Copernicus Sentinel-2 da ESA permite o mapeamento espacial da biodiversidade e biomassa , impactos agrícolas, degradação do solo, cobertura florestal e desmatamento (e florestamento) Entender isso é essencial para entender o panorama geral para uma melhor mitigação e gestão no nível do solo de usos degradativos da terra, como práticas agrícolas intensivas .

Observações de como os incêndios florestais generalizados não teriam sido possíveis sem um ponto de vista de satélite, mostrando condições agravadas de aumento do risco de incêndio, frequência e magnitude como resultado da mudança climática, que também retroalimenta para aumentar as emissões de dióxido de carbono. Na recente (e contínua) crise de incêndios florestais australianos, as imagens de satélite mostraram a extensão das terras queimadas no país e a distância que a fumaça viajou no pico da temporada de incêndios, chegando até a América do Sul. Mais recentemente, imagens de satélite mostraram que os GEEs de nitrogênio caíram em áreas afetadas pelas medidas de quarentena do COVID-19, como na China e na Itália .

Gases de efeito estufa (GEE´s) e mudanças de temperatura também são monitorados a partir de satélites, tornando-os essenciais na modelagem de diferenças passadas, presentes e futuras para entender as implicações atmosféricas, terrestres e oceânicas das mudanças climáticas. Instrumentos como o satélite Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) da NASA podem medir aumentos de GEE, como o CO2 . Os níveis de dióxido de carbono são monitorados regularmente do espaço , mostrando que os níveis de CO2 atmosférico atingiram 413 partes por milhão (ppm) . Esta é a maior concentração de CO2 que nosso planeta já experimentou em 3 milhões de anos . Os satélites também podem detectar outros GEEs, como o metano e óxido nitroso, que muitas vezes vem de vazamentos industriais ou campos de petróleo e gás. Os satélites são essenciais para o cumprimento dos tratados ambientais internacionais , como o Acordo de Paris. Com o objetivo de manter a meta do Acordo de mitigar o aquecimento global a 1,5°C acima das temperaturas pré-industriais até o final do século, os satélites mostram que já estamos a 0,98°C acima , um número que flutua anualmente.

Além da necessidade fundamental de compreender as mudanças climáticas do espaço, os satélites são úteis para sistemas de alerta precoce para desastres naturais, o aumento da ocorrência de eventos climáticos extremos ou 'desastres humanos'. Os satélites podem monitorar eventos climáticos em caso de evacuações necessárias, como furacões ou inundações , geralmente em conjunto com sistemas e instituições de monitoramento baseados em terra (por exemplo, Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA) nos EUA). Para desastres naturais como terremotos, tsunamis ou deslizamentos de terra , os satélites são igualmente importantes para responder a eventos de desastre. Os satélites foram até mesmo capazes de detectar mudanças mínimas em infraestruturas feitas pelo homem, comomonitorar mudanças nas superfícies das estradas antes do desabamento de uma ponte .  

No entanto, apesar da série de vantagens dos satélites na crise climática, quais são as implicações e custos de utilizar o espaço além de nossa atmosfera imediata?

A exploração espacial e o empreendedorismo são empreendimentos muito caros . Comprar as peças para os satélites é caro devido à quantidade de materiais raros e valiosos dentro deles; os custos de produção, engenharia e software são igualmente muito altos, frequentemente acima de US $ 100 milhões por satélite. Consequentemente, apenas estados, empresas e indivíduos com capital disponível significativo (ou aqueles com patrocínio de fundos estatais ou privados) podem financiar programas espaciais de forma viável. Como resultado, há uma alocação desproporcional de controle sobre o espaço de entidades e instituições que podem apoiar financeiramente tais empreendimentos, proibindo muitos países de acessar os benefícios do controle de satélite. 

A crise de poluição dos cursos de água da Terra está bem documentada. Essa noção se reflete além de nossa atmosfera. Os detritos espaciais são um problema que não é frequentemente falado; além da Estação Espacial Internacional (ISS), a maioria das pessoas nunca terá contato com o espaço sideral e, portanto, nem sempre é uma preocupação imediata. 

Velhos ônibus espaciais e partes de satélites entram na atmosfera do planeta em uma base razoavelmente regular, estimada em 200-400 peças por ano. Embora essas partes frequentemente se queimem na reentrada e tenham um impacto direto mínimo nas regiões terrestres, elas não desaparecem completamente. Ao queimar, devido ao intenso atrito de viajar do vácuo para uma atmosfera cheia de gases, produtos químicos nocivos e GEEs são liberados na alta atmosfera. Esses gases, embora desprezíveis em quantidade, são geralmente mais potentes do que o CO 2 e podem esgotar a camada de ozônio ou reter mais radiação térmica. 

As estimativas da ESA colocam o número de objetos lixo espacial na órbita da Terra em aproximadamente 900.000 objetos com mais de 1 cm de tamanho, dos quais cerca de 5 400 deles são maiores do que um metro (incluindo mais de 2.000 satélites ativos). Aproximadamente 70% dessas peças são em LEO. Os detritos espaciais podem ser qualquer coisa, desde parafusos, lascas de tinta e peças de instrumentos a satélites inteiros extintos e corpos de foguetes. Qualquer objeto de 10 cm ou maior pode ter um efeito significativo na espaçonave ativa devido às altas velocidades em que os objetos orbitam; a maioria dos satélites e estações modernos são equipados com escudos de entulho para peças menores. 

Olhando para fora: satélites na crise climática

Projeção de imagem de lixo espacial pela ESA, de pedaços maiores que 1 mm de tamanho na órbita da Terra (Fonte: ESA ).


Historicamente, o lixo espacial destruiu satélites ativos , criando mais destroços no processo. No futuro, uma reação em cadeia da colisão de detritos espaciais , conhecida como síndrome de Kessler, pode tornar o LEO inutilizável. Tal reação poderia inibir a possibilidade de comunicação e satélites de sensoriamento remoto essenciais dos quais muitas pessoas e organizações em todo o mundo dependem todos os dias. Também poderia dissuadir futuros programas espaciais de acontecer devido à ameaça de detritos extraterrestres. As implicações de adicionar os potenciais 42.000 novos instrumentos espaciais da Starlink em órbita ao longo da próxima década ou assim, para não mencionar outros, são inúmeras em termos de impacto no ambiente já frágil.

Mais positivamente, tem havido várias operações visando remover esses detritos do espaço. Em 2018, o satélite britânico RemoveDEBRIS foi lançado e implantado a partir da ISS para testar novas tecnologias que tiveram sucesso na captura de detritos espaciais. Alternativamente, outra maneira de mitigar os detritos espaciais em altitudes onde os satélites normalmente orbitam é movê-los para uma ' órbita de cemitério ', onde os instrumentos perto do final de sua vida útil são enviados a altitudes de 225 milhas da superfície da Terra e mais altas, embora isso não resolver inteiramente a crise do lixo espacial.

Sem surpresa, os requisitos para construir um satélite os tornam incrivelmente intensivos em recursos. Uma imensa variedade de elementos e matérias-primas são usados para criar estruturas espaciais; Kevlar, alumínio, silício, titânio ou ligas compostas como níquel-cádmio e alumínio-berílio são frequentemente essenciais. Isso sem considerar os muitos recursos necessários para os sistemas elétricos a bordo do satélite e os métodos de construção dos instrumentos de navegação espacial. A mineração de metais por si só consome muita energia e é degradante para o meio ambiente , incluindo poluição atmosférica e subterrânea. Após a extração, desoxidação ou purificação dos recursos também contribuem para as emissões totais, juntamente com o transporte dos materiais para as instalações de produção. 

Os efeitos das emissões de lançamento de combustível sólido de foguete não são bem compreendidos e são difíceis de medir. A maioria dos lançamentos de satélites produz uma quantidade insignificante de CO2, especialmente em comparação com outras indústrias. No entanto, os particulados produzidos no lançamento interagem na estratosfera e têm um impacto significativo na destruição da camada de ozônio . Por exemplo, partículas de alumina são emitidas a partir do lançamento e absorvem a luz solar, permitindo o aquecimento térmico na alta estratosferae causando feedback positivo e maior aquecimento latente. Os efeitos das interações de outros gases e partículas com ambientes atmosféricos superiores ainda precisam ser modelados, o que significa que cada novo lançamento de foguete tem implicações desconhecidas e potencialmente críticas para as mudanças climáticas. 

Alguns relatórios afirmam que o hidrogênio líquido, um combustível de foguete alternativo aos propelentes sólidos, é quase neutro em carbono com 28 toneladas de CO2 por lançamento, ao lado do vapor d'água. No entanto, os impactos da criação inicial do combustível líquido especializado são estimados em mais de 672 toneladas de CO2 por lançamento devido à quantidade de energia em escala industrial necessária para produzir o combustível, o que significa que o tipo de combustível supostamente "limpo" não é tão verde quando tomado pelo valor de face. Ironicamente, as imagens de satélite provavelmente serão a ferramenta mais eficaz para entender a composição da alta atmosfera e o impacto das emissões de lançamento de programas espaciais na atmosfera. 

Os satélites são extremamente importantes para compreender e combater as alterações climáticas. Compreender a crise climática e seus problemas relacionados é fundamental para combatê-la - se não podemos medi-la, não podemos mitigá-la. Sem os recursos de satélite, o conhecimento e os dados sobre o aquecimento global e as mudanças climáticas hoje não seriam tão próximos do que temos agora, mesmo com equipamentos de detecção baseados em terra. No entanto, existem implicações e custos associados aos satélites. Ao considerar o programa Starlink, os impactos gerais causados por uma única empresa privada serão enormes. Haverá efeitos indiretos no futuro, como poluição da produção, emissões de dezenas de milhares de satélites e detritos espaciais. 

Com o início de uma "nova corrida espacial", os formuladores de políticas precisam examinar seriamente os custos ambientais do uso de satélites e melhorar as capacidades de pesquisa e regulamentação para mitigar essas implicações degradantes. Os programas futuros precisam investir na redução ou compensação das emissões e assumir mais responsabilidade pelos satélites quando eles atingirem o fim de sua vida útil. No caso de satélites ativos, adaptá-los para consumir menos recursos ou emissões pode ser uma solução viável para ajudar nisso, dependendo dos avanços tecnológicos e de engenharia futuros.



Por: Daisy Gill // https://earth.org/