Castelo de cartas: tempestades solares e o risco das mega-constelações de satélites em LEO como a Starlink

Um "castelo de cartas" em órbita: mega-constelações de satélites em LEO

A expressão inglesa "house of cards" tornou-se conhecida para muita gente por causa de uma série política da Netflix. Ainda assim, o sentido original é mais literal: descreve um sistema assente numa base intrinsecamente instável.

É precisamente essa imagem que Sarah Thiele - então doutoranda na University of British Columbia e, actualmente, na Princeton - e os seus co-autores escolhem para caracterizar o sistema actual de mega-constelações de satélites num novo artigo disponível em pré-publicação no arXiv.

Os autores sustentam bem a escolha do termo. As contas indicam que, somando todas as mega-constelações em Órbita Baixa da Terra (LEO), acontece uma aproximação próxima - definida como dois satélites passarem a menos de 1 quilómetro um do outro - a cada 22 segundos. No caso da Starlink, o mesmo tipo de evento ocorre, em média, uma vez a cada 11 minutos.

Outro indicador frequentemente citado da Starlink é o seguinte: em média, cada um dos milhares de satélites tem de executar 41 manobras por ano para evitar colisões com outros objectos na sua órbita.

À primeira vista, isto pode soar a um sistema bem projectado e a funcionar como previsto. No entanto, qualquer engenheiro reconhece que são os casos-limite - situações raras, fora do cenário típico - que explicam uma grande parte das falhas em sistemas complexos.

Tempestades solares como caso-limite para satélites

Segundo o artigo, as tempestades solares representam um desses casos-limite para as mega-constelações de satélites.

Em condições normais, as tempestades solares perturbam a operação dos satélites sobretudo de duas formas.

Por um lado, aquecem a atmosfera, o que aumenta o arrasto e agrava a incerteza posicional de parte dos satélites. Com mais arrasto, é necessário gastar mais combustível para manter a órbita; e, simultaneamente, pode ser preciso iniciar manobras evasivas quando a trajectória de um satélite ameaça cruzar-se com a de outro.

Durante a "Tempestade de Gannon" de Maio de 2024 (que, infelizmente, não parece ter sido baptizada em homenagem ao vilão de Zelda), mais de metade de todos os satélites em LEO tiveram de consumir pelo menos uma parte do seu combustível nestas manobras de reposicionamento.

Por outro lado - e de forma potencialmente mais destrutiva - as tempestades solares podem inutilizar os próprios sistemas de navegação e de comunicações dos satélites. Nessa situação, deixam de conseguir manobrar para sair do caminho; e, quando isto se combina com o aumento de arrasto e com a maior incerteza provocados pela atmosfera aquecida, o resultado pode ser uma catástrofe quase imediata.

O Relógio CRASH e a rapidez do risco de colisão

A síndrome de Kessler é o exemplo mais conhecido dessa catástrofe: um campo de detritos em redor da Terra torna impossível lançar qualquer coisa para a órbita (ou além dela) sem que seja destruída.

Só que a síndrome de Kessler demora décadas a manifestar-se plenamente. Para evidenciar o quão depressa uma tempestade solar pode desencadear problemas graves, os autores propõem uma nova métrica - o Relógio de Materialização de Colisão e Dano Significativo (CRASH).

De acordo com os cálculos apresentados, em Junho de 2025, se os operadores de satélites perdessem a capacidade de enviar comandos para manobras de evitamento, ocorreria uma colisão catastrófica em cerca de 2.8 dias.

O contraste com o passado é marcado: em 2018, antes da era das mega-constelações, a mesma estimativa apontaria para 121 dias - diferença que ajuda a perceber a inquietação dos autores.

Mais alarmante ainda, se o controlo por parte dos operadores falhar por apenas 24 horas, existe uma probabilidade de 30 por cento de acontecer uma colisão catastrófica que possa funcionar como caso-semente para o processo, de décadas, associado à síndrome de Kessler.

O problema agrava-se porque as tempestades solares quase não dão margem de aviso: talvez um ou dois dias, na melhor das hipóteses. E, mesmo quando há aviso, não existe grande alternativa além de tentar proteger, tanto quanto possível, os satélites que podem ser afectados.

Além disso, o ambiente dinâmico que estas tempestades introduzem na atmosfera obriga a retorno de informação e controlo em tempo real para gerir eficazmente os satélites. Se esse controlo em tempo real falhar, dizem os autores, restam apenas alguns dias para o repor antes que todo o "castelo de cartas" desabe.

Um Evento de Carrington hoje e o que pode significar

Isto não é mera especulação. A tempestade de Gannon, em 2024, foi a mais intensa em décadas, mas existe registo de um evento ainda mais forte: o Evento de Carrington de 1859. Foi a tempestade solar mais intensa de que há registo e, se algo semelhante ocorresse actualmente, poderia eliminar a nossa capacidade de controlar satélites durante muito mais do que três dias.

Em termos práticos, um único acontecimento - com precedentes na memória histórica - poderia destruir a infra-estrutura de satélites e deixar a humanidade limitada à Terra por um futuro previsível.

É difícil imaginar que os leitores deste blogue desejem um cenário desse tipo. E embora existam compromissos entre tirar partido das capacidades técnicas oferecidas pelas mega-constelações em LEO e o risco que elas representam para futuras actividades no espaço, é preferível avaliar esses riscos com realismo.

Quando está em causa a possibilidade de perder acesso ao espaço durante gerações por causa de uma tempestade solar particularmente severa, a decisão mais prudente é, no mínimo, basear escolhas em informação sólida - e este artigo contribui para isso.

Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.