As duas últimas naves espaciais pioneiras do programa Cluster da ESA, Samba e Tango, terminarão as suas viagens ao desintegrarem-se na atmosfera terrestre a 31 de Agosto e 1 de Setembro, respectivamente. As suas reentradas programadas marcam o fim de uma missão que transformou a nossa compreensão do ambiente magnético da Terra. Os momentos finais oferecem também uma rara oportunidade científica para observações da reentrada a partir de um avião.
“Quando uma nave espacial reentra na atmosfera, experimenta forças extremas. As temperaturas disparam, os materiais derretem e vaporizam, e a nave espacial desintegra-se gradualmente. Mas como é que isto acontece exatamente?”, questiona Stijn Lemmens, analista sénior de mitigação de detritos espaciais da ESA.
“Precisamos de compreender melhor como se desintegram para melhorar o design de naves espaciais que se possam desintegrar completamente, reduzindo o risco na Terra, ao mesmo tempo que procuramos prevenir a poluição atmosférica”.
Os engenheiros podem simular aspectos destas condições no solo, mas reproduzir o ambiente exacto de uma reentrada atmosférica real não é possível. É por isso que a ESA, como parte das suas actividades de segurança espacial, está a enviar um avião para observar as duas últimas reentradas dos Cluster por baixo, para repetir a primeira experiência de observação aérea do módulo Salsa do Cluster em 2024.
Recolhendo dados valiosos de reentrada
A equipa irá recolher o máximo de dados de reentrada possível enquanto os satélites estiverem a reentrar na atmosfera terrestre com cerca de 24 horas de intervalo, numa localização remota sobre o Oceano Pacífico Sul.
Em Janeiro, a equipa de operações da Cluster já tinha definido as trajectórias dos satélites Cluster para “reentradas direcionadas”, garantindo uma localização precisa, remota, mas acessível para observações com um pequeno avião a partir de Tonga.
As naves Cluster são invulgares porque não reentram na atmosfera principalmente devido ao arrasto atmosférico, como a maioria dos satélites que orbitam a Terra. Em vez disso, à medida que se afastam numa órbita altamente elíptica, o seu retorno é impulsionado por interacções gravitacionais de longo prazo com a Terra, o Sol e a Lua, o que possibilita planear e direccionar as suas reentradas.
Agora, as campanhas de observação aérea ROSIE, lideradas pela Astros Solutions, partirão de Tonga a 31 de Agosto e sobrevoarão o oceano durante horas para chegar ao local de reentrada e testemunhar a queda de Samba. Em seguida, regressarão a Tonga para descansar e reagrupar antes de repetirem a operação para Tango no dia seguinte.
“É um grande desafio logístico. O avião precisa de estar exactamente no lugar e no momento certos, a apontar na direcção correta, em segurança na borda da zona de exclusão aérea. Tudo precisa de se encaixar perfeitamente no momento exacto. Para registar a reentrada, a equipa utilizará um conjunto de instrumentos, 30 no total, melhorado em relação aos que utilizámos durante a reentrada do Salsa”, afirma Jiří Šilha, da Astros Solutions.
“Já o fizemos uma vez antes – grande parte do valor da campanha reside na repetição para a obtenção de um conjunto robusto de dados – mas agora o desafio é duplo. Concretizá-lo duas vezes em 24 horas exigirá o máximo de todos os membros da nossa equipa, bem como do nosso equipamento. As missões ROSIE-Samba/Tango são um esforço conjunto de parceiros académicos da Universidade de Estugarda (IRS/HEFDiG), da Universidade Comenius em Bratislava (CUB) e de parceiros industriais da Hypersonic Technology Göttingen (HTG), da Zafiro Systems (Zafiro) e da Astros Solutions, em estreita cooperação com a Agência Espacial Europeia.”
Vários instrumentos irão recolher dados espectrais, procurando os sinais reveladores da dissolução de materiais que permitem registar remotamente quais os materiais que estão a derreter e quando. Estes sensores são complementados por câmaras visuais e infravermelhas.
Lições aprendidas com o Salsa
“Testemunhar a primeira reentrada do satélite Salsa, do Cluster-2, já produziu resultados intrigantes. Por exemplo, notámos uma discrepância de até 20% na densidade atmosférica esperada, o que realça como as incertezas na alta atmosfera podem afetar as previsões de reentrada”, afirma Stijn Lemmens.
“E quanto à própria desintegração, pareceu começar um pouco mais cedo do que os modelos previam. Será isto uma anomalia ou um indício de que o nosso entendimento precisa de ser melhorado? Observar o Samba e o Tango em condições semelhantes ajudará a responder a esta questão.”
“Outra surpresa veio das próprias naves espaciais. Durante a penúltima passagem pelo perigeu antes da reentrada, os satélites permaneceram totalmente intactos e em perfeitas condições, mesmo descendo a uma altitude de cerca de 110 km a uma velocidade superior a 10 km/s — tornando-os as naves espaciais activas a voar a altitude mais baixa de sempre”, afirma Bruno Sousa, Gestor de Operações de Espaçonaves Cluster da ESA.
“Infelizmente, as temperaturas mais elevadas a que os painéis solares foram sujeitos provocaram uma grave falha de energia e acabaram por provocar um reset. Consequentemente, os dados registados não puderam ser preservados e recuperados, impedindo-nos de reconstruir o que as naves espaciais vivenciaram a esta altitude. No entanto, conseguimos retomar o controlo normal posteriormente.”
“Como o Samba e o Tango se encontram agora num estado de energia ligeiramente melhor do que as duas primeiras naves espaciais que reentraram, oferecem uma excelente oportunidade para recolher ainda mais dados complementares — desde que evitem reiniciar desta vez.”
Apoiar um futuro sustentável no espaço
O trabalho de recolha do conjunto de dados exclusivo sobre a reentrada para a comunidade científica e de engenharia apoia diretamente a abordagem Zero Debris da ESA, que visa garantir a utilização sustentável do espaço para as gerações futuras. Com o lançamento de mais satélites e o término de mais missões espaciais, compreender exatamente como as naves espaciais se comportam durante a reentrada torna-se cada vez mais importante.
É por isso que, após as reentradas de Samba e Tango, haverá a de Draco, a missão de reentrada da ESA actualmente em construção. Draco registará o seu próprio fim incandescente a partir de dentro, enquanto é observada por cientistas num avião, ansiosos por continuar a viagem iniciada com o quarteto Cluster.
Texto original: Observing Samba and Tango’s reentries
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa