Como a NASA planeja destruir a Estação Espacial Internacional

A Estação Espacial Internacional (ISS) está contando seus dias, com uma aposentadoria pairando sobre o laboratório orbital em apenas alguns anos. Por mais de 20 anos, a estação espacial serviu como lar para astronautas na órbita baixa da Terra, mas logo encontrará seu fim ao mergulhar pela atmosfera para deixar para trás pequenos fragmentos de um legado icônico. A NASA está elaborando um plano para tirar de órbita sua amada estação espacial em 2030, enviando-a voando pela atmosfera da Terra, onde a maior parte dela queimará com o calor da reentrada.

A agência espacial, junto com seus parceiros internacionais, analisou várias opções diferentes e as reduziu com base na viabilidade e no custo. Após um esforço de anos, a NASA decidiu convocar a indústria privada para projetar uma nave espacial que arrastará a estação espacial em direção à sua morte ardente.

A ISS é um menino grande, detendo o recorde de maior estrutura feita pelo homem no espaço. Ela se estende por 109 metros -quase tão grande quanto um campo de futebol- e será o maior objeto a ser desorbitado. Descer a ISS não será fácil, e garantir que suas partes restantes pousem longe de áreas habitadas é o principal desafio.

A NASA e seus parceiros começaram a montar a estação espacial em 1998. A ISS serviu como uma plataforma essencial para pesquisas científicas e novas demonstrações tecnológicas em microgravidade que foram frequentemente usadas na Terra. A estação espacial simboliza a cooperação internacional e a paz, exibindo a colaboração entre as agências espaciais dos EUA, Rússia, Europa, Japão e Canadá. Ela hospedou centenas de astronautas de 18 países diferentes, que completaram mais de 270 caminhadas espaciais.

Infelizmente, todas as coisas boas devem chegar ao fim. A ISS está ficando velha e o desgaste de estar no espaço cobrou seu preço. Significativamente, sua aposentadoria abrirá caminho para a utilização comercial da órbita baixa da Terra, com empresas privadas projetando suas próprias estações espaciais para assumir o controle quando a ISS se for.

A Rússia concordou em continuar a enviar seus cosmonautas para a ISS até 2028, enquanto constrói sua própria estação espacial em órbita. Desde sua criação, a ISS hospedou continuamente pelo menos um astronauta da NASA e um cosmonauta da Roscosmos. Ao longo dos anos, os veículos russos Soyuz e Progress conduziram inúmeras missões de tripulação e carga para a ISS. A agência espacial russa provavelmente levará esses brinquedos com ela quando partir, o que significa que a NASA ficará sem seu principal parceiro da ISS para a tarefa de descomissionamento.

A estação espacial terá que ser destruída, pois desmontá-la simplesmente não é prático.

- "A estação nunca foi projetada para ser desmontada novamente", disse Marco Langbroek, professor de astrodinâmica na Universidade Técnica de Delft, na Holanda. - "Acho que o plano atual é a única opção disponível."

A montagem inicial da estação espacial levou 27 missões usando o agora aposentado Space Shuttle da NASA. Desmontar a ISS pedaço por pedaço exigiria grandes quantidades de esforço da NASA, agências espaciais internacionais e seus astronautas, além de ter uma nave espacial grande o suficiente para retornar essas partes à Terra.

- "Qualquer esforço de desmontagem para desconectar e retornar com segurança componentes individuais (como módulos) enfrentaria desafios logísticos e financeiros significativos, exigindo pelo menos um número equivalente de [caminhadas espaciais] pela tripulação da estação espacial, planejamento extensivo pelo pessoal de apoio em terra e uma espaçonave com capacidade semelhante ao grande compartimento de carga do ônibus espacial, que não existe atualmente", escreveu a NASA em um relatório recente.

A agência espacial acrescentou que está em processo de desenvolvimento de um plano de preservação para alguns itens menores da ISS. Isso faz muito sentido; a estação está cheia de lembranças e artefatos que valem a pena preservar.

Em vez de deixar a estação espacial cair em direção a Terra em uma reentrada descontrolada, a NASA e seus parceiros terão que mirar em uma área remota e desabitada no oceano como ponto de pouso para quaisquer detritos restantes. A prática padrão de mitigação de detritos orbitais aceita um risco de vítimas humanas de menos de 1 em 10.000.

Antes que o processo de desorbitação ocorra, a ISS será esvaziada de todos os bens móveis que podem ser transportados de volta a Terra. Os astronautas da ISS também terão que evacuar a estação espacial antes de sua desorbitação, deixando o laboratório orbital vazio pela primeira vez em décadas. Alguém, obviamente não sabemos quem, será o último astronauta a flutuar dentro de seus confins aconchegantes.

Uma reentrada controlada sempre começa com o abaixamento da órbita de uma nave espacial. O primeiro passo para a reentrada será cancelar as queimadas periódicas de elevação da órbita que mantêm a posição do laboratório a cerca de 400 quilômetros acima do nível do mar. Eventualmente, a órbita da estação decairá para menos de 250 quilômetros. Esse decaimento orbital natural, causado pelo arrasto atmosférico, provavelmente levará meses para gradualmente derrubar a ISS.

Para o próximo passo, a agência espacial encarregou a SpaceX de projetar um novo veículo desorbitante. Este veículo irá atracar na ISS e realizar uma série de queimadas desorbitantes para diminuir ainda mais a órbita da estação espacial. A NASA havia sugerido anteriormente usar a nave espacial de carga Progress da Rússia para desorbitar a ISS, mas isso agora está fora de questão devido à invasão da Ucrânia.

Em março, a agência espacial divulgou sua proposta de orçamento para 2024 , que incluía US$ 180 milhões para desenvolver uma capacidade de desorbitante para a ISS até o final de 2030. Na época, a NASA havia estimado que seu rebocador para a ISS custasse cerca de US$ 1 bilhão no total.

O contrato recentemente concedido à SpaceX vale US$ 843 milhões, que cobrirá o desenvolvimento do veículo, mas não inclui o custo de seu lançamento. A empresa não compartilhou detalhes do design do seu rebocador espacial, e não está claro se ela poderia redirecionar sua nave espacial Dragon ou construir uma completamente diferente.

O rebocador de preço exorbitante é uma nave espacial de uso único e não sobreviverá à tarefa de desorbitação. Enquanto a SpaceX desenvolverá a nave espacial de desorbitação, a NASA assumirá a propriedade após o desenvolvimento e a operará durante toda a sua missão. Junto com a estação espacial, espera-se que ela se desintegre destrutivamente também como parte do processo de reentrada.

Com a ajuda de seu novo rebocador, a ISS precisará executar uma grande queima de reentrada para atingir precisamente seu local de reentrada. Isso garantirá uma descida controlada pela atmosfera para gerenciar sua pegada de detritos. A manobra de propulsão tem que ser forte o suficiente para levar a espaçonave a uma órbita elíptica, ou um caminho oval, para que seja adequadamente capturada pela atmosfera.

- "Se você tem uma manobra que é forte o suficiente para trazer seu perigeu [altitude mínima] basicamente para zero, então as incertezas da distribuição de seus fragmentos no chão desempenham um papel menor", disse Tobias Lips, diretor administrativo da empresa de aerodinâmica de satélite Hyperschall Technologie Göttingen na Alemanha. - "Se você aceitar uma altitude de perigeu maior, então a zona potencial de respingos, que inclui todas as incertezas, se torna cada vez maior."

O especialista em reentrada estima que cerca de 40% da ISS sobreviverá à sua jornada aquecida pela atmosfera, mas que a NASA terá controle suficiente sobre a zona de amerissagem. Embora uma quantidade significativa de material possa cair do espaço, provavelmente não pousará perto de áreas habitadas.

A ISS vai bater na atmosfera a velocidades que chegam a 28.000 quilômetros por hora. Uma vez que a estação espacial desça a uma altitude abaixo de 100 quilômetros, ela começará a desmoronar. Durante seu mergulho fatal, a famosa estrutura começará a se distorcer, seu contorno familiar começará a se desintegrar pedaço por pedaço, com o metal se dobrando sob a pressão.

Elementos externos como painéis solares e antenas provavelmente quebrarão primeiro, então a estrutura principal da estação se quebrará em fragmentos. A maioria deles queimará, mas algumas partes significativamente mais densas e massivas, como portas de atracação e partes da estrutura de treliça, provavelmente sobreviverão.

As partes da ISS que sobreviverem à reentrada provavelmente constituirão de 10% a 20% de sua massa total. Isso é mais de 80 toneladas de material, e é por isso que uma reentrada controlada é essencial. Isso pode parecer óbvio, mas quanto menor a espaçonave, menos fragmentos sobrevivem à reentrada. Como Tobias Lips explicou, objetos menores esquentam mais intensamente e têm mais probabilidade de se desintegrarem na reentrada devido ao seu tamanho compacto, enquanto objetos maiores são menos propensos à queima completa, dificultando sua desintegração total.

Os fragmentos restantes da ISS cairão em uma área vazia do sul do Oceano Pacífico, conhecida como cemitério de espaçonaves, com muitos satélites mortos enterrados no fundo -incluindo a estação espacial russa Mir, que caiu na Terra em 2001-. A região remota do Oceano Pacífico, chamada Ponto Nemo, fica entre a Nova Zelândia e a América do Sul e é o lugar mais distante da terra firme.

Em 1979, a primeira estação espacial Skylab decaiu e se desintegrou na atmosfera da Terra, espalhando detritos pelo Oceano Índico e Austrália Ocidental. A NASA calculou que havia uma chance de 1 em 152 dos fragmentos restantes atingirem pessoas no solo. Felizmente, não houve relatos de feridos.

É difícil pensar na amada ISS partida em pedaços e destruída no Oceano Pacífico, mas seu legado durará muito mais que seus fragmentos queimados. A destruição da estação espacial sinaliza o fim de uma era e marca o início de uma nova que se inclina mais para a comercialização do espaço. Com essa nova era, a órbita da Terra está prestes a passar por mudanças significativas.

Os futuros projetos de estações espaciais já divulgados são a Estação Espacial Orbital Reef e a Starlab, ambas administradas totalmente por empresas privadas. A primeira será o resultado da cooperação entre a Blue Origin, Sierra Space, Boeing, Redwire Space e Genesis Engineering Solutions. Se tudo correr conform o planejado começará a ser contruída em 2016 e abrigará um tripulação de 10 pessoas. A segunda é um consórsio entre a Nanoracks, Voyager Space e Lockheed Martin, que deverá ser implantada a partir de um único lançamento em 2027 e poderá hospedar uma tripulação de 4 pessoas ao mesmo tempo.

A futura estação espacial mais aguardada é provavelmente a Lunar Gateway, que faz parte da missão Artemis que visa levar humanos de volta à lua para ter uma presença ativa na superfície. A Artemis é administrada pela NASA na maioria, mas várias outras agências espaciais trabalharão nela, como a Agência Espacial Europeia (ESA), a Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) e a Agência Espacial Canadense (CSA).

A Lunar Gateway orbitará ao redor da lua e servirá como ponto de parada para exploração robótica e tripulada do polo sul lunar e é o ponto de parada proposto para o conceito Deep Space da NASA para transporte para Marte. Ela está planejada para ser lançada em novembro de 2024 (é de duvidar) e poderá suportar uma tripulação de 4 astronautas.