p A agora extinta estação espacial chinesa Tiangong-1 está a caminho de colidir com a Terra - completando sua "fase de reentrada atmosférica". Embora os especialistas estejam cientes de que isso acontecerá há mais de um ano, tem havido uma grande incerteza quanto ao momento exato. Conforme a altitude orbital da estação diminuiu, Contudo, essa incerteza foi gradualmente reduzida e agora é possível determinar que ele desorbitará em alguns dias. p A maior parte da estação de 8,5 toneladas vai queimar e se desintegrar ao passar pela atmosfera, embora alguns detritos possam atingir a Terra. E embora tenhamos a capacidade de controlar com precisão uma espaçonave como a Rosetta - que orbitou a alguns quilômetros de distância do cometa 67P enquanto estava a 405m km da Terra e viajando a 55, 000 km por hora - não podemos realmente prever a hora e o local do impacto potencial de Tiangong-1 na Terra, apesar de estar apenas 200km acima de nós.

p Mas por que é tão difícil, e será que a ciência um dia nos ajudará a acertar essas previsões?

p As leis de Newton nos dizem que os satélites orbitam a Terra em órbitas perfeitamente circulares ou elípticas, repetindo seu caminho várias vezes (assumindo que a gravidade é a única força agindo sobre eles). Contudo, isso não é verdade em baixas altitudes, diga abaixo de 1, 000km, porque o satélite está se movendo pela atmosfera da Terra. Isso causa "arrasto aerodinâmico" (resistência do ar) - uma força que se opõe à velocidade do satélite, o que efetivamente transforma a órbita em uma espiral descendente em direção à superfície da Terra.

p Em teoria, podemos calcular o arrasto perfeitamente para prever a trajetória de um satélite. Isso pode ser feito usando uma equação que depende da velocidade do satélite ( v² ), a densidade da atmosfera ( ρ ), um coeficiente numérico que depende da forma do satélite e sua orientação em relação ao fluxo de ar ( C ), e a área do objeto ( UMA ) Para aqueles que estão interessados, a equação é: D =½ × C × ρ × UMA × v² . Mas você não precisa entender a equação para entender por que é tão difícil calcular o arrasto.

p A velocidade da espaçonave é fácil de medir com bastante precisão usando observações. Contudo, os outros parâmetros são altamente incertos - tornando difícil determinar o caminho de Tiangong-1. Para veículos como carros e aeronaves, C pode ser estimado teoricamente ou com dinâmica de fluidos computacional e medido experimentalmente em um túnel de vento. O principal problema aqui é que a forma de Tiangong-1 é complexa, e o objeto está descontrolado e caindo caoticamente, resultando em uma mudança constante C .

p A outra incógnita é a densidade da atmosfera, que diminui com a altitude. Contudo, particularmente em grandes altitudes, isso varia devido a uma série de fatores imprevisíveis - o mais importante dos quais é a atividade solar.

p A atividade magnética solar segue um ciclo de 11 anos, o que resulta em um aumento e diminuição periódica da quantidade de radiação e partículas carregadas emitidas. Estes interagem com uma parte da atmosfera da Terra chamada ionosfera, mudando sua densidade. Um bom indicador da atividade solar é o número de manchas solares observadas. Mas embora o ciclo solar possa ser monitorado, o nível de atividade também muda de forma imprevisível, levando a mudanças imprevisíveis na densidade da atmosfera.

p Outro fator importante é que o satélite irá se desintegrar e queimar durante as fases finais de reentrada, adicionando mais incerteza a todos os termos da fórmula de arrasto.

p Isso explica porque é quase impossível prever um ponto de impacto (ou região) ao longo do caminho do satélite. Dito isto, você pode ter uma ideia aproximada da área de provável impacto, com base na inclinação da órbita da nave. Sabemos que a órbita de Tiangong-1 apenas permite que ele entre novamente entre as latitudes de -43 (norte) e +43 (sul) graus ao redor do equador. Como você pode ver no mapa acima, isso leva a uma banda estendida de provável impacto, principalmente ao sul do equador.

p Melhorias tecnológicas

p Para evitar o acúmulo de detritos em órbita ao redor da Terra, que pode representar uma ameaça para espaçonaves e satélites, agora é recomendado que os satélites em órbita baixa da Terra sejam comandados para reentrar na atmosfera da Terra dentro de 25 anos após o término da missão.

p Portanto, é cada vez mais importante ser capaz de evitar ameaças à população e aos objetos na Terra quando essas espaçonaves caem. Modelos e dados experimentais para o arrasto atmosférico estão sendo continuamente aprimorados, mas é improvável que algum dia atinjam a precisão necessária para nos permitir prever os pontos de impacto exatos.

p Em vez de, os futuros satélites precisam ser projetados com a reentrada como uma parte crucial da missão. Reentrada ativa e controlada - por exemplo, usando velas de arrasto ou propulsores - pode reduzir as incertezas e garantir que o satélite queime completamente na atmosfera enquanto segue uma trajetória cuidadosamente calculada com antecedência.

p Os satélites também devem ser projetados e testados de forma que, durante a reentrada, eles se fragmentam da maneira desejada e não causam uma ameaça à Terra. Este conceito, análogo a deformações controladas em carros para proteger os passageiros em um acidente, é conhecido como "design para a morte". Isso não é algo que é imposto hoje.

p Sempre pode haver melhorias na segurança. Mas, embora a reentrada da espaçonave não seja controlada ou previsível, não precisamos nos preocupar em sermos atingidos por ele. As chances de você ser atingido são próximas de zero, enquanto as chances de atingir qualquer pessoa são de cerca de uma em três, 200 p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.