Astrônomos da Universidade de Warwick estão alertando que os detritos orbitais que representam uma ameaça aos satélites operacionais não estão sendo monitorados de perto o suficiente, conforme publicam uma nova pesquisa descobrindo que mais de 75% dos detritos orbitais detectados não podem ser combinados com objetos conhecidos em catálogos de satélites públicos.

Os astrônomos estão pedindo pesquisas profundas mais regulares de detritos orbitais em grandes altitudes para ajudar a caracterizar os objetos residentes e determinar melhor os riscos apresentados aos satélites ativos dos quais contamos para serviços essenciais, incluindo comunicações, monitoramento do clima e navegação.

A pesquisa faz parte do DebrisWatch, uma colaboração contínua entre a Universidade de Warwick e o Laboratório de Ciência e Tecnologia de Defesa (Reino Unido) com o objetivo de fornecer uma nova abordagem sobre pesquisas da região geossíncrona que foram conduzidas no passado. Os resultados são relatados no jornal Avanços na pesquisa espacial . A pesquisa foi parcialmente financiada pelo Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC), parte da Pesquisa e Inovação do Reino Unido, e foi apoiado pela Royal Society.

Esta pesquisa foi otimizada para procurar detritos tênues, objetos que são muito pequenos ou pouco refletivos para serem monitorados regularmente e registrados em catálogos disponíveis publicamente. O Comando Estratégico dos EUA (USSTRATCOM) mantém o catálogo público mais completo de objetos espaciais, usando sua Rede de Vigilância Espacial (SSN) global que compreende mais de 30 radares terrestres e telescópios ópticos, ao lado de seis satélites em órbita. O SSN é capaz de monitorar objetos de grande altitude até cerca de 1 metro de diâmetro. Embora certos residentes da região geossíncrona sejam frequentemente referidos como estacionários, colisões ainda podem ocorrer com velocidades relativas de quilômetros por segundo. Com isso em mente, mesmo pequenos objetos podem causar muitos danos a um satélite ativo.

As imagens da pesquisa foram analisadas usando um pipeline de software personalizado projetado para selecionar objetos de detritos candidatos e investigar seu brilho ao longo do tempo. As curvas de luz resultantes contêm uma riqueza de informações sobre os próprios objetos, incluindo sua forma, propriedades de superfície e atitude, mas também são afetados por outros fatores, como geometria de visualização e interferência atmosférica. Desemaranhar esses componentes continua sendo uma tarefa muito difícil, e grandes quantidades de dados de alta qualidade serão a chave para desenvolver e refinar as técnicas necessárias.

Os astrônomos focaram sua pesquisa na região geossíncrona, localizado aproximadamente 36, 000 quilômetros acima do Equador, onde os satélites orbitam com um período que corresponde à rotação da Terra. Muito acima da camada mais externa da atmosfera da Terra, não há mecanismos naturais (como arrasto atmosférico) para induzir a decadência orbital, portanto, os detritos gerados nas proximidades da região geossíncrona permanecerão lá por muito tempo.

Para ajudá-los a descobrir fragmentos tênues, os astrônomos usaram o Telescópio Isaac Newton nas Ilhas Canárias de La Palma, que tem uma grande abertura de 2,54 m, permitindo que ele colete fótons de luz em uma grande área. Eles usaram uma estratégia otimizada para garantir que a luz do sol refletida nos objetos candidatos caísse nos mesmos pixels da câmera, para aumentar suas chances de serem detectados. Tiras do céu foram escaneadas acima, ao longo e abaixo do cinturão geoestacionário, onde reside a maioria dos satélites geossíncronos operacionais.

A maioria das trilhas orbitais detectadas pelos astrônomos tinham brilhos correspondentes a cerca de 1 metro ou menos. Com certeza, mais de 95% dessas detecções fracas não corresponderam a um objeto conhecido no catálogo USSTRATCOM disponível ao público, pois são muito fracos para serem monitorados regularmente e de forma confiável pelo SSN. Quando os pesquisadores incluíram todas as suas detecções - incluindo aquelas acima e abaixo de 1m - mais de 75% falharam.

Autor principal James Blake, um Ph.D. estudante do Departamento de Física da Universidade de Warwick, disse:"As curvas de luz extraídas de nossas imagens de pesquisa mostram o quão variados esses objetos podem ser, tanto em termos de sua natureza física quanto de sua atitude ou comportamento dentro da órbita. Muitos dos fracos, detritos não catalogados parecem estar caindo, mostrando variação significativa de brilho na janela de observação. These sorts of features can tell us a lot about the perturbative forces acting on residents of the geosynchronous region, but also highlight that we need to be more careful when making assumptions about the properties of these objects. We need to probe the faint debris population further and obtain more data to gain a better understanding of what's out there.

"It's important that we continue to observe the geosynchronous region with large telescopes wherever possible, to start to build up a more complete feel for the faint debris environment. With this survey, we've probed deeper than ever before, and still the population appears to be climbing as our sensitivity limit is reached. While we're dealing with small number statistics here, it's unsurprising that we see many more small, faint objects than large, bright ones."

Artificial debris orbiting the Earth can originate for a number of reasons:the satellites themselves become debris when they reach the end of their mission lifetime; rocket bodies abandoned after successfully launching their payloads can explode or break-up after many years in orbit; collisions can occur between orbiting bodies, sometimes resulting in thousands of new fragments; the harsh environment of space can deteriorate satellites over time, shedding bits of insulating blanket and paint flakes.

The astronomers are now investigating ways to extract even more information from the survey data, using simultaneous observations that were taken with a second, smaller instrument. They aim to foster new collaborations to ensure this survey can act as a gateway to an enduring activity.

Co-author Professor Don Pollacco, do Departamento de Física da University of Warwick, said:"This kind of data will be key in the development of algorithms to characterize objects in the geosynchronous region. Remember that we're not dealing with close-up photographs here, even the big satellites appear as non-resolved blobs of light in our images. Light curves offer a great opportunity to learn more about the way these objects behave and what they might be. The more high-quality data we take, the better chance we have of developing these tools."