Desde o lançamento do Sputnik, o primeiro satélite artificial da Terra, em 1957, mais de 41, 500 toneladas de objetos feitos pelo homem foram colocados em órbita ao redor do sol, a Terra, e outros corpos planetários. Desde aquele tempo, a maioria dos objetos, como corpos de foguetes e grandes pedaços de detritos espaciais, reentrou na atmosfera da Terra de forma descontrolada, representando um perigo potencial para as pessoas e a infraestrutura. Prever a data e hora de reentrada é uma tarefa desafiadora, como é necessário especificar a densidade da atmosfera da Terra superior que depende fortemente da atividade solar que, por sua vez, é difícil prever. A atmosfera terrestre pode ficar muito aquecida devido à atividade solar, que a faz se expandir, e um satélite pode decair em sua órbita e cair de volta para a Terra devido ao efeito conhecido como arrasto atmosférico. Além disso, há muitos detritos espaciais, muito dele muito pequeno; se uma espaçonave mudar inesperadamente de órbita e encontrar até mesmo um pequeno pedaço de entulho, isso seria equivalente a acertar uma bomba por causa da alta velocidade.

Um grupo internacional de cientistas liderado pela professora da Skoltech Tatiana Podladchikova desenvolveu um novo método e software chamado RESONANCE ("Radio Emissions from the sun:ONline ANalytical Computer-aided Estimator") que fornece previsões do fluxo de rádio solar em F10.7 e F30 cm com um prazo de execução de um a 24 meses. Os índices F10.7 e F30 representam a densidade de fluxo das emissões de rádio solar em um comprimento de onda de 10,7 e 30 cm em média ao longo de uma hora e servem como proxy solar da emissão solar ultravioleta que aquece a atmosfera superior da Terra. O método combina modelos de última geração baseados na física e métodos avançados de assimilação de dados, onde as previsões F10.7 e F30 resultantes são usadas como entrada solar na ferramenta de previsão de reentrada para estimativa adicional de um tempo de reentrada do objeto.

"Avaliamos sistematicamente o desempenho do RESONANCE em fornecer previsões de reentrada em campanhas anteriores de reentrada da ESA para 602 cargas úteis e corpos de foguetes, bem como 2, 344 objetos de detritos espaciais que reentraram de 2006 a 2019 ao longo de todo o ciclo solar de 11 anos. Os resultados do teste demonstraram que as previsões obtidas pelo RESONANCE em geral também levam a melhorias nas previsões de épocas de reentrada e podem, portanto, ser recomendadas como um novo serviço operacional para previsões de reentrada e outras aplicações de clima espacial, "diz a autora principal e graduada em MSc da Skoltech, Elena Petrova, que atualmente busca seus estudos de Ph.D. no Center for Mathematical Plasma Astrophysics, Universidade Católica de Leuven (KU Leuven).

"O número de objetos reinseridos está intimamente relacionado ao nível de atividade solar:a maioria dos objetos retorna durante a fase de atividade solar máxima dentro do ciclo de 11 anos. Curiosamente, o tempo de reentrada dos detritos espaciais segue de perto a evolução do ciclo, reagindo imediatamente às mudanças na atividade solar. Ao mesmo tempo, cargas úteis e corpos de foguetes também mostram um grande número de reentradas durante a fase de declínio do ciclo, que pode estar relacionado ao atraso de tempo entre a atividade solar e a reentrada de objetos grandes, "diz a professora Astrid Veronig, coautor do estudo e diretor do Observatório Kanzelhöhe da Universidade de Graz.

"É muito importante monitorar e prever a atividade solar para as necessidades de previsão da órbita. Por exemplo, O Skylab, que pretendia realizar uma reentrada controlada na década de 1970, caiu na Terra de forma descontrolada devido a cálculos imprecisos do arrasto atmosférico devido à atividade solar. Outro exemplo é o lançamento mais recente do foguete chinês 5B Longa Marcha em 9 de maio, 2021:os restos de seu segundo estágio que carregava o primeiro módulo de estação espacial da China fizeram uma reentrada descontrolada e pousaram no Oceano Índico. Assim, o desenvolvimento de serviços operacionais de clima espacial robusto e confiável, reunindo a vanguarda da pesquisa com aplicações de engenharia, é de importância primordial para a proteção de infraestruturas espaciais e terrestres e o avanço da exploração espacial. E sejam quais forem as tempestades que possam assolar, desejamos a todos um bom tempo no espaço, "diz Tatiana Podladchikova, professor assistente do Centro Espacial Skoltech (SSC) e coautor de pesquisa.

Atualmente, a equipe está preparando o RESONANCE para uso operacional como parte de um novo serviço de clima espacial para previsão contínua da atividade de fluxo de rádio solar.