p O espaço está se enchendo de lixo. "Não é como se houvesse uma tempestade de metal e se você se aventurar no espaço, será derrotado, "diz o professor Russell Boyce, Cadeira de Engenharia Espacial na UNSW Canberra. "Mas o risco de colisões está aumentando." p O Comando Espacial da Força Aérea dos EUA rastreia mais de 20, 000 pedaços de entulho com mais de 10 centímetros de largura.

p Conforme os sensores melhoram, Boyce suspeita que esse número pode chegar a mais de meio milhão.

p Os restos de velhos satélites e naves espaciais, esses fragmentos de metal movem-se às cegas em órbita a uma velocidade impressionante de 7,5 quilômetros por segundo. Impactos nessas velocidades de hipervelocidade não apenas tornariam ativos espaciais vitais irreparavelmente danificados, eles podem desencadear um efeito dominó de destruição conhecido como síndrome de Kessler.

p Neste cenário, cada colisão criaria mais destroços, causando cada vez mais colisões até que o ambiente espacial se torne semelhante a um campo minado, fora dos limites da atividade humana por décadas ou mais.

p Para evitar esta catástrofe, pesquisadores em todo o mundo estão trabalhando para melhorar nossas habilidades de consciência situacional no espaço (SSA). Isso é, a capacidade de visualizar e prever com precisão o comportamento de objetos orbitando a Terra.

p UNSW Canberra fez um investimento de $ 10 milhões em cinco anos para estabelecer as bases de um programa espacial australiano de próxima geração. Boyce é seu líder e diz que o programa já está revertendo a fuga de cérebros em P&D espacial que assola a Austrália há décadas.

p O programa recentemente garantiu mais de $ 562, 000 do governo ACT no âmbito do Programa de Financiamento da Área de Capacidade Chave para construir novas infraestruturas; está prestes a assinar um contrato de US $ 10 milhões com o Departamento de Defesa; e está desenvolvendo rapidamente a capacidade de projetar, construir e voar pequenos satélites com cargas úteis "disruptivas". Cada um atenderá às prioridades nacionais estratégicas e terá objetivos específicos que atendem às necessidades nacionais - que vão desde o monitoramento da mudança climática até comunicações quânticas seguras e SSA.

p Apesar dos esforços internacionais para rastrear destroços, ainda existem lacunas consideráveis ​​em nossa compreensão de como esses objetos se comportam no espaço. Dependendo do tamanho ou forma de um objeto, sistemas de rastreamento podem ter apenas "olhos" nele por segundos de cada vez, diz Boyce. O trabalho é então prever a órbita e readquirir o objeto na trilha.

p "Mas as incertezas na previsão das órbitas são significativas. Os objetos podem se deslocar para os lados e para cima e para baixo por quilômetros a cada dia, ", diz ele. Na atmosfera rarefeita da órbita terrestre baixa - altitudes entre cerca de 300 e 2, 000 quilômetros - objetos espaciais colidem com várias moléculas, átomos e íons, com o efeito se acumulando para causar desvios de curso significativos.

p "A comunidade científica prevê mal a influência desses impactos, "diz Boyce, e o resultado é que as órbitas e possíveis colisões também são mal previstas. É quando os detritos representam o maior risco, já que os topógrafos são incapazes de avisar aos operadores de satélite com certeza se suas espaçonaves estão na linha de fogo.

p Boyce e sua equipe querem eliminar as suposições. Eles construíram um código para modelar as forças que os íons carregados exercem sobre os objetos espaciais. "A suposição normal é que as partículas carregadas têm exatamente o mesmo efeito que as partículas neutras, como átomos e moléculas, causando arrasto, "diz Boyce.

p "Mas isso não é verdade.

p "Estamos começando a abrir um novo campo da física de fluxo, e para mostrar algumas das possíveis fontes de comportamento anômalo que ninguém foi capaz de explicar antes. "Com uma frota de pequenas espaçonaves logo sob seu comando, a equipe será capaz de obter "dados reais de validação em órbita".

p As apostas de propriedade

p A Austrália depende criticamente de dados derivados do espaço, para tudo, desde segurança nacional e gestão de desastres, ao monitoramento ambiental e mapeamento de recursos, ainda assim, não tem soberania sobre a obtenção desses dados, diz Boyce.

p "A Austrália é vista cada vez mais como freelancer no setor internacional, ", diz ele." Obtemos todos os nossos dados mais ou menos de graça e essa tem sido uma situação feliz para nós. Mas isso está lentamente chegando ao fim. "

p A capacidade do espaço doméstico, Boyce diz, poderia abrir oportunidades para a Austrália capturar parte do mercado espacial em expansão, que gerou uma receita estimada de US $ 300 bilhões em 2014, de acordo com um relatório da Fundação Espacial.

p Acordando de um período de relativa inação, o governo federal - no final de 2015 - pediu uma revisão da Lei de Atividades Espaciais, e começou a remover obstáculos regulatórios que impediam entidades australianas de lançar satélites e operar no espaço. Um dos primeiros beneficiários foi uma start-up de educação STEM chamada Cuberider, co-fundada pela estudante de engenharia da UNSW, Solange Cunin. Em dezembro, lançou a primeira carga útil do país para a Estação Espacial Internacional.

p "Nos últimos anos, a conversa nacional na Austrália sobre o espaço mudou completamente, "diz o professor Michael Frater, Reitor UNSW Canberra. "O que estamos vendo agora, em todo o governo, é um entendimento de que é extremamente importante para a Austrália operar no espaço, tanto do ponto de vista da segurança quanto do ponto de vista econômico. Nós levamos algum crédito por isso.

p "Queremos que a Austrália tenha uma indústria espacial realmente vibrante que inclua atividades significativas no espaço e queremos ter um papel de liderança em fazer isso acontecer."

p Dois anos no plano de cinco anos, a iniciativa está adiantada. Boyce diz:"Agora temos a maior capacidade espacial de qualquer universidade do país, e a maior equipe espacial ", incluindo um punhado de cientistas e engenheiros espaciais locais trazidos do exterior. "Eu diria que é a coleção mais abrangente de talentos espaciais da Austrália para missões espaciais, desenvolvimento e operação. "

p Dr. Tony Lindsay, que trabalhou com o Grupo de Ciência e Tecnologia de Defesa (DST) por 28 anos e agora é o diretor do STELaRLab da Lockheed Martin, diz Boyce e a equipe de liderança da UNSW Canberra demonstraram que entendem a mudança de paradigma nas oportunidades para a Austrália apresentada pelo surgimento de pequenos satélites.

p "A maior virtude deles é que eles foram decisivos. Eles perceberam que o mundo estava mudando, que a Austrália tinha um nível significativo de capacidade latente na área, e eles se moveram rapidamente para assumir uma posição de liderança dentro da comunidade. Eles colaboraram desde o início para tirar proveito dos programas existentes da Defence, e demonstraram que poderiam montar uma equipe de qualidade em pouco tempo. "

p Capacidades disruptivas

p Oito espaçonaves estão atualmente planejados através do UNSW Canberra Space, com cinco totalmente financiados. O primeiro, definido para voar em meados de 2017, faz parte do Programa Buccaneer com o Grupo DST. Além de melhorar os recursos de SSA, este pequeno satélite realizará experimentos de calibração para o líder mundial da Austrália, Over-horizon Jindalee Operational Radar Network (JORN) da baixa órbita da Terra.

p Três espaçonaves estão planejadas com a Real Força Aérea Australiana (RAAF), e outro com o RAL Space do Reino Unido, que usará sensores a laser especiais para detectar o conteúdo de metano na alta atmosfera, fazendo contribuições valiosas para a ciência do clima.

p Um desenvolvimento com o qual Boyce e sua equipe estão muito entusiasmados é o roteiro para o lançamento de satélites equipados com tecnologias quânticas desenvolvidas na Austrália. Isso inclui sensores de átomo frio para medições ultra-precisas de tempo, posicionamento, aceleração e gravidade, em desenvolvimento na Australian National University (ANU), e tecnologias de comunicação quântica, que transmitirá informações ultra-seguras por meio de luz, seja entre satélites no espaço, ou entre satélites e estações terrestres.

p O primeiro estágio é um 'projeto pioneiro' com a Universidade Nacional de Cingapura, que já tem hardware quântico pronto para o espaço, diz Boyce.

p "Juntos, pretendemos ser os primeiros a demonstrar em órbita, a troca de informações criptografadas quânticas de uma espaçonave para outra, e para ver a que distância podemos obter a espaçonave e ainda manter aquele link seguro. "Enquanto o estudo de viabilidade está quase concluído, e, em seguida, obter financiamento, a missão pode voar em 2019.

p Além de suas missões planejadas, UNSW Canberra lançou dois novos graus, um Mestre em Engenharia Espacial e um Mestre em Operações Espaciais. Está desenvolvendo uma estação terrestre para enviar e receber comunicações criptografadas quânticas, e está construindo uma instalação de design de missão espacial de última geração. Isso vai agilizar as missões, e servir como um centro de treinamento para parceiros da indústria, governo e institutos de pesquisa.

p "Seremos os anfitriões de uma instalação nacional, na extremidade dianteira de, esperançosamente, cada missão espacial que a Austrália faz, "diz Boyce." Isso coloca a UNSW em uma posição muito estratégica. "

p A estrada para Canberra

p Os céus sempre acenavam para Boyce. Crescendo em Papua Nova Guiné e Sydney, ele sonhava em se tornar um piloto da RAAF.

p Quando os aviões de caça voando estavam fora de alcance, Boyce se formou em Ciências na ANU, ganhando a medalha universitária em física. Ele permaneceu para completar um PhD em hipersônica - a ciência do ar e espaçonaves viajando significativamente mais rápido que o som, em velocidades acima de Mach 5.

p Seu primeiro posto acadêmico foi na UNSW Canberra começando em 2001, e ele apertou em algum treinamento de vôo, chegando ao ponto de voar sozinho. Ele diz que a experiência lhe deu "crédito nas ruas ao ensinar aerodinâmica ao grupo de canhões de ponta do ADFA".

p Depois de quase sete anos na UNSW Canberra, Boyce assumiu a cadeira de Hipersônica na Universidade de Queensland, onde ele eventualmente se tornaria o diretor da SCRAMSPACE, o programa internacional de US $ 14 milhões da universidade para construir e testar um motor scramjet hipersônico.

p Foi inovador, ainda projeto malfadado. A carga útil do scramjet foi lançada de um foguete norueguês no Círculo Polar Ártico em setembro de 2013. Quase imediatamente após a decolagem, Boyce sabia que algo estava errado. O foguete deveria levar o scramjet a uma altitude de 350 quilômetros, onde começaria sua descida. Mas em apenas 1, 500 metros, o foguete começou a balançar violentamente, sangrando uma espiral de fumaça branca.

p "Quando olhei para cima, tudo que pude ver foi este padrão de saca-rolhas, e eu soube imediatamente que era o fim do vôo, "diz Boyce. Minutos depois, a carga útil do scramjet despencou no mar gelado, apenas alguns quilômetros da faixa de lançamento.

p A equipe aprendeu na sequência, que seu voo de teste foi sequestrado por um motor com defeito em um dos foguetes. O scramjet estava pronto para voar, evidenciado pelos dados que coletou, mas um golpe de má sorte além do controle da equipe significava que ela nunca seria capaz de atingir a velocidade máxima.

p Alguns meses antes do lançamento, Boyce havia participado de um workshop como presidente do Comitê Nacional para Ciências do Espaço e Rádio da Academia Australiana de Ciências. O orador principal foi o líder da missão para SSA com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA.

p Ele propôs que o comportamento errático dos detritos espaciais era um dos grandes desafios enfrentados pelo uso do espaço, e exigiu que as pessoas "se preparassem" para criar uma "alta fidelidade, solução "baseada na física.

p "Percebi que isso é exatamente o que faço com a hipersônica - é apenas com velocidades e altitudes mais altas, "lembra Boyce, que então se candidatou para a cadeira de Engenharia Espacial na UNSW Canberra e foi contratado para começar logo após SCRAMSPACE.

p Para Frater, Boyce foi uma escolha óbvia:"Para dirigir um programa como este, você precisa de alguém que esteja liderando em termos de pesquisa, mas também é capaz de construir as redes necessárias para fazer algo grande e ambicioso, "diz Frater." Russell é a pessoa absolutamente ideal para liderar a equipe. "

p Uma indústria espacial sustentável

p Há muitas coisas penduradas nos ombros de Boyce, mas ele só tem financiamento garantido até 2019. Além disso, ele precisa ter certeza de que o UNSW Canberra Space é autossustentável.

p A receita de US $ 10 milhões da Defesa é encorajadora, e mais contratos podem estar em andamento, mas há um equilíbrio delicado a ser alcançado. Enquanto ele está se concentrando em parcerias estratégicas, Boyce não quer que sua equipe opere como uma empresa de consultoria e corra o risco de perder propriedade intelectual.

p "Estamos jogando um jogo mais longo, então podemos acabar sendo parceiros mais iguais nas missões espaciais, em vez de se alimentar dos restos da mesa, "ele diz." Isso é mais do que apenas UNSW Canberra ou qualquer missão, "diz ele." É sobre a construção de uma capacidade espacial doméstica sustentável, ser capaz de fazer com nossas próprias mãos, em vez de deixá-lo para os outros. "

p Já estava na hora.

p Visão atraente

p Exílio não é uma palavra que você ouve com frequência no contexto da educação universitária, mas essa é exatamente a marca que o engenheiro de sistemas espaciais Douglas Griffin, o gerente de programas de voos espaciais da UNSW Canberra, encontrou-se rotulado com após seu doutorado em hipersônica em 1995.

p Depois de receber seu doutorado pela Universidade de Queensland, o Dr. Griffin foi informado por seu supervisor, o eminente professor Ray Stalker, que se ele "quisesse permanecer na alta tecnologia, teria que ir para o exterior".

p "Ele realmente usou o termo 'exílio auto-imposto' - porque não havia nada para mim na Austrália, "Griffin relembra. Com os olhos postos no espaço, ele foi para a Europa e passou três anos na Itália em um laboratório do governo e empresa privada, agora propriedade da Thales.

p Em 2001 mudou-se para o Rutherford Appleton Laboratory (RAL Space) no Reino Unido, onde liderou o desenvolvimento de câmeras para o maior telescópio espacial de astronomia da Agência Espacial Europeia, e para o Solar Orbiter da agência, que entrará nas órbitas de Mercúrio e Vênus para capturar algumas das imagens mais detalhadas do sol.

p Foi uma espécie de "aposta de carreira" voltar para a Austrália, onde "o espaço era inexistente", mas ele foi compelido pela "visão que Boyce pintou".

p "Estas não são apenas missões de brinquedo, feito para construir uma nave espacial, "ele diz." Estas são missões espaciais reais com objetivos interessantes. "

p "Russell é uma pessoa grande - o que ele faz tão bem é inspirar uma visão e comunicá-la às pessoas, e ele faz com que eles comprem isso. Esse é um dos seus pontos fortes. "