Satélite: o que é e para que serve?

Em Máquinas incríveis por André M. Coelho

Um satélite é um objeto no espaço que orbita ou circunda um objeto maior. Existem dois tipos de satélites: naturais (como a lua orbitando a Terra) ou artificiais (como a Estação Espacial Internacional orbitando a Terra).

Existem dezenas e dezenas de satélites naturais no sistema solar, com quase todos os planetas tendo pelo menos uma lua. Saturno, por exemplo, tem pelo menos 53 satélites naturais, e entre 2004 e 2017, também teve um artificial – a sonda Cassini, que explorou o planeta anelado e suas luas.

Satélites artificiais, no entanto, não se tornaram realidade até meados do século XX. O primeiro satélite artificial foi o Sputnik, uma sonda russa do tamanho de uma bola de praia que decolou em 4 de outubro de 1957. Esse ato chocou grande parte do mundo ocidental, pois acreditava-se que os soviéticos não tinham a capacidade de enviar satélites espaço.

Uma breve história dos satélites artificiais

Seguindo esse feito, em 3 de novembro de 1957, os soviéticos lançaram um satélite ainda mais massivo – o Sputnik 2 – que carregava um cachorro, Laika. O primeiro satélite dos Estados Unidos foi o Explorer 1 em 31 de janeiro de 1958. O satélite tinha apenas 2% da massa do Sputnik 2, no entanto, com 13 kg.

Os Sputniks e o Explorer 1 se tornaram os primeiros tiros em uma corrida espacial entre os Estados Unidos e a União Soviética, que durou pelo menos até o final dos anos 60. O foco nos satélites como ferramentas políticas começou a dar lugar às pessoas, uma vez que ambos os países enviaram seres humanos ao espaço em 1961. No final da década, no entanto, os objetivos dos dois países começaram a se dividir. Enquanto os Estados Unidos pousaram as pessoas na Lua e criaram o ônibus espacial, a União Soviética construiu a primeira estação espacial do mundo, a Salyut 1, lançada em 1971. Outras estações se seguiram, como a Skylab dos Estados Unidos ea Mir da União Soviética.

Outros países começaram a enviar seus próprios satélites para o espaço enquanto os benefícios se espalhavam pela sociedade. Os satélites meteorológicos melhoraram as previsões, mesmo para áreas remotas. Satélites que observam a terra, como a série Landsat, acompanharam as mudanças nas florestas, na água e em outras partes da superfície da Terra ao longo do tempo. Os satélites de telecomunicações fazem ligações telefônicas interurbanas e, por fim, transmissões de televisão ao vivo de todo o mundo são parte normal da vida. Gerações posteriores ajudaram com conexões à Internet. [Galeria de Imagens: Imagens da Terra do Espaço: Legado Satélite Landsat]

Com a miniaturização de computadores e outros hardwares, agora é possível enviar satélites muito menores que podem fazer ciência, telecomunicações ou outras funções em órbita. Agora é comum as empresas e universidades criarem “CubeSats”, ou satélites em forma de cubo que freqüentemente povoam a órbita baixa da Terra. Estes podem ser colocados em um foguete junto com uma carga útil maior, ou enviados de um lançador móvel na Estação Espacial Internacional (ISS). A NASA está agora considerando enviar CubeSats para Marte ou para a lua Europa (perto de Júpiter) para futuras missões, embora os CubeSats não estejam confirmados.

A ISS é o maior satélite em órbita e levou mais de uma década para ser construída. Peça por peça, 15 nações contribuíram com infraestrutura financeira e física para o complexo orbital, que foi montado entre 1998 e 2011. Os funcionários do programa esperam que a ISS continue funcionando até pelo menos 2024.

Satélites usam de avançadas tecnologias para nos conectar e nos fornecerem informações cruciais para diversas finalidades. (Foto: Gaia)

O que é um satélite?

Todo satélite artificial usável – seja ele humano ou robótico – tem quatro partes principais: um sistema de energia (que pode ser solar ou nuclear, por exemplo), uma maneira de controlar sua atitude, uma antena para transmitir e receber informações, e uma carga para coletar informações (como uma câmera ou um detector de partículas). Como será visto abaixo, no entanto, nem todos os satélites artificiais são necessariamente viáveis. Mesmo um parafuso ou um pouco de tinta é considerado um satélite “artificial”, apesar de estarem faltando outras partes.

O que impede que um satélite caia na Terra?

Um satélite é melhor entendido como um projétil, ou um objeto que tem apenas uma força atuando sobre ele – a gravidade. Tecnicamente falando, qualquer coisa que cruze a Linha Karman a uma altitude de 100 quilômetros é considerada no espaço. No entanto, um satélite precisa estar indo rápido, com pelo menos 8 km por segundo para parar de cair de volta à Terra imediatamente.

Se um satélite está viajando rápido o suficiente, ele irá “cair” perpetuamente em direção à Terra, mas a curvatura da Terra significa que o satélite cairá ao redor do planeta em vez de cair de volta na superfície. Os satélites que viajam para mais perto da Terra correm o risco de cair porque o arrasto das moléculas atmosféricas desacelerará os satélites. Aqueles que orbitam mais longe da Terra têm menos moléculas para enfrentar.

Existem várias “zonas” aceitas de órbitas ao redor da Terra. Uma é chamada de baixa órbita da Terra, que se estende de cerca de 160 km a 2.000 km. Esta é a zona onde a ISS orbita e onde o ônibus espacial costumava fazer seu trabalho. De fato, todas as missões humanas, exceto os vôos Apollo para a lua, ocorreram nesta zona. A maioria dos satélites também trabalha nesta zona.

A órbita geoestacionária ou geossincrônica é o melhor local para os satélites de comunicação usarem. Esta é uma zona acima do equador da Terra a uma altitude de 35.786 km. A essa altitude, a taxa de “queda” ao redor da Terra é aproximadamente a mesma que a rotação da Terra, o que permite que o satélite permaneça acima do mesmo ponto na Terra quase que constantemente. O satélite, portanto, mantém uma conexão perpétua com uma antena fixa no solo, permitindo comunicações confiáveis. Quando os satélites geoestacionários chegam ao fim de sua vida, o protocolo dita que eles saem do caminho para um novo satélite tomar o seu lugar. Isso porque há apenas certo espaço, ou tantos “lugares” nessa órbita, para permitir que os satélites operem sem interferência.

Enquanto alguns satélites são melhor usados ao redor do equador, outros são mais adequados para órbitas mais polares – aqueles que circundam a Terra de pólo a pólo, de modo que suas zonas de cobertura incluem os pólos norte e sul. Exemplos de satélites de órbita polar incluem satélites meteorológicos e satélites de reconhecimento.

O que impede que um satélite bata com outro satélite?

Há cerca de meio milhão de objetos artificiais na órbita da Terra hoje, variando em tamanho, desde partículas de tinta até satélites completos – cada um viajando a velocidades de milhares de quilômetros por hora. Apenas uma fração desses satélites é utilizável, o que significa que há muito “lixo espacial” flutuando por aí. Com tudo o que é colocado em órbita, a chance de uma colisão aumenta.

As agências espaciais devem considerar cuidadosamente as trajetórias orbitais ao lançarem algo no espaço. Agências como a Rede de Vigilância Espacial dos Estados Unidos ficam de olho nos destroços orbitais e alertam a NASA e outras entidades se uma peça errante está em perigo de atingir algo vital. Isso significa que, de tempos em tempos, o ISS precisa realizar manobras evasivas para sair do caminho.

Colisões ainda ocorrem, no entanto. Um dos maiores culpados pelos destroços espaciais foi a sobra de um teste anti-satélite realizado em 2007 pelos chineses, que gerou detritos que destruíram um satélite russo em 2013. Também naquele ano, os satélites Iridium 33 e Cosmos 2251 colidiram um com o outro, gerando uma nuvem de detritos.

A NASA, a Agência Espacial Européia e muitas outras entidades estão considerando medidas para reduzir a quantidade de detritos orbitais. Alguns sugerem derrubar satélites mortos de alguma forma, talvez usando uma rede ou rajadas de ar para perturbar os destroços de sua órbita e aproximá-lo da Terra. Outros estão pensando em reabastecer satélites mortos para reutilização, uma tecnologia que foi demonstrada roboticamente na ISS.

Luas ao redor de outros mundos

A maioria dos planetas do nosso sistema solar tem satélites naturais, que também chamamos de luas. Para os planetas internos: Mercúrio e Vênus não possuem luas. A Terra tem uma lua relativamente grande, enquanto Marte tem duas pequenas luas de tamanho de asteroides chamadas Fobos e Deimos. Phobos está lentamente entrando em Marte e provavelmente se fragmentará ou cairá na superfície em alguns milhares de anos.

Além do cinturão de asteroides, existem quatro planetas gigantes de gás, cada um com um panteão de luas. A partir do final de 2017, Júpiter tem 69 luas conhecidas, Saturno tem 53, Urano tem 27 e Netuno tem 13 ou 14. Novas luas são ocasionalmente descobertas – principalmente por missões (passadas ou presentes, já que podemos analisar fotos antigas) ou realizando novas observações por telescópio.

Saturno é um exemplo especial porque está cercado por milhares de pequenos objetos que formam um anel visível até mesmo em pequenos telescópios da Terra. Cientistas observando os anéis de perto por mais de 13 anos, durante a missão Cassini, viram condições em que novas luas poderiam nascer. Os cientistas estavam particularmente interessados em hélices, que são acordadas nos anéis criados por fragmentos nos anéis. Logo após a missão da Cassini terminar em 2017, a NASA disse que é possível que as hélices compartilhem elementos da formação de planetas que ocorre em torno de discos gasosos de estrelas jovens.

Mesmo objetos menores têm luas, no entanto. Plutão é tecnicamente um planeta anão. No entanto, as pessoas por trás da missão New Horizons, que voou por Plutão em 2015, argumentam que sua geografia diversificada a torna mais parecida com o planeta. Uma coisa que não é discutida, no entanto, é o número de luas em torno de Plutão. Plutão tem cinco luas conhecidas, a maioria das quais foram descobertas quando a New Horizons estava em desenvolvimento ou a caminho do planeta anão.

https://youtu.be/XLK5TQtlOmA

Muitos asteroides também têm luas. Esses pequenos mundos às vezes voam perto da Terra e as luas aparecem em observações com radar.

Muitos planetas e mundos em nosso sistema solar também possuem “luas” feitas pelo homem, particularmente ao redor de Marte, onde várias sondas orbitam o planeta fazendo observações de sua superfície e ambiente. Os planetas Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno tinham satélites artificiais observando-os em algum momento da história. Outros objetos tinham também satélites artificiais, como o Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko (visitado pela missão Rosetta da Agência Espacial Européia) ou Vesta e Ceres (ambos visitados pela missão Dawn da NASA). Tecnicamente falando, durante as missões Apollo, os seres humanos voaram “luas” artificiais (espaçonaves) em torno de nossa própria lua entre 1968 e 1972. A NASA pode até construir uma estação espacial “Deep Space Gateway” perto da Lua nas próximas décadas, como um ponto de partida para missões humanas em Marte.

E aí, quais satélites vocês conhecem? Quais acham mais legais?

Sobre o autor

Engenheiro eletricista, André sempre foi interessado em novas tecnologias. Na primeira década dos anos 2000, atuou como consultor tecnológico em empresas, ajudando as empresas a escolherem as melhores tecnologias para suas necessidades. Desde então, continuou estudando o assunto e hoje compartilha o que aprendeu e continua aprendendo através do site Tecnologia É.

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