Vamos explorar a órbita baixa, um pequeno mundo acima do mundo

A baixa órbita permite uma visão privilegiada dos continentes, mas também da atmosfera. Créditos NASA

Entrar em órbita é um exercício difícil. Mas o que os estados e as empresas estão fazendo lá? Entre 250 e 1.500 km de altitude, aqui estamos em órbita baixa. É uma área muito hierárquica, que pode ser usada para qualquer coisa …

E de preferência não qualquer coisa.

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Órbita muito baixa, no reino dos testes

Existem muito poucos satélites ativos em altitudes oscilando entre 200 e 300 km de altitude, por razões muito simples: por causa do atrito das poucas partículas atmosféricas que permanecem nessas alturas, um satélite é rapidamente freado e desorvido ali. . Isso levará apenas algumas semanas ou mesmo alguns meses. Mas a realidade é que, para uma empresa que quer testar um novo sensor, uma antena inovadora, um painel solar superleve ou uma eletrônica que funciona melhor e mais barato que os outros, às vezes essa é uma grande oportunidade. Até mesmo para tentar algo para dessorver rapidamente um satélite, como uma vela solar …

Lançadores leves como o Electron, ou decolagens conjuntas com várias dezenas de satélites sob a carenagem, às vezes param em baixa altitude para lançar esses pequenos satélites de teste. Eles não precisam de um motor e, se quebrarem rapidamente, desde que seu equipamento tenha sido testado, tudo bem. Alguns também vêm para testar novos formatos de satélite. Após o advento do CubeSat em 2010 (um satélite padrão feito de "tijolos" de 10 x 10 x 10 cm), vários concorrentes estão testando suas próprias plataformas ainda menores.

O pequeno satélite CubeSat 3U Qarman, cujo objetivo é testar um escudo térmico e reentrada atmosférica. Créditos Von Karman Institut

Há um veículo bastante famoso encontrado nesta altitude, é o pequeno ônibus de defesa americano construído pela Boeing: o X-37B. Mas tem um motor para trazê-lo de volta a uma altitude mais calma se por acaso a atmosfera começar a desacelerar muito.

Na altitude das estações espaciais …

Embora em geral seja recomendado prestar muita atenção ao problema de colisões e destroços em órbita, cuidado especial deve ser tomado com aquele que está atualmente a 425 x 428 km de altitude e ocupado por cinco astronautas, ou seja, - diga o ISS. Milhares de satélites e destroços cruzam sua órbita todos os dias … O que também não significa que seja obrigado a manobrar permanentemente! A própria ISS ejeta várias dezenas de pequenos satélites a cada ano, em apoio a programas comerciais, mas também a projetos de agências que apóiam universidades ou iniciativas para estados que não têm grandes orçamentos.

A cerca de 400 quilômetros acima do nível do mar, a população satélite é mais diversificada. Existem CubeSats maiores, satélites de observação da Terra, alguns "espiões" cuja posição é bem conhecida, mas suas capacidades são bem guardadas. E algumas carcaças velhas dos anos 70 e 80, em seu lento caminho para a desorbitação …

A estação orbital Tiangong-2, agora desorbitada, estava voando a uma altitude próxima à da ISS. Créditos Xinhua / Academia de Ciências da China / Escritório de Engenharia Espacial da China

Bem-vindo ao Far West

Entre 500 e 750 quilômetros de altitude, encontra-se uma infinidade de satélites diferentes. Em primeiro lugar, existem aqueles da maioria das constelações em serviço ou em construção hoje: comunicações Iridium, observação da Terra com PlanetLabs CubeSats (mas também muitos outros), conectividade com Starlink , Satélites de rastreamento de navio Speyer, radares Iceye…. Existem satélites de todas as potências espaciais e a "população" é densa.

As grandes nações também têm certas unidades cuja missão não é divulgada publicamente (radar, espionagem eletrônica, satélites de “visitantes”, etc.). É nessas altitudes que é mais provável que em um futuro próximo ocorra uma colisão … Provavelmente entre satélites velhos e deficientes. Porque acima de 500 km de altitude, o atrito com as moléculas atmosféricas é baixo, e muitas vezes leva várias décadas para um satélite ou estágio de foguete ser dessorvido.

Também encontramos o Hubble lá!

O satélite Angels, que rastreia os faróis de Argos, está em órbita a pouco mais de 500 km de altitude. Créditos CNES

Heliossíncrono, siga o Sol

Existem órbitas inferiores mais procuradas do que as outras. Por exemplo, para uma comunicação ou constelação de observação da Terra, é útil voar sobre o globo inteiro. O que parece fácil … Mas requer o que se chama de inclinação polar: na decolagem, o lançador é orientado para o Pólo (na prática, um pouco para o lado para evitar o risco de colisão). Mas há ainda melhor: o "Rolls" de órbitas baixas, a órbita polar sincronizada com o sol, entre 700 e 1000 km dependendo da inclinação. Porque você não está apenas voando sobre toda a Terra, mas não importa para onde você esteja, seu satélite está se movendo na mesma velocidade do Sol ao redor da Terra. Por isso, nos continentes que sobrevoamos, é sempre a mesma hora! Como meio-dia (prática, faznão há sombra) ou dez horas, por exemplo (prática, as sombras são sempre orientadas da mesma forma).

Estas órbitas são as mais procuradas para a observação terrestre, como as constelações American LandSat, Copernicus da Europa ou a chinesa Gaofen. Existem também satélites meteorológicos. Para economizar espaço nestas órbitas, algumas agências formam "trens", isto é, organizam entre si de forma que vários satélites se sigam na mesma órbita. Dessa forma, eles não apenas não se incomodam, mas seus dados podem ser comparados e trocados mais facilmente.

Impressão artística de um satélite na constelação OneWeb, cuja altitude operacional é superior a 1.200 km. Créditos OneWeb.

E além ?

Existem muito menos satélites ativos acima de 850 km de altitude, mesmo que haja muitos entulhos do início da exploração espacial: os satélites tinham poucos recursos para manobrar, estando a 800 km de altitude representava a possibilidade de permanecer em uma órbita estável por muito tempo. Mesmo que isso signifique que hoje, eles representam destroços que podem permanecer por vários séculos em órbita. É o caso do Vanguard-1, o segundo satélite americano, ou do Asterix-1, o primeiro satélite francês, ainda presente em órbita. Claro, esta região sendo "esparsamente povoada", é vista por alguns como uma área adequada para estabelecer suas constelações. É o caso da OneWeb que, embora atualmente falida, pretendeenviar mais de 600 satélites a cerca de 1250 km de altitude.

Considera-se que além de 1.000 km e até 12.000 km no equador, a presença do cinturão interno de Van Allen pode atrapalhar as medições e, principalmente, reduzir a vida útil da eletrônica de bordo. Mas sua distribuição (centrada no equador) não é uniforme de acordo com a altitude.

Claro, ainda existem muitas outras órbitas interessantes … mas muito mais altas!