Avançando na busca pela sustentabilidade espacial? Avaliando as novas práticas padrão da NASA para mitigação de detritos orbitais.

Por Charity Weeden, Vice-Presidente de Política Espacial Global

Em dezembro de 2019, após meses de deliberação interinstitucional, a NASA divulgou uma versão atualizada doPráticas padrão do governo dos EUA para mitigação de detritos orbitais(ODMSP). A última versão havia sido promulgada em 2001, numa era anterior ao teste ASAT chinês de 2007 ou à colisão de 2009 entre o Iridium 33 e o Cosmos 2251. Era uma época em que a utilização comercial do espaço se concentrava predominantemente na região geoestacionária, com exceção da recém-revitalizada empresa Iridium, que alavancava suas constelações de 66 satélites ou um pequeno número de plataformas geoespaciais antes daPolítica de sensoriamento remoto dos EUA de 2003Isso abriria caminho para novos negócios de sensoriamento remoto espacial. Era também uma época em que apenas cerca de 40 países tinham experiência na operação de satélites, metade do número atual.

As Práticas Operacionais Padrão para Operadores de Satélites (ODMSP) destinam-se a operadores de satélites do governo dos EUA — NASA, NOAA, USGS, Departamento de Defesa e Comunidade de Inteligência — e as práticas padrão serão incorporadas também às regulamentações de operadores comerciais, tornando as regras efetivas para todas as espaçonaves sob jurisdição dos EUA. No entanto, uma prática padrão perde sua eficácia global se for seguida apenas por um país, e essas práticas ainda precisam ser incorporadas por meio das melhores práticas operacionais em todo o mundo. Agora, os EUA têm a complexa tarefa de convencer a comunidade internacional a adotar suas práticas atualizadas por meio da IADC, do COPUOS da ONU e de diálogos bilaterais e multilaterais. De acordo com as ODMSP de 2019, elas “fornecem uma referência para promover práticas de segurança espacial eficientes e eficazes para outros operadores nacionais e internacionais”.

Por que o ODMSP precisava ser atualizado?

O aumento drástico na atividade e na congestão em todas as órbitas nos últimos 20 anos tornou necessárias medidas políticas, primeiro em 2010 por meio da Política Espacial Nacional e agora por meio deDiretiva de Política Espacial - 3(SPD-3), promulgada na Política Nacional de Gerenciamento do Tráfego Espacial dos Estados Unidos em 2018. A SPD-3 aborda claramente a preocupação com as diretrizes atuais, afirmando que o ODMSP era “inadequado para controlar o crescimento de detritos orbitais” e que “os Estados Unidos devem desenvolver um novo protocolo de práticas padrão para estabelecer expectativas mais amplas de operações espaciais seguras no século XXI”, que inclua “práticas operacionais para grandes constelações, operações de encontro e proximidade, pequenos satélites e outras classes de operações espaciais”.

Com o objetivo de desenvolver um novo protocolo de práticas padrão,O que exatamente foi atualizado no ODMSP?Aqui estão alguns itens importantes:

• É mais orientado empiricamente.

  A versão atualizada inclui limites quantitativos, probabilísticos e de confiabilidade para muitos elementos do documento, criando assim diretrizes mais claras para avaliar a conformidade.

• Introduz o conceito de 100 anos-objeto.

  À primeira vista, esse cálculo pode parecer confuso. No entanto, ele é explicado detalhadamente em

  Padrão NASA 8719.14B

  (Atualizado em 2019), seção 4.3.4.3, que esclarece como se espera que seja usado. Especificamente para LEO (Órbita Terrestre Baixa), é o produto do número de fragmentos de detritos liberados e o tempo esperado para a reentrada natural na atmosfera, que se baseia no perigeu dos detritos. No novo ODMSP (Plano de Gerenciamento de Detritos Operacionais), esse conceito de 100 anos-objeto é aplicado à criação planejada de detritos e para objetos menores que um cubesat 1U. Se um operador planeja ejetar quatro fragmentos de detritos, deve fazê-lo em um perigeu que leve menos de 25 anos para reentrar na atmosfera terrestre. Se um operador planeja enviar 100 picossatélites, deve reentrar na atmosfera de todos esses objetos em até um ano, a partir da altitude apropriada (neste caso, muito menor que a da ISS).

• Amplia e reorganiza os tipos de opções para descarte pós-missão.

  O Plano de Descarte de Objetos Espaciais de 2001 (ODMSP) previa três opções principais para o descarte de um objeto espacial após o término da missão: reentrada direta na atmosfera, manobra para uma órbita de armazenamento ou recuperação direta. A partir de agora, menciona-se primeiro a reentrada direta e o lançamento do objeto em uma órbita heliocêntrica ou na superfície da Terra, seguidas pela reentrada atmosférica, armazenamento entre a LEO (Órbita Terrestre Baixa) e a GEO (Órbita Geoestacionária), armazenamento acima da GEO e recuperação direta em até cinco anos após o término da missão. A confiabilidade mínima do descarte é de 90%, com a meta de 99% ou mais.

• Apresenta práticas para diferentes tipos de operações espaciais.

  Grandes constelações, pequenos satélites, encontro espacial, operações de proximidade e manutenção, além da remoção ativa de detritos, são todos novos aspectos mencionados. As práticas para essas classes incluem minimizar colisões acidentais, explosões ou fragmentação. No entanto, alguns itens mais específicos foram identificados, como o método de descarte por entrada direta, que é preferencial para grandes constelações (100 ou mais). Esse método precisaria ser executado com uma confiabilidade mínima de 90%.

Como a versão de 2019 do ODMSP se compara à versão de 2001?

O documento menciona novas atividades orbitais, aplicando as mesmas práticas essenciais que para satélites tradicionais. Além disso, estabelece limites numéricos para itens de difícil avaliação e incentiva os operadores a irem além dos mínimos definidos. Uma condição final fundamental é que o governo dos EUA atualize e aprimore essas práticas conforme necessário.

É positivo que a possibilidade de revisões adicionais seja mantida, pois há itens que a próxima versão deve considerar. Primeiramente, as Diretrizes de Descarte de Satélites em Órbita (ODMSP) destinam-se apenas a operações nominais. Se um satélite apresentar uma falha de projeto, ou seja, se sofrer qualquer tipo de anomalia e não puder cumprir os requisitos de descarte, as ODMSP não se aplicarão. Essa lacuna precisa ser abordada para garantir que os operadores considerem as consequências de deixar espaçonaves inativas (tanto foguetes quanto satélites) em órbita. Esses são os tipos de detritos com maior potencial de causar danos e, portanto, práticas alternativas de descarte devem ser fortemente incentivadas.

Além disso, o tempo recomendado para a desorbitação não mudou e permanece em um máximo de 25 anos. A comunidade espacial comercial está começando a adotar a prática de cinco anos ou o mais breve possível. Claramente, é necessário mais debate sobre esse aspecto. Dado o foco em uma melhor avaliação empírica, estudos com especialistas externos devem ser conduzidos para ajudar a avaliar com mais precisão o impacto dos prazos de desorbitação.

Por fim, a NASA deve monitorar a conformidade com essas práticas dentro do governo dos EUA, e os órgãos reguladores devem fazer o mesmo com as entidades comerciais, disponibilizando esses dados ao público. Essa transparência demonstrará liderança na comunidade global em relação à adesão às melhores práticas e pode ser vista como uma implementação das diretrizes de sustentabilidade de longo prazo do COPUOS da ONU, recentemente adotadas. Sem conformidade, essas práticas padrão não alcançam o efeito para o qual foram concebidas.

O ODMSP e outras práticas atuais, como as que derivam da IADC e do COPUOS da ONU, representam o mínimo necessário para manter a sustentabilidade do espaço, com base no conhecimento atual. O que ainda não sabemos ao certo é como um número maior de objetos espaciais impactará o ambiente espacial. Serão manobráveis? Se fragmentarão em órbita? Terão consciência situacional espacial adequada ou um gerenciamento de tráfego robusto para evitar colisões? Seguirão as melhores práticas?

Além disso, colisões entre detritos terão um impacto maior em um ambiente mais congestionado. Embora esse evento possa ter uma probabilidade menor, suas consequências são significativas. As tecnologias de ponta atuais preveem essas possibilidades de colisão com precisão inadequada, com um máximo de sete dias de antecedência. Esse tempo é insuficiente para encontrar uma solução que mitigue uma colisão iminente. A remediação do ambiente espacial — ou seja, a remoção de objetos grandes e impactantes — é um elemento complementar e necessário dessa discussão, e o SPD-3 leva isso em consideração logo após discutir uma atualização do ODMSP: “Os Estados Unidos devem buscar a remoção ativa de detritos como uma abordagem necessária a longo prazo para garantir a segurança das operações de voo em regimes orbitais importantes. Esse esforço não deve prejudicar o avanço contínuo dos protocolos internacionais para mitigação de detritos associados aos programas atuais.”

O que se faz necessário agora é uma cultura de segurança e conformidade em toda a comunidade espacial global, e existem muitas oportunidades disponíveis para alcançar esse objetivo. Iniciativas como aCoalizão para a Segurança Espacial: Melhores Práticas para a Sustentabilidade das Operações Espaciaise oClassificação de Sustentabilidade Espacial do Fórum Econômico MundialRessalta-se a tendência de ir além dos requisitos mínimos de segurança para voos espaciais, assim como outras práticas, como projetar espaçonaves para descarte pós-missão em caso de anomalias.

O ambiente espacial está passando por um período de congestionamento e risco orbital exponencial. Todos os operadores devem desempenhar um papel positivo para garantir que não deixemos rastros, cumprindo — ou melhor, superando — as práticas padrão.