Fragmentos de satélites, pedaços de estágios de foguetes e detritos menores, como parafusos e pedaços de metal, estão entre os muitos exemplos de lixo espacial que atualmente orbitam a Terra. Esses pedaços de detritos representam um perigo significativo para a segurança das operações espaciais. Estima-se que existam cerca de 14 mil fragmentos de lixo espacial circulando o planeta, e a cada dia se torna mais urgente encontrar métodos eficazes para removê-los. Isso se deve, principalmente, à alta velocidade com que essas peças se movem — podendo atingir até 29 mil km/h. Em tal velocidade, mesmo pequenos pedaços de lixo podem causar sérios danos à Estação Espacial Internacional e a outros instrumentos observacionais que operam no espaço.
Em resposta a esse desafio crescente, Kazunori Takahashi, pesquisador da Universidade Tohoku no Japão, vem desenvolvendo uma inovadora proposta de satélite para remoção de detritos espaciais. A técnica concebida por Takahashi utiliza o jato de plasma gerado por motores de satélites para empurrar detritos em direção à atmosfera, onde eles podem reentrar e queimar de forma segura. Esse satélite emprega dois jatos de propulsão direcionados em direções opostas, o que neutraliza o empuxo de cada propulsor. Isso permite que o satélite mantenha sua posição correta enquanto executa sua função de remover o lixo espacial de sua órbita.
O funcionamento deste engenhoso sistema se baseia no uso de um “propulsor de plasma sem eletrodos do tipo ejeção de plasma bidirecional”. Esse motor iônico utiliza argônio como combustível, uma substância que, segundo Takahashi, pode ser tão eficiente quanto o xenônio tradicionalmente usado, mas com um custo significativamente reduzido. A operação do motor é realizada dentro de uma câmara onde um eletrodo libera elétrons no interior, os quais se espalham pelo argônio, carregando-o eletricamente e transformando-o em plasma — uma forma de gás ionizado. Esse plasma é então acelerado por campos magnéticos através do motor, gerando o empuxo necessário.
No entanto, a implementação deste sistema enfrenta desafios significativos, principalmente referentes à quantidade de energia necessária para desorbitar efetivamente o lixo espacial. Para se ter uma ideia, remover um fragmento medindo um metro de diâmetro, com massa de uma tonelada, exigiria um empuxo constante de 30 mili-Newtons (mN) por 100 dias. Para efeito de comparação, o motor iônico usado pela missão Hayabusa2 da JAXA alcançou um empuxo de apenas 10 mN, utilizando entre 300 a 500 watts de energia elétrica de seus painéis solares. A solução desenvolvida por Takahashi, embora inovadora, consumiria ainda mais energia. Para lidar com essa limitação, o pesquisador introduziu uma estrutura magnética no sistema, a qual permite que mais plasma seja mantido distante das paredes internas, maximizando o empuxo.
Em condições simuladas de laboratório, o sistema de ejeção bidirecional testado conseguiu gerar um empuxo de 25 mN. Esse resultado é promissor, pois indica uma capacidade aumentada para lidar com a tarefa de remover os perigosos detritos orbitais. A verdadeira importância deste sistema reside em seu potencial para mitigar os riscos associados à síndrome de Kessler, um fenômeno no qual uma colisão em órbita cria um efeito cascata de estilhaços, gerando ainda mais detritos ao redor da Terra. Este fenômeno pode tornar o acesso seguro ao espaço significativamente mais difícil, comprometendo missões tripuladas, sondas e instrumentos astronômicos.
No contexto de um mundo cada vez mais dependente de tecnologias espaciais, é crucial desenvolver e implementar soluções práticas para a mitigação de riscos associados ao lixo espacial. A proposta do pesquisador japonês é uma entre muitas iniciativas que evidenciam a crescente preocupação com a prevenção de desastres orbitais.
