THE NEW YORK TIMES — A perseguição em alta altitude começou sobre o Cabo Canaveral em 17 de fevereiro de 2023, quando um foguete SpaceX Falcon 9 foi lançado. Thomas Parent, um piloto de pesquisa da Nasa, estava pilotando um jato WB-57 quando o foguete passou pela asa direita - deixando-o hipnotizado antes de apertar o acelerador para acelerar.
Durante aproximadamente uma hora, Parent mergulhou e saiu da pluma na esteira do foguete enquanto Tony Casey, o operador do equipamento de sensores a bordo do jato, monitorava seus 17 instrumentos científicos. Os pesquisadores esperavam usar os dados para provar que poderiam capturar a pluma de um foguete e, por fim, caracterizar os efeitos ambientais de um lançamento espacial.
Nos últimos anos, o número de lançamentos de foguetes aumentou à medida que as empresas comerciais - especialmente a SpaceX, fundada por Elon Musk - e as agências governamentais elevaram milhares de satélites à órbita baixa da Terra. E isso é apenas o começo. Os satélites podem vir a totalizar um milhão, exigindo um número ainda maior de lançamentos espaciais que podem gerar níveis crescentes de emissões.
A SpaceX se recusou a comentar sobre a poluição causada por foguetes e satélites. Representantes da Amazon e da Eutelsat OneWeb, duas outras empresas que estão trabalhando para criar mega-constelações de satélites, disseram que estão comprometidas com operações sustentáveis. Mas os cientistas temem que mais lançamentos espalhem mais poluentes nas camadas intocadas da atmosfera da Terra. E os órgãos reguladores de todo o mundo, que avaliam alguns riscos dos lançamentos espaciais, não estabelecem regras relacionadas à poluição.
Os especialistas dizem que não querem limitar a economia espacial em expansão. Mas temem que a marcha constante da ciência seja mais lenta do que a nova corrida espacial, o que significa que poderemos entender as consequências da poluição causada por foguetes e naves espaciais somente quando for tarde demais. Estudos já mostram que as partes mais altas da atmosfera estão repletas de metais provenientes de espaçonaves que se desintegram ao cair na Terra.
“Estamos mudando o sistema mais rapidamente do que conseguimos entender essas mudanças”, disse Aaron Boley, astrônomo da Universidade da Colúmbia Britânica e codiretor do Outer Space Institute. “Nunca apreciamos realmente nossa capacidade de afetar o meio ambiente. E fazemos isso repetidas vezes.”
Temos a decolagem
Quando um foguete como o Falcon 9 decola, ele normalmente leva cerca de 90 segundos para atravessar a atmosfera inferior, ou troposfera, antes de atingir a atmosfera média. Foi no topo da troposfera que o Sr. Parent começou sua busca, voando até a atmosfera média, onde a densidade do ar é tão baixa que ele e o Sr. Casey tiveram que usar roupas de pressão e luvas pesadas, além de capacetes que lhes forneciam oxigênio.
A atmosfera intermediária raramente foi palco de tanta agitação. Os aviões comerciais raramente voam a essas alturas. Tampouco há muito clima terrestre ou poluição do solo. Portanto, ela é calma, intocada e vazia - exceto por um foguete ocasional, que passa por ela durante três a quatro minutos em seu caminho para o espaço. No momento em que um foguete entra em órbita, ele terá despejado nas camadas média e superior da atmosfera até dois terços de seu escapamento, que os cientistas preveem que choverá e se acumulará na camada inferior da atmosfera média, a estratosfera.
A estratosfera abriga a camada de ozônio, que nos protege da radiação nociva do sol. Mas ela é extremamente sensível: Até mesmo as menores mudanças podem ter efeitos enormes sobre ela - e sobre o mundo abaixo.
Quando o Monte Pinatubo entrou em erupção em 1991, ele expeliu gás dióxido de enxofre suficiente na estratosfera para desencadear um período de resfriamento de vários anos na Terra. Esse gás criou aerossóis de sulfato, que aqueceram a estratosfera e impediram que o calor atingisse a superfície da Terra. Alguns cientistas temem que a exaustão cumulativa de mais foguetes possa afetar o clima de maneira semelhante.
Atualmente, o escapamento dos foguetes é insignificante em comparação com o escapamento emitido pela aviação. Mas os cientistas estão preocupados com o fato de que mesmo pequenos acréscimos à estratosfera terão um efeito muito maior. Martin Ross, cientista da The Aerospace Corporation, uma organização de pesquisa financiada pelo governo federal em Los Angeles, comparou a atmosfera da Terra a um barril de água barrenta que se assentou - com sujeira no fundo e uma parte superior relativamente clara. Se você adicionar mais sujeira ao fundo lamacento, ela pode passar despercebida. Mas se você adicionar essa sujeira à parte superior clara, disse ele, é provável que ela se torne turva ou até mesmo suja.
O modo como os foguetes afetarão esse topo relativamente claro, a estratosfera, permanece incerto. Mas os cientistas estão preocupados com o fato de que o carbono negro, ou fuligem, que é liberado pelos foguetes atuais agirá como uma erupção vulcânica contínua, uma mudança que poderia esgotar a camada de ozônio e afetar a Terra abaixo.
Números altíssimos
Na década de 1990, quando o ônibus espacial da Nasa e outros foguetes eram lançados consistentemente do solo dos EUA, vários estudos previram que a espaçonave causaria danos locais ao ozônio. Um estudo chegou a prever uma perda de até 100% - essencialmente criando um pequeno buraco de ozônio acima do Cabo Canaveral que permitiria que mais radiação ultravioleta do sol chegasse ao solo, aumentando o risco de câncer de pele, catarata e distúrbios imunológicos.
Os estudos baseavam-se apenas em modelos e previsões, sem dados observacionais. Assim, o Dr. Ross e seus colegas reuniram dados de voos de pesquisa de alta altitude, que encontraram buracos locais de ozônio na esteira do ônibus espacial. Mas eles se curaram rapidamente e não eram grandes o suficiente para afetar o Cabo Canaveral - pelo menos não na frequência de lançamentos da época, cerca de 25 por ano.
O mesmo pode não ser verdade daqui para frente. Em 2023, a SpaceX lançou quase 100 foguetes por conta própria, com a maioria dos voos construindo sua constelação de satélites Starlink. Em breve, a Amazon se juntará a ela, que está planejando lançamentos frequentes para sua constelação do Projeto Kuiper, e outras empresas que buscam presenças substanciais em órbita. Esses satélites oferecem uma série de benefícios, incluindo Internet de banda larga em praticamente qualquer lugar da Terra.
Mas quando essas empresas concluírem suas constelações de até milhares de satélites em órbita, os lançamentos não terminarão. Muitos satélites têm uma vida útil de cinco a 15 anos, exigindo que as empresas de satélites façam o lançamento de substitutos.
Vemos a perspectiva de desenvolvimento e tendemos a correr para ele sem pensar muito nas consequências ambientais
Tim Maclay, diretor de estratégia da ClearSpace
É o início de uma nova era.
“Acho que estamos em um estágio no setor espacial em que estávamos há muitas décadas em vários de nossos ambientes terrestres”, disse Tim Maclay, diretor de estratégia da ClearSpace, uma empresa suíça que busca criar operações espaciais sustentáveis. “Vemos a perspectiva de desenvolvimento e tendemos a correr para ele sem pensar muito nas consequências ambientais.”
Uma corrida contra a corrida espacial
À medida que as empresas espaciais estabelecem recordes de lançamentos e satélites implantados, os cientistas começam a quantificar os possíveis efeitos.
Em um artigo publicado em 2022, foi demonstrado que a fuligem dos foguetes é quase 500 vezes mais eficiente no aquecimento da atmosfera do que a fuligem liberada de fontes como aviões mais próximos da superfície. É o efeito barril de lama.
“Isso significa que, à medida que começarmos a expandir o setor espacial e lançarmos mais foguetes, começaremos a ver esse efeito aumentar muito rapidamente”, disse Eloise Marais, professora associada de geografia física da University College London e autora do estudo.
Um estudo separado, também publicado em 2022, constatou que se a taxa de lançamentos de foguetes aumentasse em um fator de 10, suas emissões poderiam fazer com que as temperaturas em partes da estratosfera subissem até 2 graus Celsius. Isso poderia começar a degradar o ozônio na maior parte da América do Norte, em toda a Europa e em uma parte da Ásia.
Como resultado, “as pessoas em latitudes mais altas no Hemisfério Norte podem ser expostas a uma radiação ultravioleta mais prejudicial”, disse o principal autor do estudo, Christopher Maloney, do Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences da Universidade do Colorado em Boulder.
Dito isso, a equipe do Dr. Maloney não quantificou quanto mais exposição à radiação poderia ocorrer.
As quantidades exatas de fuligem emitidas por diferentes motores de foguetes usados em todo o mundo também são pouco conhecidas. A maioria dos foguetes lançados atualmente usa combustível de querosene, que alguns especialistas chamam de “sujo” porque emite dióxido de carbono, vapor de água e fuligem diretamente na atmosfera. Mas esse pode não ser o combustível predominante no futuro. O futuro foguete Starship da SpaceX, por exemplo, usa uma mistura de propulsores de metano líquido e oxigênio líquido.
Ainda assim, qualquer combustível de hidrocarboneto produz alguma quantidade de fuligem. E mesmo os “foguetes verdes”, movidos a hidrogênio líquido, produzem vapor de água, que é um gás de efeito estufa nessas altas altitudes secas.
“Não se pode pegar o que é verde na troposfera e necessariamente pensar que é verde na atmosfera superior”, disse o Dr. Boley. “Não existe um propulsor totalmente neutro. Todos eles têm impactos diferentes.”
Estilhaços de satélites
O que sobe tem que descer. Quando os satélites em órbita baixa da Terra chegam ao fim de sua vida útil operacional, eles mergulham na atmosfera e se desintegram, deixando um fluxo de poluentes em seu rastro. Embora os cientistas ainda não saibam como isso influenciará o ambiente da Terra, o Dr. Ross acredita que esse será o impacto mais significativo dos voos espaciais.
Um estudo publicado em outubro descobriu que a estratosfera já está repleta de metais provenientes da reentrada de naves espaciais. Ele usou o mesmo jato WB-57 da Nasa que perseguiu a pluma do foguete da SpaceX no ano passado, estudando a estratosfera sobre o Alasca e grande parte do território continental dos EUA.
Quando os pesquisadores começaram a analisar os dados, viram partículas que não pertenciam ao grupo. O nióbio e o háfnio, por exemplo, não ocorrem naturalmente, mas são usados em propulsores de foguetes. No entanto, esses metais, juntamente com outros elementos distintos de naves espaciais, estavam incorporados em cerca de 10% das partículas mais comuns na estratosfera.
As descobertas validam trabalhos teóricos anteriores, e o Dr. Boley, que não participou do estudo, argumenta que a porcentagem só aumentará, já que a humanidade está no início da nova corrida por satélites.
Obviamente, os pesquisadores ainda não podem dizer como esses metais afetarão a estratosfera.
“Essa é uma grande questão que teremos de responder no futuro, mas não podemos presumir que isso não terá importância”, disse o Dr. Boley.
Uma exceção à regra
Embora os cientistas estejam dando o alarme, eles não se veem em oposição às empresas de foguetes ou aos operadores de satélites.
“Não queremos parar o setor espacial”, disse Karen Rosenlof, cientista climática do Laboratório de Ciências Químicas da Administração Nacional Oceânica e Atmosférica, que afirma que os satélites fornecem serviços incríveis para as pessoas em terra. Mas ela e outras pessoas estão pedindo um conjunto de regulamentações que considerem as implicações ambientais.
O Dr. Rosenlof argumenta que há maneiras de reduzir os impactos do setor espacial sem fechá-lo. Por exemplo, se os cientistas descobrirem um limite para a emissão de gases de efeito estufa, o setor espacial pode ser afetado. Por exemplo, se os cientistas descobrirem um limite além do qual o setor espacial começará a prejudicar o meio ambiente, faria sentido simplesmente limitar o número de lançamentos e satélites. Como alternativa, os materiais ou combustíveis usados pelo setor espacial poderiam ser ajustados.
O Dr. Boley concorda. “Há muitas possibilidades que podem nos ajudar a proteger o meio ambiente e, ao mesmo tempo, dar acesso ao espaço”, disse ele. “Só precisamos olhar para o panorama geral.”
Lançamento espacial fica entre as brechas de todas as autoridades regulatórias
Gavin Schmidt, diretor do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da Nasa
Mas para isso, argumentam os cientistas, as operadoras de satélites e as empresas de foguetes precisam de regulamentações. Poucas estão em vigor atualmente.
“O lançamento espacial cai em uma área cinzenta”, disse Gavin Schmidt, diretor do Instituto Goddard de Estudos Espaciais da Nasa, que esteve envolvido em um grupo de trabalho sobre essa pesquisa. “Ele fica entre as brechas de todas as autoridades regulatórias.”
O Protocolo de Montreal, por exemplo, é um tratado que estabeleceu com sucesso limites para produtos químicos conhecidos por prejudicar a camada de ozônio. Mas ele não trata de emissões de foguetes ou satélites.
Nos Estados Unidos, a Agência de Proteção Ambiental não é responsável pela análise de lançamentos de foguetes. A Federal Communications Commission (Comissão Federal de Comunicações, ou FCC, na sigla em inglês) licencia grandes constelações de satélites, mas não considera seus possíveis danos ao meio ambiente. (O Government Accountability Office solicitou mudanças nessa política da FCC em 2022, mas elas ainda não ocorreram). E a Administração Federal de Aviação avalia os impactos ambientais dos lançamentos de foguetes no solo, mas não na atmosfera ou no espaço.
Isso poderia colocar o futuro da estratosfera nas mãos de Elon Musk, Jeff Bezos e outros executivos de empresas espaciais privadas - o que é particularmente preocupante para o Dr. Boley, que diz que o setor espacial não quer desacelerar.
“A menos que isso afete imediatamente seus resultados financeiros, eles simplesmente não estão interessados”, disse ele. “O impacto ambiental é um inconveniente.
Um porta-voz da empresa de telecomunicações OneWeb, que lançou mais de 600 satélites, disse que ela está comprometida com a sustentabilidade no projeto de satélites, planos de constelação e esforços de lançamento.
“Trabalhamos em estreita colaboração com parceiros públicos e privados para minimizar o impacto ambiental de nossa frota de satélites”, disse Katie Dowd, diretora sênior da empresa.
Ainda assim, a OneWeb planeja expandir sua constelação para cerca de 7 mil satélites.
“Ainda não se sabe se conseguiremos fazer isso bem”, disse o Dr. Maclay. “Como espécie, não temos a tendência de ser muito bons em tomar proativamente medidas responsáveis em relação à administração ambiental. Muitas vezes, isso é feito como uma reflexão tardia.”
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