Mantendo satélites em órbita: como funciona a manutenção de satélites?

Nações em todo o mundo dependem do funcionamento adequado de vários satélites que orbitam a Terra. Mas essas máquinas vitais precisam ser mantidas, quer tenha ocorrido uma falha de peças, esgotamento de combustível ou até mesmo um ataque.

Embora a gravidade da Terra faça a maior parte do trabalho, os satélites ainda precisam de combustível para manter suas órbitas precisas usando seus motores de baixo empuxo, mas de alta precisão. Isso significa que sua vida útil é determinada principalmente pelo combustível que carregam quando são lançados na atmosfera.

Outro problema, embora raro, é o mau funcionamento de um componente crítico. A perda de um satélite não é apenas uma séria perda de dinheiro, mas também pode se tornar um problema para outras espaçonaves em sua trajetória.

Como tal, os satélites perdidos são geralmente desorbitados para queimar enquanto voam pela atmosfera ou enviados para uma 'órbita de cemitério', longe o suficiente da Terra para que não possam colocar em perigo os satélites ativos.

Agências espaciais e empresas privadas estão constantemente trabalhando para reduzir o preço de colocar um ativo em órbita. Mas reabastecer e consertar os satélites existentes parece ser mais barato e mais sustentável do que lançar um novo, especialmente com o lixo espacial se tornando uma preocupação legítima.

Primeiros experimentos

Solar Maximum Mission

O primeiro satélite orbital a ser reparado no espaço foi o Solar Maximum Mission, um satélite da NASA lançado para observar explosões solares. Em novembro de 1980, meses depois de ter sido lançado, um dos fusíveis do satélite quebrou. Por quatro anos, ele permaneceu em espera, até que o Ônibus Espacial finalmente se encontrou com ele. Depois de não conseguir realizar trabalhos no espaço, o SMM foi puxado para a baía do ônibus espacial, onde os astronautas realizaram trabalhos de manutenção que adicionaram mais cinco anos à sua vida útil.

Mas se as explosões solares podem esperar, quatro anos é muito tempo para serviços como geolocalização ou telecomunicações. Assim, há vários anos, as entidades civis e públicas têm-se interessado cada vez mais por soluções rápidas e autónomas que permitam reparar e prolongar a vida dos bens espaciais.

Em 7 de março de 2007, a Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa dos Estados Unidos (DARPA) lançou dois satélites como parte da missão espacial Orbital Express. NEXSat, uma das duas espaçonaves, era um protótipo de um satélite modular e útil criado pela Ball Aerospace. O segundo, ASTRO, era um protótipo de um satélite de manutenção e reparo construído pela Boeing.

O objetivo dos dois dispositivos era demonstrar“uma abordagem segura e econômica para o serviço autônomo de satélites em órbita”. Para isso, realizaram vários testes, incluindo a atracação automática de um satélite a outro, a transferência de combustível entre eles e a substituição de componentes em órbita. Fora dos dois casos em que o controle de solo teve que assumir a orientação, a DARPA considera que a missão foi um sucesso. Mas levou mais 13 anos para a primeira missão comercial de conserto de satélites acontecer.

Aplicações comerciais ... e mais?

Em abril de 2016, a Northrop Grumman Innovation Systems (anteriormente Orbital ATK) foi contratada pela operadora de satélites de telecomunicações Intelsat para estender a vida útil do IS-901, que estava prestes a ficar sem combustível.

Depois de ser colocado em uma órbita de cemitério por controladores terrestres, o IS-901 foi recebido por seu salvador em 25 de fevereiro de 2020. Veículo de extensão de missão 1 (MEV-1), um rebocador espacial de 2.300 kg, ancorado no bocal do motor do satélite, assumindo o controle de propulsão e atitude (a orientação) de seu hospedeiro. Agora de volta à órbita de serviço, os dois satélites permanecerão conectados até a aposentadoria do IS-901, em 2025. Depois disso, o MEV-1 seguirá em frente para salvar outro satélite da destruição iminente.

Em 2021, o processo foi repetido em outro satélite Intelsat, o IS 10-02. Desta vez, no entanto, o MEV-2 foi acoplado ao host enquanto ainda estava em serviço, o primeiro do mundo.

A demonstração foi interessante o suficiente para a DARPA fazer parceria com a Northrop Grumman e lançar o programa Robotic Servicing of Geosynchronous Satellites (RSGS). Como parte do acordo, a agência e a empresa criarão um novo satélite, usando uma carga útil desenvolvida pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA que inclui dois braços de manipulação robótica e um conjunto de sensores, e o ônibus (ou plataforma) desenvolvido pela Northrop Grumman para o MEV.

Como a crescente ameaça de militarização do espaço preocupa as grandes potências mundiais, um recurso como o MEV e o próximo RSGS poderia ser usado para reparar um satélite danificado por um agressor estrangeiro. Além disso, é concebível que a tecnologia possa ser desviada e usada de maneira agressiva. É possível imaginar um rebocador espacial acoplando-se a um satélite inimigo para afastá-lo da Terra ou enviá-lo em chamas para a atmosfera.