Por que tempestades solares são tão perigosas para satélites e como protegê-los

As tempestades geomagnéticas (ou tempestades solares) ocorrem quando o clima espacial, formado por elétrons, prótons e outras partículas liberadas pelo Sol, interage com a magnetosfera da Terra, perturbando-a. Quando isso acontece, ocorre uma série de processos que podem causar danos significativos para objetos em órbita — como aconteceu recentemente com satélites Starlink, da SpaceX, que queimaram na atmosfera após uma tempestade solar.

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O Sol está sempre liberando o vento solar, formado por partículas carregadas. Só que, de tempos em tempos, ocorrem emissões fortes de partículas em direções determinadas e, se elas acontecerem em direção à Terra, podemos ter problemas por aqui. Geralmente, o vento solar viaja a cerca de 1,4 milhão de km/h, mas eventos solares fortes podem liberar ventos até cinco vezes mais rápidos. Felizmente, a Terra é cercada pela magnetosfera, uma região capaz de absorver grande parte da energia dos níveis diários do vento solar.

Quando ocorrem tempestades solares fortes, a magnetosfera é aquecida e se expande para cima, aumentando significativamente a densidade da termosfera (uma camada que se estende por até 1.000 km acima da superfície). A maior densidade implica em um arrasto maior exercido pela atmosfera nos satélites, que foi exatamente o que fez com que mais de 40 satélites Starlink fossem queimados ao reentrar precocemente na atmosfera.

Além disso, as tempestades geomagnéticas mais fortes são capazes de afetar satélites de comunicações que funcionam com ondas de rádio, bastante utilizadas em tecnologias comuns, como os sistemas GPS. Isso acontece porque a atmosfera já causa, sozinha, alguma distorção nessas ondas, que pode ser corrigida por engenheiros. Mas, durante as tempestades geomagnéticas, as mudanças na ionosfera mudam a forma como as ondas de rádio viajam por ali.

Na prática, isso faz com que a calibragem para as ondas viajarem em uma atmosfera "tranquila" acabe errada, afetando em alguns metros o posicionamento dos sinais de GPS. Para a indústria militar, de aviação, de transporte e várias outras, erros de GPS de apenas alguns metros, que podem parecer inofensivos, são inaceitáveis.

Como proteger satélites do clima espacial

Por um lado, as partículas eletricamente carregadas do Sol podem causar fenômenos fascinantes: quando elas colidem com o campo magnético da Terra, parte delas alcança a atmosfera e encontra gases ali, formando auroras brilhantes e coloridas no céu. Mas, por outro lado, elas podem ser bastante prejudiciais: no caso das ejeções de massa coronal, por exemplo, bilhões de partículas são expelidas em direção à Terra, capazes de afetar astronautas, satélites e naves em órbita.

Uma parte dos riscos poderia ser reduzida com proteções contra a radiação ou com o desenvolvimento de materiais resistentes a ela, mas essas soluções têm efetividade limitada principalmente no caso de tempestades geomagnéticas intensas. Por isso, o ideal seria prever eventos do tipo com alta precisão, para desligar equipamentos eletrônicos sensíveis ou reorientar satélites como uma forma de protegê-los. A má notícia é que, embora as previsões e modelos de tempestades geomagnéticas já tenham melhorado nos últimos anos, elas ainda podem errar.

Além disso, mesmo com previsões de eventos do tipo, há lançamentos que são mantidos mesmo com riscos altos de alguma tempestade geomagnética. Isso aconteceu no caso recente envolvendo os satélites Starlink: a National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), entidade responsável por compreender e prever mudanças no clima, tempo e oceanos, alertou para a alta probabilidade de uma tempestade geomagnética ocorrer antes ou até no dia do lançamento, mas a missão foi lançada mesmo assim.

Fonte: The Conversation