Um satélite morto a 400 quilômetros de altura cai sozinho em poucos anos. O mesmo satélite, a 800 quilômetros, fica lá em cima por séculos. E acima de 1.000 quilômetros, segundo a própria NASA, ele "normalmente continua circulando a Terra por mil anos ou mais". A diferença entre uma coisa e outra não é o tamanho do satélite, nem o combustível que ele leva, nem a marca do foguete que o lançou. É só a altura.
Essa é a resposta curta. A longa é mais interessante, porque explica por que a Estação Espacial precisa de um empurrão algumas vezes por ano, por que a faixa entre 750 e 1.000 km é a mais entulhada de lixo do espaço e por que alguns satélites nunca vão cair — vão ser empurrados para mais longe de propósito.
Por que a altura decide tudo
A ideia de que o espaço é vazio é quase verdadeira, e é esse "quase" que manda em tudo.
A 400 km de altura ainda existe atmosfera. Pouquíssima: o ar ali é trilhões de vezes mais rarefeito que o do nível do mar. Se você pudesse ficar parado naquele ar, não sentiria absolutamente nada. Acontece que nada em órbita fica parado. Um satélite a 400 km atravessa esse quase-nada a 27.600 km/h, e nessa velocidade até um gás ultrarrarefeito empurra para trás.
É o mesmo princípio de tirar a mão pela janela do carro. A 20 km/h você mal sente o ar; a 120 km/h ele força o braço para trás com violência. O ar é o mesmo; a velocidade é que mudou.
Esse empurrão contínuo, chamado arrasto atmosférico, tira energia da órbita. Com menos energia, o satélite desce um pouco. Mais baixo, o ar é mais denso, o freio é mais forte, e ele desce mais depressa. Em algum ponto o processo dispara: a órbita afunda em semanas, depois em dias, e o satélite entra na atmosfera densa e queima.
Como a densidade do ar cai muito rápido com a altura, subir algumas centenas de quilômetros não dobra o tempo de vida: multiplica por centenas. Onde começa o espaço, e por que a atmosfera não acaba de repente, está em Onde começa o espaço? A linha de Kármán, a 100 km.
A tabela: quanto tempo em cada altura
As faixas de tempo abaixo são as publicadas pelo Escritório do Programa de Detritos Orbitais da NASA. A velocidade, o período e o número de voltas por dia são cálculo próprio, feitos com a constante gravitacional da Terra e o raio do planeta — números que qualquer pessoa pode refazer.
| Altura | Velocidade | Uma volta | Voltas por dia | Quanto tempo até cair |
|---|---|---|---|---|
| 400 km (Estação Espacial) | 27.600 km/h | 92 min | 15,6 | Poucos anos, sem empurrão |
| 600 km | 27.200 km/h | 97 min | 14,9 | Alguns anos |
| 800 km | 26.800 km/h | 101 min | 14,3 | Séculos |
| 1.000 km | 26.500 km/h | 105 min | 13,7 | Mil anos ou mais |
| 2.000 km | 24.800 km/h | 127 min | 11,3 | Praticamente para sempre |
| 35.786 km (geoestacionária) | 11.100 km/h | 23h56 | 1,0 | Não cai; é preciso tirar de lá |
Para dar noção do que significa "séculos": um satélite parado a 800 km percorre, em cem anos, 23,5 bilhões de quilômetros — mais longe do que a Voyager 1 está da Terra hoje, depois de quase cinquenta anos de viagem. Só que ele faz essa distância inteira dando voltas no mesmo lugar.
A Estação Espacial e o empurrão que nunca acaba
A Estação Espacial Internacional é o exemplo vivo da tabela. Ela orbita perto dos 400 km, na faixa em que o arrasto é mais forte, e perde altura o tempo todo. Sem intervenção, cairia sozinha em poucos anos.
Por isso, algumas vezes por ano, naves acopladas ligam os motores e empurram a estação de volta para cima. É o equivalente a dar corda num relógio: enquanto houver quem dê corda, ele anda; no dia em que ninguém der, ele para. O plano para quando esse dia chegar está em A Estação Espacial vai cair? O fim da ISS em 2030.
A altura baixa não é um defeito de projeto. Ela é escolhida de propósito, por três razões: é mais barato levar carga até lá, a radiação é menor para quem mora a bordo, e, se algo der errado, a própria atmosfera limpa a sujeira em poucos anos. É também o que faz a estação ser tão fácil de ver do quintal — Como ver a Estação Espacial passar sobre a sua cidade explica o passo a passo.
O mesmo raciocínio vale para os satélites minúsculos que hoje voam de carona às dezenas: um cubesat solto da Estação dura tipicamente de meses a poucos anos, e é justamente por isso que essa órbita virou a favorita dos projetos de universidade, como conta O que é um cubesat, o satélite do tamanho de uma caixa.
A faixa que não se limpa sozinha
Agora a parte incômoda. A NASA registra que a maior concentração de detritos orbitais está entre 750 e 1.000 km — exatamente a faixa onde a limpeza natural deixa de funcionar.
Não é coincidência. Essa altura é ótima para satélites de observação da Terra e de sensoriamento remoto: alta o bastante para enxergar muita coisa de uma vez, baixa o bastante para enxergar com detalhe. Foi para lá que décadas de missões mandaram equipamento — e é de lá que nada volta.
Os números do inventário variam conforme a agência e o método de contagem, e vale conhecer os dois lados: a NASA cataloga mais de 25 mil objetos maiores que 10 cm, cerca de 500 mil entre 1 e 10 cm e mais de 100 milhões maiores que 1 milímetro, somando mais de 9 mil toneladas de material em órbita. As estimativas europeias, usadas em Lixo espacial pode cair na sua cabeça? Os casos reais, chegam a valores maiores porque incluem populações modeladas além das rastreadas.
Tudo isso anda a 7 a 8 km por segundo. Quando dois objetos se cruzam, a velocidade média do impacto é de cerca de 10 km/s e pode chegar a 15 — mais de dez vezes a velocidade de uma bala de fuzil. Por isso a Estação Espacial desvia de detritos quando a chance de colisão passa de 1 em 10 mil, o que acontece em média uma vez por ano.
A resposta prática a esse problema tem nome: descarte programado. As diretrizes internacionais pedem que todo satélite em órbita baixa seja retirado de órbita ao fim da missão, e operadores e reguladores vêm apertando esse prazo. Satélites modernos de constelação, como os que formam o trem de luzes no céu: o que são os satélites Starlink, voam de propósito abaixo de 600 km justamente para que a física resolva o problema caso o controle falhe.
E a órbita geoestacionária, a 36 mil km?
A 35.786 km de altura acontece uma coincidência útil: o período orbital é de exatamente um dia, então o satélite parece parado no céu. É onde ficam boa parte dos satélites de televisão e de meteorologia.
Ali não existe arrasto nenhum que importe. Um satélite geoestacionário nunca vai cair — ficaria lá por milhões de anos. Como a faixa é estreita e disputada, a prática consolidada é gastar o último combustível para subir o satélite algumas centenas de quilômetros, para uma órbita-cemitério acima da geoestacionária, liberando a vaga. Não é limpeza: é arrumar o entulho num canto onde ele não atrapalhe.
O que acontece quando ele finalmente cai
A maior parte do satélite não chega ao chão. Ele entra na atmosfera a mais de 25 mil km/h, e o ar comprimido à frente dele esquenta a milhares de graus — o que desmancha painéis solares, antenas e estruturas leves em questão de segundos.
O que costuma sobreviver são peças densas e feitas de materiais que aguentam calor: tanques de titânio, motores, eixos e engrenagens. A NASA registra que, nos últimos cinquenta anos, em média um objeto catalogado reentrou na atmosfera por dia, e que nunca houve confirmação de ferimento grave ou dano significativo a propriedade causado por reentrada. A explicação é geográfica antes de ser tecnológica: dois terços da Terra são oceano, e a maior parte do resto é deserto, floresta ou tundra.
Quando a reentrada é de algo muito grande, como uma estação espacial, ela não é deixada ao acaso: a queda é comandada por motores para cair numa área remota do Pacífico Sul. Os casos reais em que pedaços chegaram ao chão, inclusive no Brasil, estão em Lixo espacial pode cair na sua cabeça? Os casos reais.
