Sol mais ativo derruba satélites Starlink da SpaceX entre 2020 e 2024

O Sol anda no seu nível mais “temperamental” dos últimos tempos - e parte dessa energia extra está se refletindo na constelação de milhares de pequenos satélites Starlink, da SpaceX.

Uma nova análise sobre satélites Starlink que voltaram a entrar na atmosfera identificou um padrão bem definido: à medida que o Sol avançou rumo ao pico do seu ciclo de atividade entre 2020 e 2024, também aumentou o número de quedas de satélites associadas diretamente a essa intensificação.

O que o estudo analisou

Um grupo de cientistas liderado pelo físico espacial Denny Oliveira, do NASA Goddard Space Flight Center, investigou 523 satélites Starlink que desceram de volta em direção à Terra nesse intervalo e encontrou uma relação clara com a atividade solar.

“Mostramos claramente que a intensa atividade solar do ciclo solar atual já teve impactos significativos nas reentradas da Starlink”, escrevem os autores no artigo.

“Este é um momento muito empolgante na pesquisa sobre arrasto orbital de satélites, já que o número de satélites em órbita baixa da Terra e a atividade solar estão nos níveis mais altos já observados na história humana.”

Como funciona o ciclo solar - e por que ele importa

O ciclo solar é um período de 11 anos de variações na atividade do Sol, centrado em uma reversão magnética periódica dos polos solares. Esse processo aparece principalmente por meio de manchas solares, erupções solares e ejeções de massa coronal, que crescem gradualmente até o máximo solar (quando ocorre a inversão dos polos) e depois diminuem até um mínimo antes de começarem a subir novamente.

Isso faz parte do comportamento normal do Sol - e, neste momento, estamos no pico do 25º ciclo desde que passámos a monitorá-los. Tem sido, inclusive, um ciclo relativamente forte: não é o mais intenso já registado, mas vem apresentando muito mais atividade do que os cientistas estimavam no início.

Na Terra, parte desse efeito é mais visível. É possível que você tenha notado um aumento na ocorrência de auroras; isso acontece quando partículas solares atingem a atmosfera terrestre, transportadas por ejeções de massa coronal e pelo vento solar.

Por que a atividade solar aumenta o arrasto em órbita baixa da Terra

Há, porém, um efeito menos óbvio: com mais ejeções solares a “sacudirem” a alta atmosfera, ela aquece de forma significativa.

Na superfície, não percebemos. Só que essa energia extra faz a atmosfera “inchar” - o suficiente para aumentar o arrasto sobre naves e satélites em órbita baixa da Terra. Com mais resistência, esses objetos deixam de conseguir manter a trajetória como antes e precisam fazer ajustes para continuar em órbita.

Para deixar claro, qualquer satélite em órbita baixa da Terra fica sujeito ao aumento de arrasto associado à atividade solar. Até agora, porém, a SpaceX colocou 8,873 satélites Starlink em órbita baixa da Terra, e 7,669 continuam operacionais. Esse volume enorme torna a constelação um laboratório especialmente útil para avaliar como o máximo solar afeta satélites nesse regime orbital.

“Aqui, usamos … dados orbitais da Starlink para realizar uma análise de época superposta de altitudes e velocidades orbitais, a fim de identificar impactos causados por tempestades de diferentes intensidades”, escrevem os pesquisadores. “As reentradas da Starlink coincidem com a fase de subida do ciclo solar 25, um período de aumento da atividade solar.”

Reentradas de satélites Starlink da SpaceX entre 2020 e 2024

A SpaceX começou a lançar satélites Starlink em 2019, e as primeiras reentradas atmosféricas ocorreram em 2020. No começo, os números permaneceram relativamente baixos. Em 2020, houve apenas duas reentradas. Em 2021, caíram 78 satélites; em 2022, foram 99; e em 2023, 88. Já em 2024 ocorreu um salto impressionante: ao todo, 316 satélites Starlink caíram do céu.

Os autores também classificaram essas reentradas de acordo com as condições geomagnéticas do momento - isto é, o quanto a atividade solar estava a influenciar a Terra. De forma curiosa, cerca de 72 por cento de todas as reentradas aconteceram durante condições geomagnéticas fracas, e não durante fortes tempestades geomagnéticas.

Segundo os pesquisadores, isso se explica pelo efeito acumulado do arrasto ao longo do período de subida do ciclo solar. Em vez de serem “derrubados” de uma só vez, muitos satélites tiveram as suas órbitas degradadas de maneira sutil ao longo do tempo. Em contrapartida, os satélites que reentraram durante condições geomagnéticas fortes caíram mais rápido do que aqueles que reentraram em condições mais fracas.

O que os resultados podem mudar

O tema é particularmente interessante porque ainda não existe uma grande quantidade de dados sobre esse fenómeno. O trabalho de Oliveira e colegas pode ajudar a desenhar estratégias para reduzir a perda de altitude induzida pela atividade solar, mantendo satélites em órbita baixa da Terra onde deveriam estar (e não, por exemplo, a colidirem com outros satélites e a desencadearem uma perigosa cascata de Kessler).

“Os nossos resultados são promissores porque apontam para o uso de dados da Starlink em cadência curta (determinação precisa de órbita, densidade de massa neutra, área na direção do vento relativo, coeficiente de arrasto) para melhorar modelos de arrasto orbital durante tempestades geomagnéticas, particularmente durante eventos extremos”, escrevem os autores.

O artigo foi aceito para publicação na Frontiers in Astronomy and Space Science e está disponível no arXiv.