Domingo, 19 de Novembro, 2017

 

Palácio Celeste vai cair na Terra

 

 

Dez, nove, oito, ....., dois, um, zero, ...., ignition start process, ...., we have liftoff, ....

Desde as primeiras missões da NASA nos anos 50, o processo de lançamento segue esse procedimento de contagem e as palavras finais anunciando a partida do foguete. A paritr daí, a certeza termina. Muitas coisas podem falhar e falham nas piores horas. Foi assim em todos os desastres espaciais dos shuttle, agora aposentados pelo seu alto custo. Mesmo nas missões Apollo falhas levaram a mortes de 3 astronautas ainda minutos antes do lançamento nas primeiras missões.

E agora que o monopólio de viagens espaciais acabou, vamos ver mais acidentes e cada vez mais perigosos para nós que estamos com os pés aqui em terra firme. A China e India que estavam no mesmo patamar tecnológico que nós em meados dos anos 80, agora estão lá na frente, junto do mesmo grupo de americanos e russos.

Isso sim é visão estratégica e frutífera. Hoje a India tem lucros de milhões de dolares alugando seus foguetes lançadores para empresas americanas devido ao seu preço baixo e alto grau de certeza com baixos acidentes. Enquanto isso, os políticos daqui só olham para seus umbigos sujos de dinheiro. Nossa ciência acabou e esqueceu de ir para o caixão.

A China lançou em novembro de 2011 a sua jóia mais rara e prova final do seu desenvolvimento tecnológico. O país lançou a primeira estação espacial chinesa de nome Tiangong-1 ("Palácio Celeste"). Astronautas já visitaram a estação por diversas vezes, inclusive a primeira mulher astronauta chinesa esteve por lá.

O que podemos admirar é o medo de não errar. Ciência é isso, errar para aprender. Ao contrário de nosso programa espacial, até hoje apenas administrado por burocratas sem gana e garra para convencer os políticos de um projeto sério, o programa chinês e indiano são arrojados. O grande problema é que a China é fechada e não troca informações de absolutamente nada.

E de pequenos erros, grandes erros podem levar a tragédias. Isso eles não aprendem. E o programa chinês, talvez pela sua pressa, cometeu um erro básico e simples que já tinha acontecido na estação Skylab dos EUA. O projeto da Tiangong-1 substimou o arrasto atmosférico que traz tudo que está em cima para baixo.

De meros 0,00000000001 de densidade a atmosfera de 100 km para baixo começa a frear tudo que se move lá em cima. Somados a radiação solar, a gravidade, a força das oscilações das marés, essas perturbações são os maiores obstáculos de todas as missões espaciais ao redor da Terra.

E Tiangong-1 está caindo, fora de controle. Já era.

Os chineses perderam o contato e desistiram do Palácio Celeste. Mas eles já tem outro lá em cima, a Tiangong-2. E agora o problema é mundial, pois ninguém sabe onde a Tiangong-1 vai cair. Só para o leitor ter uma ideia, são 8,5 toneladas de puro aço, com painéis solares de 21 metros quadrados. É só olhar para a foto abaixo e imaginar ela caindo em algum lugar aqui embaixo.

São 10 metros de comprimento por três metros de diâmetro que vão reentrar na atmosfera terrestre e poderá cair no oceano sem maiores problemas, como a grande maioria dos objetos. Mas devido o desvio de sua trajetória nos últimos meses, a estação está passando por cima de grandes áreas populosas, inclusive passa sobre o Brasil.

Para se ter uma ideia da incerteza, a agência espacial da Europa (ESA) soltou um previsão de queda. O comunicado diz que a Tiangong-1 poderá cair em qualquer lugar entre o paralelo 43 Sul e 43 Norte, ou seja, todas as grandes cidades do mundo, como pode ser visto no mapa a seguir.

Mas por que essa incerteza nos tempos modernos, com alta tecnologia?

Vamos entender esse processo e ver que nada depende da tecnologia quando se fala em reentrada atmosférica. Ao reentrar, devido ao atrito entre a nave e as partículas da atmosfera, toda nave se queima. No caso de reentrada tripulada com astronautas a nave recebe diversas camadas protetoras.

Aliás, foi daí que veio o teflon que hoje usamos como panelas nas cozinhas. O teflon foi uma necessidade da NASA para a reentrada da Apollo e cientistas do mundo todo buscaram solução para esse problema de proteger a tripulação contra o atrito da atmosfera. E quando se reentra, por cerca de 15 minutos ou menos, nenhum contato por rádio ou telemetria é possível.

Tudo fica bloqueado pela radiação emitida no alto aquecimento provocado sobre as camadas externas da nave espacial. Além disso, como a velocidade é freada a nave chega a subir de volta para perto de 80 Km de altitude e depois volta a cair, e depois sobe novamente e assim por diante conforme ilustração a seguir.

As equações são conhecidas desde o grande Isaac Newton e sua dinâmica exaustivamente estudada por pesquisadores e até mesmo colegiais.

O que torna difícil a previsão é que, dependendo do ângulo que a nave atinge a atmosfera, um pequeno e leve desvio pode levá-la a 5.000 Km de distância do ponto previsto do impacto (gráfico ao lado).

E o que causa esse desvio? Ao reentrar a nave tem um formato, seja ele mais arredondado, mais fino, mais retangular, enfim, esse formato determina a forma de atrito que receberá no contato com as moléculas mais densas da atmosfera.

E dependendo do formato, o atrito pode fazer a nave literalmente rolar sobre seu próprio eixo. E acontecendo isso, nenhuma telemetria é capaz de dizer ao certo qual o ângulo de reentrada.

E quando se erra o ângulo, acontece o que está no gráfico ao lado. O erro em kilometros poderá ser de dimensões de um continente todo!

Outro problema é que devido a alta velocidade a temperatura externa chega a 2000 graus. Se as placas protetoras não estiverem simetricamente colocadas, algumas podem derreter primeiro que as outras.

Com isso a nave perde estabilidade e começa a se desviar da trajetória, rolando como uma bola de futebol, o que dificulta ainda mais saber onde cairá.

 

 

 

 

 

 

Quando cairá? Nem mesmo isso é possível na data de hoje. Para se ter uma ideia, a margem de erro é de um mês para menos e um mês para mais.

Certeza absoluta somente será possível meia hora antes da queda. Imaginem a cidade de São Paulo sendo alertada meia hora antes que 8,5 toneladas cairá em suas cabeças? Ou em Nova Iorque?

A imagem ao lado é que está correndo a internet na tentativa de dar um prazo para a Tiangong-1 cair. Vai de 8 de janeiro a 8 de março de 2018. Nesse período podemos dormir tranquilos e acordarmos com o noticiário da tv dizendo que temos que sair da cidade.

Sim, o Brasil é um dos alvos como visto no mapa acima. Pouco foi divulgado pelo noticiário nacional, ao contrário da Europa e dos EUA. Pelo menos a cada 15 dias eles atualizam a população da situação da Tiangong-1.

Resolvemos tomar as equações de reentrada espacial e correr a internet atrás de dados da Tiangong-1 para criar uma grade de previsão.

As simulações computacionais são lentas, pois temos que esperar o contato da nave simulada com o solo, depois de todas as oscilações que ela sofre devido ao modelo de densidade atmosférica.

Esse aliás é outro problema de previsão. Não existem modelos da atmosfera 100% confiáveis e diversas tabelas são apenas aproximações de um modelo ideal que poderia representar a atmosfera.

Cada simulação computacional teve algo como 430 mil linhas de dados separados em 15 colunas com dados das velocidades da Tiangong-1, da Lua, da Terra, e das perturbações.

Ou seja, cada simulação que fizemos geraram 6,5 milhões de dados.

Repetimos esse procedimento para 48 datas de partida diferentes. Ao final juntamos 309 milhões de dados em arquivos de simulação.

Mas mesmo assim, a certeza é quase zero. Isso porque apenas a localização final e seu tempo de queda é que realmente importam. Se um ou mais dados desses 309 milhões estão errados, o ponto de queda muda totalmente.

A NASA apenas coloca dados previstos para a Tiangong-1 até 16 de dezembro desse ano de 2017. E a cada dia avança um dia, mesmo assim corrigindo dados anteriores e alertando que tem erros.

Por exemplo, a trajetória final da Tiangong-1 simulada por nós nessa semana, mostra a reentrada sobre os EUA e caindo no Canadá. Das quase 50 simulações por três vezes a Tiangong-1 cai em território americano.

Mas cai muitas vezes na Europa, o que corrobora com outro relatório da ESA alertando para um perigo, ainda que pequeno, de um grande centro da Europa ser atingido pelos destroços da Tiangong-1.

Após todas essas simulações computacionais fizemos um estudo de cluster, ou seja, juntamos em grupos com distâncias próximas as quedas que teriam um ponto central comum (ler nosso texto "Observando o Todo"). O resultado está em nosso mapa de alerta a seguir, onde 5 clusters mostram os resultados de possíveis quedas após essas simulações.

Pelo menos por esses dados, com as simulações com os últimos dados da Nasa de 16 de dezembro de 2017, a reentrada da Tiangong-1 não cairá no Brasil. Mas tudo pode mudar amanhã. Outro problema pouco mencionado é que o que restou da nave pode cair no mar, mas os destroços podem percorrer 2.000 Km no céu, como pode ser visto no infográfico abaixo.

A região que os destroços percorrem até a queda final tem 70 Km de largura por 2.000 Km de distância, e por isso apenas meia hora antes se tem certeza do perigo ou não dos destroços. Em 1979 a estação espacial dos EUA Skylab, caiu atingindo zonas desabitadas da Terra, próximo da Austrália. Um dos pedaços da Skylab foi esse da foto a seguir.

Um tanque como esse em Nova Iorque, Paris ou Londres seria muito pior do que qualquer ataque terrorista. Atingindo um edifício de negócios ligados a bolsa de valores faria o mundo financeiro inteiro desabar junto com a Tiangong-1. Como se vê, nos dias atuais, não existem fatos não relacionados.

Nada no mundo atual acontece de tal forma que não mexa com a pessoa mais esquecida no interior de qualquer país. E por termos fatos interligados, devemos ter estratégias interligadas. Infelizmente o Brasil está num buraco negro, esquecido pelas comunidades internacionais devido essa bagunça causada por políticos.

A ESA convocou todas as agências do mundo a participarem da campanha de acompanhamento do mundo. Advinhem quem ficou fora dessa cooperação internacional?

Sim, o Brasil.