Satélites da Reflect Orbital prometem luz solar a pedido e ameaçam a poluição luminosa

Uma constelação de satélites proposta está a deixar os astrónomos muito apreensivos. Ao contrário de outros satélites que acabam por reflectir a luz do Sol e gerar poluição luminosa como um efeito indesejado, os satélites da startup norte-americana Reflect Orbital foram concebidos precisamente para produzir poluição luminosa.

A empresa diz querer disponibilizar "luz solar a pedido", recorrendo a espelhos que direccionam luz do Sol para a Terra, permitindo que parques solares continuem a produzir electricidade depois do pôr do sol.

O arranque, segundo os planos divulgados, passaria por um satélite de teste com 18 metros, chamado Earendil-1, para o qual a empresa já apresentou pedido de lançamento em 2026. Mais tarde, de acordo com as notícias mais recentes, a ideia seria chegar a cerca de 4,000 satélites em órbita até 2030.

Perante isto, duas questões tornam-se inevitáveis: quão severa poderá ser a poluição luminosa? E, talvez ainda mais importante, será que os satélites da Reflect Orbital conseguem mesmo funcionar como é anunciado?

Refletir a luz solar

O princípio é fácil de imaginar: tal como é possível usar o reflexo do Sol num relógio para criar um ponto luminoso numa superfície, estes satélites usariam espelhos para projectar luz sobre uma zona específica da Terra.

A diferença está na escala. Os satélites da Reflect Orbital estariam a orbitar a cerca de 625km de altitude e, no cenário final, teriam espelhos com 54 metros de largura.

Quando se reflecte luz de um relógio para uma parede próxima, o ponto pode ser extremamente brilhante. Mas se a parede estiver muito mais longe, esse ponto cresce - e perde intensidade.

Isto acontece porque o Sol não é uma fonte pontual: no céu, ocupa um ângulo de meia grau. Na prática, a grandes distâncias, um feixe de luz solar reflectido por um espelho plano abre-se com um ângulo de meia grau.

O que significa isto no terreno? Consideremos um satélite a reflectir luz ao longo de aproximadamente 800km - porque um satélite a 625km de altitude nem sempre estará exactamente por cima do local, podendo ter de apontar a luz com algum ângulo. Nesse caso, a área iluminada no solo teria, no mínimo, 7km de largura.

Nem mesmo um espelho curvo ou uma lente conseguiriam concentrar a luz num ponto mais pequeno, dadas a distância envolvida e a tal abertura de meia grau do Sol no céu.

E essa luz seria forte ou fraca? Para um único satélite de 54 metros, o brilho seria 15,000 vezes inferior ao do Sol ao meio-dia - mas, ainda assim, muito mais intenso do que a Lua cheia.

O teste do balão

No ano passado, o fundador da Reflect Orbital, Ben Nowack, publicou um pequeno vídeo a resumir aquilo que descreveu como a "última coisa a construir antes de avançar para o espaço": um reflector transportado por um balão de ar quente.

Nesse ensaio, um espelho plano e quadrado, com cerca de 2.5 metros de lado, direcciona um feixe de luz para painéis solares e sensores. Num dos momentos, a equipa regista 516 watts de luz por metro quadrado quando o balão está a uma distância de 242 metros.

Para referência, o Sol ao meio-dia fornece cerca de 1,000 watts por metro quadrado. Assim, 516 watts por metro quadrado corresponde a aproximadamente metade - um valor suficientemente elevado para ter utilidade.

O problema surge ao tentar extrapolar este teste para o espaço. Como já referimos, se os satélites estiverem a 800km da área a iluminar, o reflector teria de ter 6.5km por 6.5km - 42 quilómetros quadrados. Construir um reflector desta dimensão não é realista, o que mostra as limitações do teste com o balão.

Então, o que está a Reflect Orbital a planear fazer?

Segundo a própria Reflect Orbital, a proposta é usar "satélites simples na constelação certa a iluminar parques solares já existentes". O objectivo anunciado é fornecer apenas 200 watts por metro quadrado - 20% do Sol ao meio-dia.

Satélites mais pequenos conseguem entregar isso? Se um único satélite de 54 metros for 15,000 vezes menos brilhante do que o Sol ao meio-dia, seriam necessários 3,000 satélites desse tipo para atingir 20% do Sol ao meio-dia. É um número enorme de satélites para iluminar uma única região.

Há ainda outra dificuldade: a 625km de altitude, os satélites deslocam-se a 7.5 quilómetros por segundo. Isso significa que um satélite ficará a menos de 1,000km de um local específico por, no máximo, 3.5 minutos.

Assim, 3,000 satélites dariam apenas alguns minutos de iluminação. Para garantir sequer uma hora, seriam precisos muitos milhares adicionais.

A ambição da Reflect Orbital não é pequena. Numa entrevista, Nowack chegou a referir 250,000 satélites em órbitas a 600km de altitude. Esse valor ultrapassa o total de satélites actualmente catalogados e de grandes fragmentos de detritos espaciais, somados.

Ainda assim, com base nos cálculos acima, mesmo uma constelação dessa dimensão entregaria apenas 20% do Sol ao meio-dia e não a mais de 80 locais em simultâneo. Na prática, o número de locais efectivamente iluminados seria menor, devido ao tempo nublado.

Além disso, por causa da altitude, os satélites só conseguiriam iluminar a maioria dos locais ao anoitecer e ao amanhecer - alturas em que os espelhos, em órbita baixa, ainda estariam a receber luz solar.

Ciente desse limite, a Reflect Orbital prevê que a constelação circunde a Terra por cima da linha dia-noite, em órbitas heliossíncronas, de modo a mantê-los continuamente banhados pela luz do Sol.

Luzes intensas

Então, satélites com espelhos são uma forma prática de obter energia solar nocturna barata? Provavelmente não. E poderão causar poluição luminosa devastadora? Sem dúvida.

Ao início da noite, não é difícil identificar satélites e detritos espaciais - e estes nem sequer foram concebidos para serem particularmente brilhantes. Com o plano da Reflect Orbital, mesmo que apenas o satélite de teste funcione como previsto, por vezes ele parecerá muito mais brilhante do que a Lua cheia.

Uma constelação de espelhos deste tipo seria um desastre para a astronomia e um risco para os astrónomos. Para quem observa através de um telescópio, a superfície de cada espelho poderia ser quase tão brilhante como a superfície do Sol, com possibilidade de causar danos permanentes na visão.

A poluição luminosa reduziria a capacidade de todos verem o cosmos e sabe-se que também interfere com os ritmos diários dos animais.

Embora a Reflect Orbital diga querer iluminar locais específicos, os feixes também varreriam a Terra quando os satélites passassem de uma zona para outra. O céu nocturno poderia ser atravessado por clarões mais brilhantes do que a Lua.

A empresa não respondeu à The Conversation sobre estas preocupações dentro do prazo. Ainda assim, disse esta semana à Bloomberg que tenciona redireccionar a luz do Sol de formas "breves, previsíveis e direccionadas", evitando observatórios e partilhando as localizações dos satélites para que os cientistas possam planear o seu trabalho.

As consequências seriam graves

Ainda não se sabe se o projecto da Reflect Orbital irá mesmo avançar. A empresa pode vir a lançar um satélite de teste, mas isso está muito longe de colocar 250,000 espelhos gigantes a circular continuamente a Terra para manter alguns parques solares a funcionar durante mais algumas horas por dia.

Mesmo assim, é um projecto a acompanhar. Se resultar, as consequências para os astrónomos - e para qualquer pessoa que goste de um céu nocturno verdadeiramente escuro - seriam graves.

Michael J. I. Brown, Professor Associado de Astronomia, Monash University e Matthew Kenworthy, Professor Associado de Astronomia, Leiden University

Este artigo é republicado de The Conversation ao abrigo de uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.