Satélites da Reflect Orbital e a poluição luminosa: luz solar sob demanda

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

A empresa afirma que vai oferecer "luz solar sob demanda", usando espelhos para direccionar a luz do Sol para a Terra e permitir que parques solares continuem a operar depois do pôr do sol.

A ideia é começar com um satélite de teste de 18 metros chamado Earendil-1, para o qual a empresa já solicitou lançamento em 2026. Pelas informações mais recentes, esse teste seria seguido por cerca de 4.000 satélites em órbita até 2030.

Então, quão grave seria a poluição luminosa? E, talvez ainda mais importante: os satélites da Reflect Orbital conseguem mesmo funcionar como a empresa promete?

Reflectindo a luz do Sol

Do mesmo modo que é possível usar o vidro de um relógio para reflectir a luz do Sol e criar um ponto luminoso, os satélites da Reflect Orbital usariam espelhos para projectar luz sobre uma área da superfície terrestre.

A diferença está na escala. Os satélites da Reflect Orbital orbitariam a cerca de 625 km de altitude e, no plano final, teriam espelhos com 54 metros de diâmetro.

Quando se reflecte luz de um relógio para uma parede próxima, o ponto pode parecer muito brilhante. Mas, se essa mesma reflexão for feita para uma parede distante, o ponto aumenta de tamanho - e fica menos intenso.

Isso acontece porque o Sol não é uma fonte pontual: no céu, ele ocupa um ângulo de cerca de meio grau. Assim, a grandes distâncias, um feixe de luz solar reflectido por um espelho plano inevitavelmente se abre com uma divergência de meio grau.

O que isso significa na prática? Consideremos um satélite a reflectir luz ao longo de aproximadamente 800 km - porque um satélite a 625 km de altitude nem sempre estará exactamente sobre a cabeça, e o feixe terá de ser enviado em ângulo. Nesse cenário, a área iluminada no solo teria pelo menos 7 km de largura.

Nem mesmo um espelho curvo ou uma lente conseguiriam concentrar a luz do Sol num ponto menor, devido à distância envolvida e ao facto de o Sol ocupar esse ângulo de meio grau no céu.

Essa luz reflectida seria forte ou fraca? Para um único satélite de 54 metros, ela seria 15.000 vezes mais fraca do que o Sol ao meio-dia - mas ainda assim muito mais brilhante do que a Lua cheia.

O teste do balão

No ano passado, o fundador da Reflect Orbital, Ben Nowack, publicou um vídeo curto a resumir um teste com "a última coisa a construir antes de ir para o espaço": um reflector suspenso por um balão de ar quente.

Nesse ensaio, um espelho plano, quadrado, com cerca de 2,5 metros de lado, direcciona um feixe de luz para painéis solares e sensores. Num dos momentos, a equipa mede 516 watts por metro quadrado quando o balão está a uma distância de 242 metros.

Para comparar, o Sol ao meio-dia fornece cerca de 1.000 watts por metro quadrado. Portanto, 516 watts por metro quadrado é aproximadamente metade disso - um valor suficientemente alto para ter utilidade.

O problema aparece quando tentamos extrapolar o teste do balão para o espaço. Como já apontámos, se os satélites estivessem a 800 km da área de interesse, o reflector precisaria ter 6,5 km por 6,5 km - isto é, 42 km². Não é viável construir um reflector desse tamanho, o que mostra as limitações do teste com balão.

Então, o que a Reflect Orbital pretende fazer?

Segundo a Reflect Orbital, o plano é usar "satélites simples na constelação certa a brilhar sobre parques solares já existentes". E a meta declarada é fornecer apenas 200 watts por metro quadrado - 20% do Sol ao meio-dia.

Satélites menores dariam conta do recado? Se um único satélite de 54 metros é 15.000 vezes mais fraco do que o Sol ao meio-dia, seria preciso cerca de 3.000 deles para chegar a 20% do Sol ao meio-dia. É um número enorme de satélites para iluminar uma única região.

Há ainda outro obstáculo: satélites a 625 km de altitude deslocam-se a cerca de 7,5 km por segundo. Isso significa que um satélite fica a menos de 1.000 km de um determinado local por, no máximo, 3,5 minutos.

Na prática, 3.000 satélites só garantiriam alguns minutos de iluminação. Para oferecer sequer uma hora, seriam necessários muitos milhares a mais.

Ambição não falta. Numa entrevista, Nowack chegou a sugerir 250.000 satélites em órbitas a 600 km de altitude. Isso ultrapassa, em quantidade, todos os satélites actualmente catalogados e os grandes fragmentos de lixo espacial somados.

Ainda assim, com base nos cálculos acima, essa constelação gigantesca forneceria apenas 20% do Sol ao meio-dia para, no máximo, 80 locais ao mesmo tempo. E, na prática, seriam ainda menos pontos iluminados por causa de condições meteorológicas, como a presença de nuvens.

Além disso, dada a altitude, os satélites só conseguiriam iluminar a maioria dos locais perto do entardecer e do amanhecer, quando espelhos em órbita baixa estariam banhados pela luz solar.

Ciente disso, a Reflect Orbital planeia que a constelação circunde a Terra acima da linha dia-noite, em órbitas heliossíncronas, para manter os satélites continuamente expostos ao Sol.

Luzes muito brilhantes

Então, satélites com espelhos seriam uma forma prática de produzir energia solar nocturna a baixo custo? Provavelmente não. Eles poderiam gerar poluição luminosa devastadora? Sem dúvida.

No início da noite, não demora para perceber satélites e lixo espacial - e eles não foram desenhados para serem brilhantes. Com o plano da Reflect Orbital, mesmo que apenas o satélite de teste funcione como previsto, em certos momentos ele parecerá muito mais brilhante do que a Lua cheia.

Uma constelação desses espelhos seria catastrófica para a astronomia e perigosa para astrónomos. Para qualquer pessoa a observar através de um telescópio, a superfície de cada espelho poderia parecer quase tão brilhante quanto a superfície do Sol, com risco de danos permanentes aos olhos.

A poluição luminosa reduziria a capacidade de todos de ver o cosmos, e também se sabe que ela afecta os ritmos diários dos animais.

Embora a Reflect Orbital queira iluminar locais específicos, os feixes também varreriam a Terra ao deslocarem-se de um ponto para outro. O céu nocturno poderia encher-se de flashes de luz mais brilhantes do que a Lua.

A empresa não respondeu à The Conversation sobre essas preocupações dentro do prazo. No entanto, disse à Bloomberg nesta semana que pretende redireccionar a luz do Sol de formas "breves, previsíveis e direccionadas", evitando observatórios e partilhando as localizações dos satélites para que cientistas consigam planear o seu trabalho.

As consequências seriam graves

Ainda não está claro se o projecto da Reflect Orbital vai realmente sair do papel. A empresa pode lançar um satélite de teste, mas há uma distância enorme entre isso e colocar 250.000 espelhos gigantes a orbitar a Terra continuamente para manter alguns parques solares a funcionar por mais algumas horas por dia.

Mesmo assim, é um projecto que merece atenção. Se der certo, as consequências para astrónomos - e para qualquer pessoa que prefira um céu nocturno escuro - seriam graves.

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

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.