Por que a Estação Espacial Internacional não cai?

O Estação Espacial Internacional (ISS) é um laboratório espacial localizado na órbita da Terra, aproximadamente 400 quilômetros de altitude. A nave está lá há 25 anos (algumas peças foram enviadas antes) e já recebe centenas de astronautas de diversos países para estudar temas como engenharia, física, biologia e radiação. Mas Como a ISS está voando há tanto tempo sem cair na Terra??

A resposta é relativamente simples: ela está constantemente caindo. Nunca voltou a entrar no nosso planeta porque reajusta frequentemente a sua altura para equilibrar a perda de altitude com a velocidade em órbita. Vamos entender a fundo.

Estação Espacial Internacional está caindo

Para entender como funciona a Estação Espacial Internacional na órbita da Terra, temos que dar um passo atrás e entender a teoria gravitacional de Isaac Newton. A história mais conhecida sobre esta teoria é a da maçã que caiu na cabeça de Newton, que o fez descobrir a gravidade… mas esse foi apenas o ponto de partida.

Depois de compreender a situação da maçã, o físico começou a aplicar suas hipóteses a outros casos. Um deles era uma analogia com uma bala de canhão. Nesse caso, se uma bala for disparada para cima, ela retornará ao solo justamente por causa da gravidade. No entanto, Newton propôs uma analogia diferente: uma bala disparada horizontalmente do topo de uma montanha alta onde o ar é rarefeito. Se a bala tivesse velocidade suficiente e sua trajetória fosse igual à curvatura da Terra, ela continuaria caindo na direção da curva, mas não perderia altitude porque o planeta estaria se movendo nessa mesma direção. O fenômeno foi denominado força centrípeta, em que a força é sempre direcionada para o centro de curvatura (e não necessariamente para baixo, como na gravidade).

Este é um dos princípios que regem a Estação Espacial Internacional. Segue a mesma trajetória da Terra, criando uma equilíbrio entre a força centrípeta e a força da gravidade. Ou seja, o A ISS está caindo ao mesmo tempo que segue a Terra.

ISS depende da velocidade e altura

Os cálculos para manter a ISS em órbita são complexos e levam em consideração a altura, a velocidade e a resistência do ar circundante, além da taxa de curvatura da própria Terra.

Colocando isso em números, o laboratório orbital está a uma altura de cerca de 400 quilômetrosse você viajar para 7,6 quilômetros por segundo. Essa velocidade é necessária para que a Estação Espacial Internacional continue orbitando na altura estabelecida e siga o mesmo ritmo da curvatura da Terra.

Neste caso, se a ISS estivesse a uma altitude maior, poderia viajar a uma velocidade mais lenta para seguir a órbita do nosso planeta. Se você estivesse a uma altura inferior a 400 km, teria que se mover mais rápido para acompanhar o mesmo ritmo.

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Mesmo assim, a nave cai. De acordo com o Espaço.coma Estação está localizada em uma região da atmosfera chamada termosfera. Apesar da densidade muito baixa das moléculas nesta camada, é suficiente para criar arrasto e desacelerar o movimento, fazendo com que o ISS perde cerca de 100 metros de altitude por dia.

Ou seja, a Estação Espacial Internacional está em constante queda, mas como o ritmo é baixo é possível controlá-lo. A solução para a nave não cair na Terra é que, em determinada frequência de tempo, o motores e propulsores são ativados para levá-lo de volta à sua altura original400 km.

Estação Espacial Internacional cairá um dia

O navio não pode ficar sem vigilância para sempre. Como dissemos, ele perde altitude e precisa ser ativado constantemente para retornar à posição original. Mesmo assim, um dia ela precisará retornar à Terra – e esse dia não demorará muito.

A razão é simples: o navio é antigo. A primeira peça, o módulo Zarya, foi enviada à órbita da Terra em novembro de 1998, há mais de 26 anos. O Olhar Digital lembrei dessa história aqui. Até o resto do laboratório é antigo, tendo sobrevivido por mais de 20 anos em condições extremas no espaço. Alguns estão até começando a ranger.

Mas há um problema: a Estação Espacial Internacional tem 109 metros de comprimento e 73 metros de altura, e deixá-la cair livremente na Terra seria catastrófico. Com isso em mente, as agências espaciais têm um plano. O DO detalhou o planejamento da NASA aqui. Vamos resumir:

• A ISS será propositalmente retirada e desorbitada no final desta década;
• Em 2030, um rebocador de nave espacial irá atracar no casco da nave e esperar que a altitude baixe de 400 quilómetros para cerca de 220 quilómetros, o que deverá demorar entre 12 e 18 meses;
• Quando a Estação estiver na altura estipulada, o rebocador acionará seus motores e empurrará a ISS para baixo, até 150 quilômetros acima da Terra;
• Então, uma queima final do motor levará a espaçonave para a mesosfera, uma camada da atmosfera densa onde os meteoros queimam;
• A partir de então, a ISS cairá de forma planejada em uma região remota do Oceano Pacífico chamada de “Cemitério de Naves Espaciais”.