O documento descreve (1) o histórico da vigilância espacial desde os primórdios com o Sputnik até os incidentes atuais, (2) o atual cenário com milhares de detritos colocando em risco os satélites operacionais, e (3) as perspectivas para melhorar a cooperação entre agências e operadores visando aumentar a segurança espacial.

1. Confidencial
Vigilância Espacial
Erika Rossetto
erisouz@starone.com.br
Novembro de 2016
Confidencial

2. Sumário
 Histórico
 Cenário atual
 Desafios e perspectivas futuras
 Vigilância espacial na Star One

3. Histórico
Em 1945 publicou um artigo
idealizando a comunicação
por satélite
Esta ideia demorou cerca
de 2 décadas para ser
concretizada!

4. Histórico
• 1957: 1° objeto lançado ao espaço!
SPUTNIK (satélite Russo lançado em
1957): transmitiu sinais gerados na faixa
de 20 a 40 MHz
Lançamento Reentrada Período
(min)
Inc(°) Apogeu
(km)
Perigeu
(km)
04/10/195
7
03/01/1958 96.10 65.00 945 227
Em 1958 EUA lança seu primeiro satélite e descobre o
cinturão de Van Allen.

5. Histórico
Até 1960 apenas missões científicas e experimentais :
 URSS: 5 satélites Sputnik; 1 missão lunar;
 27 satélites americanos;
 Inicio das comunicações:
 Courier (lançado em 1960): primeiro satélite com
repetidor ativo – 1 transponder de 2 GHz
 TELSTAR (lançado em 1962): marcou o início dos
satélites comercias em banda C. Transponders ativos na
faixa de 6 GHz na recepção e 4 GHz na transmissão.
 Intelsat 4: utilizado pelo Brasil em 1974 no início do SBTS
(Sistema Brasileiro de Telecomunicações via Satélite).

6. Histórico
 Até o lançamento do Telstar havia 340 objetos
catalogados, sendo 116 payloads;
 Em 1963 é lançado o
primeiro satélite
geoestacionário.
 527 objetos catalogados,
sendo 167 payloads; Syncom I e II. Primeiros satélites
geoestacionários.
Fonte: NASA

7.  Em 1961, o satélite Transit-4 A explodiu 2 horas após o
lançamento, gerando quase 300 detritos rastreáveis.
 Em 1967 o primeiro acidente fatal espacial é registrado.
Morreram 3 astronautas da missão Apolo 1. No mesmo ano,
o astrononauta soviético Valdimir Mikhailovich Komarov
tornou-se o primeiro homem a morrer no espaço.
 Em 1969, 868 objetos haviam sido lançados, porém a
população espacial era de 2390 objetos rastreáveis.
 Em 1985 um satélite americano é destruído em órbita e
milhares de fragmentos foram gerados.
Primeiros acidentes

8. Outros acidentes
• Em 2003 o satélite TelStar sofreu uma falha e se
aproximou de vários satélites, inclusive do Brasilsat B3.
• Em junho de 2006 o TelStar passou pelo box do B4 e
foi realizada uma manobra de desvio orbital.
• Em 2007, a China fez um experimento e atingiu um
satélite desativado, gerando milhares de destroços;
• Em 19 de fevereiro de 2009 o satélite Cosmos (Russo)
chocou-se com o Iridium (USA), gerando milhares de
pequenos corpos.

9. Outros acidentes
Fonte: http://www.agi.com/media-center/multimedia/current-events/iridium-33-cosmos-2251-collision/default.aspx

10. Cenário atual
Payloads Debris Total
Em
órbita
Decaídos Ativos Total
Em
órbita
Decaídos Total
Em
órbita
Decaídos Total
4245 3187 1546 7432 13587 20800 34387 17832 23987 41819
Fonte: CELESTRACK em 18/10/2016

11. Cenário atual
Distribuição espacial de objetos
maiores que 1mm em função da
altitude orbital
Densidade espacial publicada
por Kessler em 1978.
Fonte: Relatório de NASA de 2011 para United Nations Office
for Outer Space Affairs (UNOOSA)
Fonte:JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH 1978
Fonte: catálogo da ESA de 2001

12. Cenário atual

13. Cenário atual
 Objetos que estão abaixo de 600 km caem na Terra dentro
de alguns anos.
 Os que estão na faixa de 800 km em algumas décadas.
 Acima de 1000 km, podem continuar circulando o planeta
por séculos.
 Em órbita GEO não há reentrada.
 Calcula-se que cada fragmento pode atingir até
52000km/h.
 O choque com um corpo em alta velocidade, por menor
que seja, pode ser fatal para um satélite!

14. • Em 1988, a NASA cria um comitê para criar normas sobre
lixo espacial.
• Em 1993, foi criado o IADC (Inter-Agency Space Debris
Coordination Committee).
• Cooperação e normas para reduzir o lixo espacial. Entre as
normas está o de-orbit.
• Altitude mínima para o de-orbit :
235 Km + 1000.CR.
• Os satélites de órbita baixa devem ter órbita de reentrada
prevista desde o lançamento.
Como diminuir o risco?

15. Cenário atual
Mesmo com essas normas, desde Julho/2016 já recebemos 5
notificações de acidentes.
Em órbita GEO o problema é mais complexo:
• Não há chance de
reentrada;
• A maioria dos
detritos é
resultado de falha
em órbita;
• Mesmo após o de-
orbit os objetos
cruzam o arco.
Fonte: Apresentação da Yahsat em “First
International CA Workshop em 2015.”

16. Monitoramento
JSpOC (Joint Space Operations Center): disponibiliza um catálogo
público de efemérides no formato TLE.
TLE pode alcançar
alguns quilômetros de
erro na determinação de
posição.
É possível obter dados mais precisos mediante um
acordo de cooperação.
Relatório do SDA para
Star One

17. Monitoramento
Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas.
Previsão feita sem dados do operador:
Fonte: Star One

18. Monitoramento
Mesmo com dados mais precisos é possível gerar falsos alertas.
Unsado dados do operador:
Fonte: Star One
É preciso usar dados dos operadores
para melhorar a previsão de
aproximação.

19. Monitoramento
Alternativas ao JSpOC
•ISON (International Scientific Optical Observation Network);
•ESA;
•Iniciativas privadas.
Dados do ISON:
•16 observatórios contando com 21 instrumentos ópticos.
• os objetos GEO são divididos em duas classes:
- magnitude até 15 (152 objetos observados)
- magnitude maior que 15 (432 objetos observados)
• 1800 objetos catalogados, sendo 700 desconhecidos (288 objetos na
órbita GEO).

20. Monitoramento
Rede de observações do
ISON: 35 observatórios, 84
telescópios em 15 países.
Rede de vigilância
espacial do JSpOC.
Fonte: Apresentação de Vladimir Agapov e Igor Molotov para
“First International CA Workshop em 2015”
Fonte: http://www.stratcom.mil/fact_sheets/images/spacesurveillance.jpg

21. • Formação da SDA (Space Data Association) para melhorar o
compartilhamento de dados entre operadores.
 JSpOC mais flexível e cooperativo com outras organizações.
 Workshops e conferências técnicas dedicadas a discutir vigilância
espacial.
 Operadores de satélites mais dispostos a compartilhar
informações e trabalhar juntos.
 Desenvolvimento e melhoria de ferramentas para auxiliar as
atividades de vigilância espacial.
Como melhorar a vigilância
espacial

22. Cooperação entre operadores através da SDA.
35 operadores de satélites; 216 LEO e 274 GEO.
Como melhorar a vigilância
espacial
www.space-data.org
Fonte: SDA

23. Como melhorar a vigilância
espacial
O SDA recebe as efemérides e manobras planejadas das
empresas associadas. Calcula a distância mínima que os
objetos catalogados no space-track passarão de cada
satélite e envia relatórios com as informações relevantes.
Fonte: Star One
Fonte: sdc

24. Combinação dos dados disponíveis
para aumentar a precisão das
previsões.
Como melhorar a vigilância
espacial
Fonte: Star One
Fonte: Star One

25. Desafios
• Garantir segurança
mesmo com aumento da
demanda.
• Expandir a capacidade de
estimação de órbita para
objetos menores.
• Garantir o engajamento de
todos os operadores.
• Viabilizar projetos de
remoção de lixo espacial.
Fonte: SpaceNews 18 de Abril de 2016
Fonte: “EUTELSAT SATELLITE COLLOCATION”
AIAA, 01-317, 1996

26. Desafios

27. Perspecitiva do SDA
 Gerenciamento de catálogo próprio.
 Rastreio de todos objetos maiores que 30 cm.
 Utilização de dados mais precisos para satélites operacionais.
 Conseguir maior engajamento da comunidade.
Fonte: AGIFonte: AGI

28. O programa de Vigilância
espacial da Star One
Em Julho de 2000 a Star One passou a trocar informações
com a empresa americana Sirius a fim de evitar colisão
entre um dos satélites Sirius e outro Star One.
Órbita dos satélites
Sirius. Eles cruzavam
o box do Brasilsat B1 e
B2.

29. O programa de Vigilância
espacial da Star One
• Em 2008 a Star One associou-se ao SOCRATES.
• Toda previsão de aproximação menor do que 25 km era
registrada.
• Passagens abaixo de 10 km eram monitoradas e
analisadas com auxílio do STK.
• Se houvesse uma previsão de passagem menor do que
5 km confirmada, uma manobra desvio orbital é
planejada.

30. O programa de Vigilância
espacial da Star One
Em 2010 a Star One associou-se ao SDA.
Também temos um acordo de cooperação com o
Departamento de defesa americano, que nos permite
utilizar o serviço do JSpOC.
Técnicos do SDA tem acesso aos dados gerados pelo
JSpOC.
Todos os analistas orbitais assim como o centro de controle
acompanham as previsões diárias enviadas pelo SDA.
Antes de decidir executar uma manobra de desvio é feita
uma análise cuidadosa de sua real necessidade.

31. O programa de Vigilância
espacial da Star One
Instrução de trabalho para
auxiliar as atividades de
rotina.
Análise de casos específicos.

32. Resumo
• O problema do lixo espacial tem se tornado cada vez mais
grave.
• Porém existem medidas para minimizar o risco de colisão.
• A melhor alternativa para manter um satélite operacional em
segurança é associar-se as redes de vigilância espacial.
• Ainda há melhorias a serem implementadas para aumentar a
segurança espacial.
• A Star One participa ativamente dos programas disponíveis.