Detritos espaciais em queda representam um risco crescente à medida que as naves espaciais ficam mais fortes e resistentes ao calor.
Falling space debris poses an escalating risk as spacecraft get stronger and more heat resistant
Some engineers are prioritizing ‘design for demise’ and planning satellites that are more likely to completely burn up in Earth’s atmosphere at the end of their lifespan.
Alguns engenheiros estão priorizando o ‘design for demise’ e planejando satélites que têm maior probabilidade de queimar completamente na atmosfera da Terra no fim de sua vida útil.
When it comes to space debris, what goes up is coming down more often – and not safely.
Quando se trata de detritos espaciais, o que sobe está descendo com mais frequência – e não com segurança.
When spacecraft launch, some components, including nonreusable rocket boosters, are jettisoned to decrease weight, leaving them to intentionally burn up as they reenter the atmosphere. Satellites also enter the atmosphere at the end of their life, supposedly burning up. But in many cases, they are not doing so as predicted.
Quando as naves espaciais são lançadas, alguns componentes, incluindo propulsores de foguetes não reutilizáveis, são descartados para diminuir o peso, deixando-os para que queimem intencionalmente ao reentrar na atmosfera. Satélites também entram na atmosfera ao fim de suas vidas, supostamente queimando. Mas em muitos casos, eles não estão fazendo isso como o previsto.
Debris from partially burned-up spacecraft components and satellites reentering Earth’s atmosphere can pose a risk to people and structures on the ground. The surge in launches, driven largely by private players such as SpaceX, is turning a once-remote risk into a growing threat.
Os detritos de componentes de naves espaciais e satélites parcialmente queimados que reentram na atmosfera da Terra podem representar um risco para as pessoas e estruturas no solo. O aumento nos lançamentos, impulsionado em grande parte por atores privados como a SpaceX, está transformando um risco outrora remoto em uma ameaça crescente.
Our materials research group at the University of Wisconsin-Stout is studying the materials that allow reentry debris to survive. We look for ways to safely modify their exceptional heat-resistant qualities to make them safer for atmospheric reentry.
Nosso grupo de pesquisa de materiais na Universidade de Wisconsin-Stout está estudando os materiais que permitem que os detritos de reentrada sobrevivam. Procuramos maneiras de modificar suas qualidades excepcionais de resistência ao calor de forma segura para torná-los mais seguros para a reentrada atmosférica.
Debris landing on Earth
Detritos caindo na Terra
Reentry debris has fallen on both private and public property around the world multiple times since 2021. Some of the most notable events involve pieces from SpaceX Dragon’s carbon fiber trunk, which stays attached to the crewed capsule until just hours before its reentry. These trunks are larger than a 15-passenger van and used for storage.
Os detritos de reentrada caíram em propriedades privadas e públicas ao redor do mundo várias vezes desde 2021. Alguns dos eventos mais notáveis envolvem peças do tronco de fibra de carbono do SpaceX Dragon, que permanece preso à cápsula tripulada até poucas horas antes de sua reentrada. Esses troncos são maiores que uma van de 15 passageiros e são usados para armazenamento.
Trunk debris from the Crew 7 mission to the International Space Station has landed in North Carolina, and fragments from the Crew 1 mission landed in New South Wales, Australia. Similarly, debris from the Axiom 3 mission landed in Saskatchewan, Canada.
Detritos de tronco da missão Crew 7 para a Estação Espacial Internacional caíram na Carolina do Norte, e fragmentos da missão Crew 1 caíram no Novo Gales do Sul, Austrália. Da mesma forma, detritos da missão Axiom 3 caíram na Saskatchewan, Canadá.
In addition to trunk debris, carbon fiber components that hold pressurized gases to adjust a spacecraft’s orientation also make up a lot of recovered reentry debris. Some of these most recent recoveries have been in Australia, Argentina and Poland.
Além dos detritos de tronco, os componentes de fibra de carbono que mantêm gases pressurizados para ajustar a orientação de uma espaçonave também compõem grande parte dos detritos de reentrada recuperados. Algumas dessas recuperações mais recentes ocorreram na Austrália, Argentina e Polônia.
Most of the debris that reenters the atmosphere burns up, so why are these pieces making it down to Earth’s surface?
A maior parte dos detritos que reentram na atmosfera se queima, então por que essas peças estão chegando à superfície da Terra?
Atmospheric reentry
Reentrada atmosférica
Satellites such as SpaceX’s Starlink reside in low Earth orbit, typically between 190 and 1,240 miles (300 and 2000 kilometers) above the Earth’s surface. To stay there, they need to move really fast, at about 17,000 miles (27,000 km) per hour. To reach this speed, a rocket with a million pounds of fuel had to accelerate it, and part of this energy is still contained within the satellite’s momentum.
Satélites como o Starlink da SpaceX residem na órbita terrestre baixa, tipicamente entre 190 e 1.240 milhas (300 e 2.000 quilômetros) acima da superfície da Terra. Para permanecer lá, eles precisam se mover muito rápido, a cerca de 17.000 milhas (27.000 km) por hora. Para atingir essa velocidade, um foguete com um milhão de libras de combustível teve que acelerá-lo, e parte dessa energia ainda está contida no momento do satélite.
As an object in orbit drifts down, closer to Earth’s upper atmosphere, it starts to collide with air molecules, slowing the object down. The amount of heat generated from this interaction rapidly consumes the satellite, melting metal at over 3,000 degrees Fahrenheit (1,600 degrees Celsius) .
À medida que um objeto em órbita deriva para baixo, mais perto da atmosfera superior da Terra, ele começa a colidir com moléculas de ar, desacelerando o objeto. A quantidade de calor gerada por essa interação consome rapidamente o satélite, derretendo o metal a mais de 3.000 graus Fahrenheit (1.600 graus Celsius) .
More launches
Mais lançamentos
Countries around the world have been launching items into space since the 1950s, so why is reentry a concern now?
Países ao redor do mundo têm lançado itens no espaço desde a década de 1950, então por que o reentrada é uma preocupação agora?
Starting in the 1960s, about 100 objects were launched into space every year – or at least that was the case until 2016. Since then, the number has been increasing exponentially. In 2016, 200 objects launched. But in 2025, that number was 4,500, meaning 20% of all objects launched into space since the 1950s were launched last year.
Começando nos anos 1960, cerca de 100 objetos eram lançados no espaço a cada ano – ou pelo menos foi assim até 2016. Desde então, o número tem aumentado exponencialmente. Em 2016, 200 objetos foram lançados. Mas em 2025, esse número era de 4.500, o que significa que 20% de todos os objetos lançados no espaço desde a década de 1950 foram lançados no ano passado.
Most of these launches came from companies in the United States, such as SpaceX and Rocket Labs. Companies like these, along with those outside of the U.S., have plans for large satellite constellations composed of hundreds of thousands to a million satellites.
A maioria desses lançamentos veio de empresas nos Estados Unidos, como SpaceX e Rocket Labs. Empresas como essas, juntamente com as de fora dos EUA, têm planos para grandes constelações de satélites compostas por centenas de milhares a um milhão de satélites.
The more objects and payloads launched, the more reentry events occur. Satellite operators are required to remove their decommissioned satellites from orbit after 25 years to comply with regulations set in place by international committees. Groups across the world, including the Federal Communications Commission in the U.S., have pushed to shorten the deorbit window to five years. Because of these guidelines, the full influx of reentry debris events from these recent launches will not be felt for another 10 or more years.
Quanto mais objetos e cargas úteis são lançados, mais eventos de reentrada ocorrem. Os operadores de satélite são obrigados a remover seus satélites desativados da órbita após 25 anos para cumprir com os regulamentos estabelecidos por comitês internacionais. Grupos em todo o mundo, incluindo a Comissão Federal de Comunicações nos EUA, pressionaram para encurtar a janela de desorbitamento para cinco anos. Devido a essas diretrizes, o fluxo total de eventos de detritos de reentrada desses lançamentos recentes não será sentido por mais 10 anos ou mais.
The objects launched and policy decisions made today will have a lasting effect on future safety.
Os objetos lançados e as decisões políticas tomadas hoje terão um efeito duradouro na segurança futura.
Carbon fiber
fibra de carbono
As the world has progressed technologically, efficiency for launching items into space has too.
À medida que o mundo progrediu tecnologicamente, a eficiência para lançar itens no espaço também progrediu.
Satellites and spacecraft are becoming lighter, stronger and more heat resistant because of materials such as carbon fiber-reinforced plastics and new metals. These strong materials are sought after because they’re lightweight, but they can also cause deorbiting debris to withstand reentry temperatures.
Satélites e naves espaciais estão se tornando mais leves, mais fortes e mais resistentes ao calor devido a materiais como plásticos reforçados com fibra de carbono e novos metais. Esses materiais resistentes são procurados porque são leves, mas também podem fazer com que detritos em órbita desorbitada suportem as temperaturas de reentrada.
Carbon fiber, once used exclusively in space technology, is now found in common items such as bicycle frames and racing car bodies. It is still the gold standard for fabricating high-strength, low-weight materials for spacecraft components such as rocket fuselages, interstaging – the protective housing found between the rocket stages – and pressure vessels that experience extreme temperatures and high mechanical stress and strain.
A fibra de carbono, uma vez usada exclusivamente em tecnologia espacial, agora é encontrada em itens comuns como quadros de bicicleta e corpos de carros de corrida. Ainda é o padrão ouro para fabricar materiais de alta resistência e baixo peso para componentes de naves espaciais, como fuselagens de foguetes, interstágios – a carcaça protetora encontrada entre as etapas do foguete – e vasos de pressão que experimentam temperaturas extremas e altas tensões e deformações mecânicas.
Simple metals such as aluminum and steel melt and burn away, while complex materials such as carbon fiber, which is manufactured at up to 5,000 F (3,000 C) , burn away unpredictably, changing the way jettisoned components break up upon reentry.
Metais simples como alumínio e aço derretem e se queimam, enquanto materiais complexos como a fibra de carbono, que é fabricada a até 5.000 °F (3.000 °C) , se queimam de forma imprevisível, alterando a maneira como os componentes descartados se desintegram durante a reentrada.
Since the early 2000s, a majority of recovered space debris contains either carbon fiber-reinforced plastic sections or metal components wrapped with carbon fiber. The carbon fiber can act as an unintentional heat shield for heavier, more harmful debris.
Desde o início dos anos 2000, a maioria dos detritos espaciais recuperados contém seções de plástico reforçado com fibra de carbono ou componentes metálicos envoltos com fibra de carbono. A fibra de carbono pode atuar como um escudo térmico não intencional para detritos mais pesados e mais prejudiciais.
Design For demise
Design Para a extinção
Design for demise is a major area of research focused on mitigating the risk of reentry debris. Instead of relying on controlled and meticulously timed deorbits that send components that survive reentry into the ocean at the end of their lives, spacecraft components are engineered to ensure they completely disintegrate while deorbiting through the atmosphere.
Design for demise é uma área importante de pesquisa focada na mitigação do risco de detritos de reentrada. Em vez de depender de desorbitos controlados e meticulosamente cronometrados que enviam componentes que sobrevivem à reentrada para o oceano no fim de suas vidas, os componentes de naves espaciais são projetados para garantir que eles se desintegrem completamente enquanto desorbitam através da atmosfera.
Design for demise can take many forms. These range from changing to more heat-susceptible materials to relocating harder-to-burn components to areas of the spacecraft that will be hotter during reentry, or using linkages that break apart at high temperatures to separate structures into smaller components to help them burn up.
Design for demise pode assumir muitas formas. Estas variam desde a mudança para materiais mais suscetíveis ao calor até a realocação de componentes mais difíceis de queimar para áreas da nave espacial que estarão mais quentes durante a reentrada, ou o uso de ligações que se separam em altas temperaturas para separar estruturas em componentes menores, ajudando-as a queimar.
With so much focus historically on spacecraft being made from the lightest, strongest and most heat-resistant materials available, it may seem counterintuitive to intentionally make some materials weaker. The key is making materials smarter, so they maintain their strength during their mission but weaken under the heat of reentry.
Com tanto foco histórico em naves espaciais serem feitas dos materiais mais leves, mais fortes e mais resistentes ao calor disponíveis, pode parecer contraintuitivo tornar intencionalmente alguns materiais mais fracos. A chave é tornar os materiais mais inteligentes, para que eles mantenham sua força durante a missão, mas enfraqueçam sob o calor da reentrada.
Matthew Ray’s lab is developing and working toward patenting a system to decrease risk from future carbon fiber based reentry debris.
O laboratório de Matthew Ray está desenvolvendo e trabalhando para patentear um sistema para diminuir o risco de detritos de reentrada baseados em fibra de carbono no futuro.
Reese Hufnagel conducts research on space debris and is developing ways to make future carbon composites safer for use in orbit.
Reese Hufnagel conduz pesquisas sobre detritos espaciais e está desenvolvendo maneiras de tornar os futuros compósitos de carbono mais seguros para uso em órbita.
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