Desde que os astronautas começaram a ir ao espaço por longos períodos de tempo, sabe-se que a exposição a longo prazo à gravidade zero ou à microgravidade vem com sua parcela de efeitos na saúde. Isso inclui atrofia muscular e perda de densidade óssea, mas também se estende a outras áreas do corpo, levando à diminuição da função orgânica, circulação e até alterações genéticas.
Por esse motivo, vários estudos foram realizados a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) para determinar a extensão desses efeitos e quais estratégias podem ser usadas para mitigá-los. De acordo com um novo estudo que apareceu recentemente no International Journal of Molecular Sciences, uma equipe de pesquisadores financiados pela NASA e pela JAXA mostrou como a gravidade artificial deve ser um componente essencial de qualquer plano futuro de longo prazo no espaço.
Como observado, uma quantidade considerável de pesquisa foi conduzida para identificar e quantificar os efeitos que a microgravidade tem no corpo humano. Um bom exemplo disso é o Estudo de Gêmeos, conduzido pelo Human Research Program (HRP) da NASA, que pesquisou os efeitos no corpo do astronauta Scott Kelly depois de passar um ano a bordo da Estação Espacial Internacional - usando seu irmão gêmeo, Mark Kelly, como controle. .
Esses e outros estudos confirmaram que a exposição à microgravidade pode não apenas afetar a densidade óssea e a massa muscular, mas também a função imunológica, a oxigenação sanguínea, a saúde cardiovascular e até possíveis alterações genômicas e cognitivas. Além disso, a visão também é algo que pode ser efetuado pelo tempo gasto no espaço, que é o resultado de menos circulação e oxigênio chegando ao tecido ocular.
De fato, cerca de 30% dos astronautas em vôos espaciais de curta duração (aproximadamente duas semanas) e 60% em missões de longa duração para a ISS relataram algum comprometimento em sua visão. Em resposta, o professor Michael Delp - o reitor da Faculdade de Ciências Humanas da Universidade Estadual da Flórida (FSU) e co-autor do artigo - e seus colegas recomendam que a gravidade artificial seja incorporada em futuras missões.
Por anos, e com o apoio da NASA, Delps estuda o efeito que a microgravidade tem na visão dos astronautas. Como ele disse em um recente comunicado da FSU News:
“O problema é que quanto mais tempo os astronautas estão no espaço, maior a probabilidade de sofrerem de deficiência visual. Alguns astronautas se recuperam de mudanças de visão, mas outros não. Portanto, essa é uma alta prioridade para a NASA e as agências espaciais em todo o mundo. Com esta aplicação de gravidade artificial, descobrimos que não impedia totalmente as alterações nos olhos, mas não vimos os piores resultados ".
Para determinar se a gravidade artificial diminuiria esses efeitos, Delp se uniu a pesquisadores da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA) em uma primeira colaboração. A eles se juntaram o professor Xiao Wen Mao (principal autor do estudo) da Universidade Linda Loma, além de membros da Universidade de Arkansas para Ciências Médicas, do Instituto de Pesquisa Infantil do Arkansas e da Universidade de Tsukuba.
A equipe examinou as alterações nos tecidos oculares dos ratos depois de passar 35 dias a bordo da ISS. Os sujeitos do teste consistiram em 12 ratos machos de nove semanas de idade, que foram transportados do Kennedy Space Center e alojados na Habitat Cage Unit (HCU) do rato no Laboratório JAXA “Kibo” na ISS. Ao longo de sua estadia, os camundongos foram divididos em dois grupos.
Enquanto um grupo vivia em condições de microgravidade ambiental, o outro vivia em uma unidade de habitat centrífugo que produzia 1 g de gravidade artificial (o equivalente à gravidade da Terra). A partir disso, a equipe de pesquisa descobriu que o primeiro grupo sofreu danos nos vasos sanguíneos, importantes para a regulação da pressão do fluido dentro dos olhos.
"Quando estamos na Terra, a gravidade puxa o fluido em direção aos nossos pés", disse Phelps. “Quando você perde a gravidade, o fluido muda em direção à cabeça. Essa mudança de fluido afeta o sistema vascular em todo o corpo, e agora sabemos que também afeta os vasos sanguíneos no olho. ”
Além disso, a equipe observou que os perfis de expressão de proteínas também haviam mudado nos olhos dos ratos como resultado da microgravidade. Em comparação, os camundongos que passaram seu tempo na centrífuga não sofreram quase tantos danos em seus tecidos oculares. Esses resultados indicam que a gravidade artificial, provavelmente na forma de seções rotativas ou centrífugas, será um componente necessário para missões espaciais de longa duração.
Como os conceitos vão, o uso da gravidade artificial no espaço não é algo novo. Além de ser um conceito bem explorado na ficção científica, as agências espaciais o consideraram uma maneira possível de estabelecer uma presença humana permanente no espaço. Um exemplo brilhante disso é o Stanford Torus Space Settlement, um projeto principal que foi considerado pelo Estudo de Verão da NASA de 1975.
Como um esforço colaborativo entre o Ames Research Center da NASA e a Universidade de Stanford, este programa de dez semanas consistiu em professores, diretores técnicos e estudantes se reunindo para construir uma visão de como as pessoas um dia poderiam viver em uma grande colônia espacial. O resultado disso foi um conceito para uma estação espacial em forma de roda que giraria para fornecer a sensação de gravidade normal ou parcial da Terra.
Além disso, o toro rotativo 'foi considerado para as naves espaciais para garantir que os astronautas em missões de longa duração pudessem limitar seu tempo em microgravidade. Um bom exemplo disso é o Transporte Universal Não Atmosférico Destinado à Exploração Longa dos Estados Unidos (Nautilus-X), um conceito de espaçonave de missão múltipla que foi desenvolvido em 2011 pelos engenheiros Mark Holderman e Edward Henderson da Equipe de Avaliação de Aplicativos Tecnológicos da NASA.
Como na pesquisa anterior, este estudo destaca a importância de manter a saúde dos astronautas durante missões de longo prazo no espaço, bem como viagens de longa duração. No entanto, este estudo se destaca por ser o primeiro de uma série projetada para entender melhor o comprometimento da visão entre os astronautas.
"Esperamos que uma forte colaboração científica continuada nos ajude a acumular os resultados experimentais necessários para nos prepararmos para futuras explorações tripuladas no espaço profundo", disse Dai Shiba, pesquisador sênior da JAXA e co-autor do artigo. Mao, principal autora do estudo, também indicou que está esperançosa de que esta pesquisa vá além da exploração espacial e tenha aplicações aqui na Terra:
"Esperamos que nossas descobertas não apenas caracterizem o impacto do ambiente de voos espaciais nos olhos, mas também contribuam para novas curas ou tratamentos para problemas de visão induzidos por vôos espaciais, bem como para mais desordens terrestres, como degeneração macular relacionada à idade e retinopatia".
Não há dúvida de que, quando se trata do futuro da exploração espacial, há muitos desafios pela frente. Não apenas precisamos desenvolver naves espaciais que possam combinar eficiência e potência de combustível, mas também reduzir o custo de lançamentos individuais e criar maneiras de mitigar os riscos à saúde de missões de longo prazo. Além dos efeitos da microgravidade, há também a questão da exposição prolongada à radiação solar e cósmica.
E não devemos esquecer que as missões na superfície lunar e Marte terão de enfrentar uma exposição de longo prazo a uma gravidade mais baixa, especialmente no que se refere a postos avançados. Como tal, não seria exagero imaginar que toros e centrífugas poderiam se tornar uma parte regular da exploração espacial em um futuro próximo!
