Um astronauta "levanta" outro com o dedo. Foto cedida pela NASA Muitas vezes vemos fotos de astronautas flutuando dentro da Estação Espacial Internacional. Embora a ausência de peso pareça divertido, ele exige muito do seu corpo. Inicialmente, voce se sente enjoado, tonto e desorientado. Sua cabeça e seios da face incham e suas pernas encolhem. A longo prazo, seus músculos enfraquecem e seus ossos tornam-se quebradiços. Esses efeitos em seu corpo podem causar danos graves em uma longa viagem, como uma viagem a Marte.
Neste artigo, levaremos você em uma longa jornada a bordo da Estação Espacial Internacional, onde examinaremos o que é a ausência de peso, o que acontece com o seu corpo, como essas mudanças ocorrem e o que pode ser feito para prevenir ou reverter esses efeitos adversos.
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Imagine que você está vestido com seu traje espacial e deitado de costas no convés de vôo do ônibus espacial. Você está deitado de costas na cadeira há várias horas enquanto os pilotos e o controle da missão realizam os preparativos de lançamento pré-vôo. Normalmente, quando você está de pé, a gravidade puxa o sangue para baixo, acumulando nas veias de suas pernas. Contudo, porque você está deitado de costas, o sangue é distribuído de maneira diferente pelo seu corpo, movendo-se ligeiramente em direção à cabeça porque seus pés estão elevados. Sua cabeça pode ficar um pouco entupida, muito parecido com a noite quando você dorme.
Os motores do foguete disparam e você sente a aceleração. Você é empurrado para trás em seu assento enquanto o ônibus espacial sobe. Você se sente pesado à medida que as forças G da aceleração do ônibus espacial aumentam para até três vezes a gravidade normal (algumas viagens na montanha-russa podem atingir esse nível de aceleração). Seu peito está comprimido e você pode ter dificuldade para respirar. Em cerca de 8 minutos e meio, você está no espaço sideral, experimentando uma sensação totalmente diferente: leveza .
A ausência de peso é mais corretamente denominada microgravidade . Você não está realmente sem peso, porque a gravidade da Terra está mantendo você e tudo no ônibus espacial em órbita. Você está realmente em um estado de queda livre , muito parecido com pular de um avião, exceto que você está se movendo tão rápido na horizontal (5 milhas por segundo ou 8 quilômetros por segundo) que, conforme você cai, você nunca toca o solo porque a curva da Terra se afasta de você. É assim:quando você está em uma balança de banheiro, ele mede seu peso porque a gravidade puxa você e a balança para baixo. Porque a balança está pousada no chão, ele empurra você com uma força igual - essa força igual é o seu peso. Contudo, se você pular de um penhasco enquanto está em uma balança de banheiro, você e a balança seriam puxados para baixo igualmente pela gravidade. Você não empurraria a balança e ela não empurraria de volta contra você. Portanto, seu peso seria zero.
Como a nave e todos os objetos nela estão caindo ao redor do mundo na mesma taxa, tudo no ônibus que não está protegido flutua. Se você tem cabelo comprido, ele flutua em seu rosto. Se você derramar um copo de água, ele assume um grande, gota esférica que você pode quebrar em separado, gotas menores. Alimentos e doces flutuam suavemente para sua boca se você empurrá-los nessa direção. Enquanto está sentado em seu assento, você não sente que está sentado porque seu corpo não pressiona o assento. Se você não está preso a algo, você flutua. Além disso, se você não consegue alcançar uma parede ou segurar as mãos / pés, você não pode se mover de sua posição porque não tem nada contra o que empurrar. Por esta razão, A NASA colocou muitas restrições, apoios para as mãos e pés em toda a cabine do ônibus espacial.
Astronauta Story Musgrave na Terra (esquerda) e em órbita (direita). Você pode ver o inchaço ao redor dos olhos e bochechas causado pela microgravidade. Fotos cortesia da NASA Quando você encontra a microgravidade pela primeira vez, você tem os seguintes sentimentos:
Quanto mais você fica na microgravidade, quanto mais seus músculos e ossos enfraquecem.
Essas sensações são causadas por mudanças em vários sistemas de seu corpo. Vamos dar uma olhada mais de perto em como seu corpo responde.
A náusea e a desorientação que você sente são como aquela sensação de afundamento no estômago quando seu carro dá um mergulho na estrada ou quando você cai em uma montanha-russa, só você tem essa sensação constantemente por vários dias. Esta é a sensação de enjôo espacial, ou enjôo espacial , que é causada por informações conflitantes que o cérebro recebe dos olhos e dos órgãos vestibulares localizados no ouvido interno.
Seus olhos podem ver qual caminho está para cima e para baixo dentro do ônibus. Contudo, porque o seu sistema vestibular depende da força da gravidade para dizer que direção é para cima ou para baixo e em que direção você está se movendo, não funciona em microgravidade. Assim, seus olhos podem dizer ao seu cérebro que você está de cabeça para baixo, mas seu cérebro não recebe nenhuma entrada interpretável de seus órgãos vestibulares. Seu cérebro confuso produz náusea e desorientação, o que, por sua vez, pode causar vômitos e perda de apetite. Felizmente, depois de alguns dias, seu cérebro se adapta à situação, contando apenas com as entradas visuais, e você começa a se sentir melhor. A NASA lançou adesivos de medicação para ajudar os astronautas a lidar com a náusea até que seus corpos se adaptem.
Na microgravidade, seu rosto ficará cheio e seus seios da face ficarão congestionados, que pode contribuir para dores de cabeça, bem como enjôo espacial. Você se sente da mesma maneira na Terra quando se inclina ou fica de cabeça para baixo, porque o sangue sobe à sua cabeça.
Na terra, a gravidade puxa o seu sangue, fazendo com que volumes significativos se acumulem nas veias de suas pernas. Depois de encontrar a microgravidade, o sangue sai de suas pernas para o peito e a cabeça. Seu rosto tende a ficar inchado e seus seios da face incham, como mostrado abaixo. A mudança de fluido também diminui o tamanho de suas pernas.
Quando o sangue muda para o peito, seu coração aumenta de tamanho e bombeia mais sangue a cada batida. Seus rins respondem a este aumento do fluxo sanguíneo, produzindo mais urina, muito parecido com o que fazem depois que você bebe um copo grande de água. Também, o aumento no sangue e nos fluidos diminui a secreção do hormônio antidiurético (ADH) pela glândula pituitária, o que deixa você com menos sede. Portanto, você não bebe tanta água quanto bebe na Terra. Geral, esses dois fatores se combinam para ajudar a livrar seu peito e cabeça do excesso de fluido, e em alguns dias, os níveis de fluidos do seu corpo são menores do que eram na Terra. Embora você ainda tenha a cabeça um pouco inchada e seios da face entupidos, não é tão ruim depois dos primeiros dias. Após o seu retorno à Terra, a gravidade puxará esses fluidos de volta para suas pernas e para longe de sua cabeça, o que fará com que você se sinta tonto ao se levantar. Mas você também vai começar a beber mais, e seus níveis de fluidos voltarão ao normal em alguns dias.
À medida que seus rins eliminam o excesso de líquido, eles também diminuem sua secreção de eritropoietina, um hormônio que estimula a produção de glóbulos vermelhos pelas células da medula óssea. A diminuição da produção de glóbulos vermelhos coincide com a diminuição do volume do plasma para que o hematócrito (porcentagem do volume de sangue ocupado pelos glóbulos vermelhos) é o mesmo que na Terra. Após o seu retorno à Terra, seus níveis de eritropoietina irão aumentar, assim como sua contagem de glóbulos vermelhos.
Quando você está na microgravidade, seu corpo adota uma postura "fetal" - você se agacha ligeiramente, com os braços e as pernas meio dobrados à sua frente. Nesta posição, você não usa muitos de seus músculos, particularmente aqueles músculos que o ajudam a ficar de pé e manter a postura ( músculos anti-gravidade ) À medida que sua estadia a bordo da Estação Espacial Internacional se prolonga, seus músculos mudam. A massa de seus músculos diminui, o que contribui para a aparência de "perna de pássaro". Os tipos de fibras musculares mudam de contração lenta para contração rápida. Seu corpo não precisa mais de fibras de resistência de contração lenta, como aqueles usados em pé. Em vez de, mais fibras de contração rápida são necessárias à medida que você se empurra rapidamente para fora das superfícies da estação espacial. Quanto mais tempo você fica na estação, menos massa muscular você terá. Essa perda de massa muscular torna você mais fraco, apresentando problemas para voos espaciais de longa duração e ao retornar à gravidade da Terra.
Na terra, seus ossos suportam o peso de seu corpo. O tamanho e a massa dos seus ossos são equilibrados pelas taxas nas quais certas células ósseas ( osteoblastos ) estabelecer novas camadas minerais e outras células ( osteoclastos ) mastigam essas camadas minerais. Na microgravidade, seus ossos não precisam suportar seu corpo, então todos os seus ossos, especialmente os ossos que suportam peso em seus quadris, coxas e parte inferior das costas, são usados muito menos do que na Terra. Nestes ossos, a taxa na qual seus osteoblastos depositam novas camadas ósseas é reduzida (ninguém sabe exatamente por que, embora se pense que as mudanças na força e no estresse estão de alguma forma envolvidas), enquanto a taxa na qual os osteoclastos mastigam o osso permanece a mesma. O resultado é que o tamanho e a massa desses ossos continuam a diminuir enquanto você permanecer na microgravidade, a uma taxa de aproximadamente 1 por cento ao mês. Essas mudanças na massa óssea tornam seus ossos fracos e mais propensos a se quebrar quando você retornar à gravidade da Terra. Não se sabe quanto da perda óssea é recuperável no retorno à Terra, embora provavelmente não seja 100 por cento. Essas mudanças nos ossos podem limitar a duração dos voos espaciais. Mais pesquisas são necessárias nesta área.
Além de ossos fracos, a concentração de cálcio no sangue aumenta ligeiramente à medida que seus ossos são mastigados pelos osteoclastos. Seus rins devem se livrar do excesso de cálcio, o que os torna suscetíveis à formação de pedras nos rins dolorosas.
O que pode ser feito para ajudá-lo a lidar com o ambiente de microgravidade? Com respeito a coisas não vivas, cada objeto na nave ou estação espacial deve ser guardado em armários, amarrado ou preso à parede com velcro.
Por exemplo, quando você faz uma refeição na microgravidade, você deve ser mantido na nave com apoios para os pés, e sua bandeja de comida é presa a você por uma alça. Sua comida tende a ser pegajosa ou pastosa, como arroz ou manteiga de amendoim, para que não flutue. Se você estiver em uma estação de trabalho, você usa correias e apoios para os pés para se conter. Equipamento portátil, como um laptop, está amarrado a você (como mostrado acima), um rack de equipamentos ou a parede da espaçonave.
Quanto a todas essas mudanças que ocorrem em seu corpo durante sua estada a bordo da Estação Espacial Internacional, o que você pode fazer para se manter saudável, especialmente após seu retorno à Terra? Lembre-se de que temos que lidar principalmente com três mudanças:
Uma contramedida para lidar com a perda de fluido é um dispositivo chamado pressão negativa da parte inferior do corpo (LBNP) , que aplica uma sucção semelhante a um aspirador de pó abaixo da cintura para manter os fluidos nas pernas. Este dispositivo pode ser conectado a um dispositivo de exercício, como uma esteira. Você pode passar 30 minutos por dia no LBNP para manter seu sistema circulatório em condições próximas à da Terra.
Teste de dispositivo LBNP Foto cedida pela NASA Também, pouco antes de seu retorno à Terra, você pode beber grandes volumes de água ou soluções eletrolíticas para ajudar a repor os fluidos perdidos. Isso pode evitar que você desmaie ao se levantar e sair do ônibus.
A NASA e a Agência Espacial Russa descobriram que a melhor maneira de minimizar a perda de massa muscular e óssea no espaço é praticar exercícios com frequência. Isso treina seus músculos, evita que se deteriorem e sobrecarregue os ossos para produzir uma sensação semelhante ao peso. Você se exercita até duas horas por dia em várias máquinas (esteira, máquina de remo, bicicleta). Você tem que ser contido durante o exercício, geralmente por cintas produtoras de tensão, como cordas elásticas, que o prendem à máquina.
Muito mais pesquisas precisam ser feitas para desenvolver contramedidas para as mudanças do corpo na microgravidade. Essa pesquisa deve ser conduzida tanto no solo quanto no espaço sideral - a bordo da Estação Espacial Internacional - usando humanos e animais. Os resultados dessa pesquisa ajudarão a melhorar a saúde dos astronautas e a abrir caminho para a exploração espacial de longo prazo, como uma viagem a Marte.
Como simular a microgravidade na TerraAqui estão alguns modelos humanos e animais para simular e estudar a microgravidade na Terra:
Órgãos vestibulares Foto cedida pela NASA A orientação e o movimento são detectados usando o sistema vestibular , que está localizado na parte superior do ouvido interno.
É assim que o sistema vestibular percebe orientação em relação à gravidade :Tem órgãos otolíticos que contém cristais de carbonato de cálcio (giz). Os cristais estão ligados a células nervosas sensoriais semelhantes a cabelos em diferentes orientações (x-, eixos y e z).
É assim que o sistema vestibular percebe movimento :Há três canais semicirculares para detectar movimento, especificamente aceleração . Eles são orientados em ângulos retos entre si, e cada um está em uma das três direções (x-, eixo y ou z). Eles contêm fluido chamado endolinfa e células nervosas sensoriais semelhantes a cabelos .
