Se algum dia tivermos a intenção de enviar missões tripuladas a locais do espaço profundo, então precisamos encontrar soluções para manter as tripulações abastecidas. Para astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS), que recebem regularmente missões de reabastecimento da Terra, isto não é um problema. Mas para missões que viajam para destinos como Marte e além, auto-suficiência é o nome do jogo.

Esta é a ideia por trás de projetos como BIOWYSE e TIME SCALE, que estão sendo desenvolvidos pelo Centro de Pesquisa Interdisciplinar no Espaço (CIRiS) na Noruega. Esses dois sistemas visam fornecer aos astronautas um suprimento sustentável e renovável de água potável e alimentos vegetais. Ao fazê-lo, eles atendem a duas das necessidades mais importantes dos humanos, realizando missões de longa duração que os levarão para longe de casa.

Mesmo que a ISS possa ser reabastecida em menos de seis horas (o tempo entre o lançamento e o tempo que uma cápsula de abastecimento irá acoplar à estação), os astronautas ainda dependem de medidas de conservação enquanto estão em órbita. Na verdade, cerca de 80% da água a bordo da ISS vem do vapor de água no ar gerado pela respiração e suor, bem como água de banho e urina recicladas - todas tratadas com produtos químicos para torná-las seguras para beber.

Comida é outra questão. A NASA estima que cada astronauta a bordo da ISS consumirá 0,83 kg (1,83 libra lbs) de comida por refeição, o que resulta em cerca de 2,5 kg (5,5 libras) por dia. Cerca de 0,12 kg (0,27 libras) de cada refeição vem apenas do material de embalagem, o que significa que um único astronauta vai gerar cerca de meio quilo de lixo por dia - sem incluir o outro tipo de "lixo" que vem da alimentação.

Resumidamente, a ISS depende de dispendiosas missões de reabastecimento para fornecer 20% de sua água e todos os seus alimentos. Mas se e quando os astronautas estabelecerem postos avançados na lua e em Marte, isso pode não ser uma opção. Embora o envio de suprimentos para a lua possa ser feito em três dias, a necessidade de fazê-lo regularmente tornará o custo do envio de comida e água proibitivos. Enquanto isso, leva oito meses para a espaçonave chegar a Marte, o que é totalmente impraticável.

Portanto, não é de admirar que as arquiteturas de missão propostas para a Lua e Marte incluam a utilização de recursos in-situ (ISRU), em que os astronautas usarão os recursos locais para serem o mais autossuficientes possível. Gelo nas superfícies lunar e marciana, um excelente exemplo, será colhida para fornecer água potável e de irrigação. Mas as missões para locais do espaço profundo não terão essa opção enquanto estiverem em trânsito.

Para fornecer um abastecimento sustentável de água, Dr. Emmanouil Detsis e colegas estão desenvolvendo o Controle Integrado de Biocontaminação de Sistemas Úmidos para Exploração Espacial (BIOWYSE). Este projeto começou como uma investigação sobre maneiras de armazenar água doce por longos períodos de tempo, monitorar em tempo real por sinais de contaminação, descontamine-o com luz ultravioleta (em vez de produtos químicos), e dispensar conforme necessário.

O que resultou foi uma máquina automatizada que poderia realizar todas essas tarefas. Como o Dr. Detsis explicou:"Queríamos um sistema em que você leve de A a Z, desde armazenar a água até colocá-la à disposição de alguém para beber. Isso significa que você armazena a água, você é capaz de monitorar a biocontaminação, você pode desinfetar se for preciso, e finalmente você entrega no copo para beber ... Quando alguém quiser beber água você aperta o botão. É como um refrigerador de água. "

Além de monitorar a água armazenada, a máquina BIOWYSE também é capaz de analisar superfícies úmidas dentro de uma espaçonave em busca de sinais de contaminação. Isso é importante, devido ao acúmulo de umidade em sistemas fechados, como espaçonaves e estações espaciais, o que pode fazer com que a água se acumule em áreas que estão sujas. Assim que esta água for recuperada, então torna-se necessário descontaminar toda a água armazenada no sistema.

"O sistema foi projetado com os habitats futuros em mente, "acrescentou o Dr. Detsis." Então, uma estação espacial ao redor da lua, ou um laboratório de campo em Marte nas próximas décadas. Esses são os lugares onde a água pode ter parado algum tempo antes da chegada da tripulação. "

O projeto Tecnologia e Inovação para Desenvolvimento de Equipamentos Modulares em Sistemas de Suporte Avançado de Vida Escalonáveis ​​para Exploração Espacial (TIME SCALE) é projetado para reciclar água e nutrientes para o cultivo de plantas. Este projeto é supervisionado pela Dra. Ann-Iren Kittang Jost do Centro de Pesquisa Interdisciplinar no Espaço (CIRiS) da Noruega.

Este sistema não é diferente do Sistema Europeu de Cultivo Modular (EMCS) ou do sistema Biolab, que foram enviados ao ISS em 2006 e 2018 (respectivamente) para conduzir experimentos biológicos no espaço. Inspirando-se nesses sistemas, A Dra. Jost e seus colegas projetaram uma "estufa no espaço" que poderia cultivar plantas e monitorar sua saúde. Como ela disse:"Precisamos de tecnologias de ponta para cultivar alimentos para a futura exploração espacial da Lua e de Marte. Tomamos (o ECMS) como ponto de partida para definir conceitos e tecnologias para aprender mais sobre o cultivo de safras e plantas em microgravidade. "

Muito parecido com seus antecessores, Biolab e o ECMS, o protótipo TIME SCALE depende de uma centrífuga giratória para simular a gravidade lunar e marciana e mede o efeito que isso tem na absorção de nutrientes e água pelas plantas. Este sistema também pode ser útil aqui na Terra, permitindo que as estufas reutilizem nutrientes e água e uma tecnologia de sensor mais avançada para monitorar a saúde e o crescimento das plantas.

Tecnologias como essas serão cruciais quando chegar a hora de estabelecer uma presença humana na lua, em Marte, e para o bem de missões no espaço profundo. Nos próximos anos, A NASA planeja fazer o tão esperado retorno à lua com o Projeto Artemis, que será o primeiro passo na criação do que eles imaginam como um programa de "exploração lunar sustentável".

Muito dessa visão se baseia na criação de um habitat orbital (o Portal Lunar), bem como na infraestrutura na superfície (o acampamento base Artemis) necessária para suportar uma presença humana duradoura. De forma similar, quando a NASA começar a fazer missões tripuladas a Marte, a arquitetura da missão exige um habitat orbital (o acampamento base de Marte), provavelmente seguido por um na superfície.

Em todos os casos, os postos avançados precisarão ser relativamente autossuficientes, já que as missões de reabastecimento não serão capazes de alcançá-los em questão de horas. Dr. Detsis explicou, "Não será como a ISS. Vocês não terão uma equipe constante o tempo todo. Haverá um período em que o laboratório poderá ficar vazio, e não terá tripulação até o próximo turno chegar em três ou quatro meses (ou mais). Água e outros recursos estarão lá, e pode formar microorganismos. "

Tecnologias que podem garantir que a água potável seja segura, limpar, e um suprimento constante - e que as plantas podem ser cultivadas de forma sustentável - permitirá que postos avançados e missões no espaço profundo atinjam um nível de autossuficiência e sejam menos dependentes da Terra.