As futuras missões à Lua e a Marte devem enfrentar muitos desafios, incluindo a prevenção da perda de tecido ósseo e muscular nos astronautas. A investigação na Estação Espacial Internacional está a ajudar a enfrentar este desafio.



Sem a gravidade da Terra, tanto os ossos quanto os músculos atrofiam ou tornam-se menores e mais fracos. Desde cedo, os cientistas perceberam que o exercício é uma parte crítica da manutenção de ossos e músculos saudáveis ​​no espaço, tal como acontece na Terra. Desde simples elásticos nas primeiras missões, o equipamento de exercício tornou-se cada vez mais avançado. Os equipamentos atuais incluem o sistema de levantamento de peso Advanced Resistive Exercise Device (ARED), uma esteira de segunda geração chamada T2 e a máquina de ciclismo Cicloergômetro com Sistema de Estabilização e Isolamento de Vibração (CEVIS). Os estudos continuam a refinar este equipamento, bem como a intensidade e duração da forma como os astronautas o utilizam, com os tripulantes a fazerem agora em média duas horas de exercício por dia.

Instalado em 2008, o ARED usa um sistema de pistão e volante para fornecer carga que essencialmente imita o levantamento de peso na ausência de gravidade. Uma investigação atual da ESA (Agência Espacial Europeia), ARED Kinematics analisa o efeito deste tipo de exercício no corpo em microgravidade para ajudar a determinar programas de treino ideais antes, durante e depois do voo espacial. Os resultados mostraram que o treinamento físico pré-voo melhora o desempenho de um indivíduo enquanto está na estação espacial, assim como o treinamento pré-temporada ajuda os atletas em competições posteriores.

De 2001 a 2011, os membros da tripulação usaram o Dispositivo de Exercício Resistivo Interino (IRED), que poderia ser configurado para pelo menos 18 exercícios diferentes usando os músculos superiores e inferiores do corpo com até 300 libras de força resistiva. Uma avaliação retrospectiva mostrou alguma correlação entre a força pré-voo e as alterações pós-voo, e a análise sugeriu que um dispositivo de resistência que fornece cargas mais altas e melhores prescrições de exercícios poderia proporcionar maiores benefícios.

O CEVIS, instalado em 2001 e atualizado em 2023, utiliza fricção e resistência e é controlado por computador para manter uma carga de trabalho precisa. O sistema exibe parâmetros como velocidade de ciclismo, frequência cardíaca, tempo decorrido e detalhes de prescrição de exercícios. Um estudo utilizando os dados recolhidos pelo CEVIS concluiu que até 17% dos astronautas poderão sofrer perda de desempenho muscular, saúde óssea e aptidão cardiorrespiratória se as missões futuras continuarem a utilizar as actuais contramedidas de exercício. Os investigadores observam que isto realça a necessidade de refinar ainda mais os regimes atuais, adicionar outras intervenções ou melhorar o condicionamento prévio.

O equipamento adequado é importante, mas a forma como é utilizado também o é. Os primeiros regimes de exercícios incluíam correr em uma esteira em baixa velocidade e realizar exercícios resistidos com cargas baixas por longos períodos de tempo. Apesar de passarem até 10 horas por semana fazendo exercícios, os astronautas continuaram a perder massa muscular e densidade óssea. Evidências crescentes mostraram que exercícios de alta intensidade e baixo volume eram mais eficazes na manutenção da boa forma física na Terra. O Estudo Integrado de Resistência e Treinamento Aeróbico (Sprint) comparou resultados de exercícios de baixa intensidade e alto volume com exercícios de alta intensidade e baixo volume em microgravidade.

Os resultados foram semelhantes, mas treinos mais curtos economizam tempo da tripulação – um recurso valioso em missões – e reduzem o desgaste dos equipamentos de exercício.4 As missões futuras podem ser limitadas a um único dispositivo para exercícios aeróbicos e de resistência, necessitando de treinos mais curtos para que cada tripulação membro recebe uma vez. Exercícios de maior intensidade poderiam compensar esses limites.

Uma investigação chamada VO2max documentou mudanças no consumo máximo de oxigênio, que é considerado uma medida padrão da capacidade de trabalho aeróbico e físico de uma pessoa. O voo espacial de longa duração causou uma diminuição significativa no consumo máximo de oxigênio e na capacidade de exercício aeróbico. Estes resultados têm implicações importantes para futuras missões espaciais de longa duração, aumentando a evidência de que as contramedidas actuais podem não ser adequadas.

A Muscle Biopsy, uma investigação da ESA (Agência Espacial Europeia), analisou alterações moleculares no músculo esquelético antes e depois do voo espacial e identificou um produto enzimático que poderia ser usado como um possível indicador da saúde muscular. As descobertas sugerem que os protocolos de exercícios atuais são eficazes na prevenção do descondicionamento muscular e apoiam melhorias nas contramedidas para proteger a saúde e o desempenho da tripulação em futuras missões de exploração do espaço profundo.

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Embora os programas de exercícios atuais pareçam moderar as alterações nos sistemas músculo-esqueléticos, os resultados individuais variam. Além disso, os regimes actuais provavelmente não podem ser transferidos directamente para missões de exploração mais longas devido a restrições de espaço, questões ambientais como a remoção de calor e humidade, necessidades de manutenção e reparação de dispositivos, e os desafios de encontrar tempo para exercício e evitar interferências com o trabalho de outros membros do grupo.

As missões planejadas para explorar a Lua e o espaço profundo podem durar até três anos. A investigação continua a concentrar-se na combinação de dieta, exercício e medicação que poderia manter os astronautas saudáveis ​​durante o voo espacial, quando pisam na Lua ou em Marte, e quando regressam à Terra. Como o envelhecimento, o estilo de vida sedentário e as doenças causam perda óssea e muscular na Terra, esta pesquisa também pode beneficiar as pessoas locais.

Fornecido pela NASA