O espaço sideral é um lugar extremamente hostil. Se você fosse sair de uma espaçonave como a Estação Espacial Internacional ou em um mundo com pouca ou nenhuma atmosfera, como a Lua ou Marte, e não estivesse usando um traje espacial, algumas coisas aconteceriam:
- Você ficaria inconsciente em 15 segundos devido à falta de oxigênio.
- Seu sangue e fluidos corporais entrariam em "ebulição" e congelariam, pois há pouca ou nenhuma pressão do ar.
- Seus tecidos (pele, coração e outros órgãos internos) expandiriam devido aos fluidos em ebulição.
- Você enfrentaria alterações extremas na temperatura:
- luz solar: 120ºC
- sombra: -100°C
- Você seria exposto a vários tipos de radiação, como raios cósmicos e partículas carregadas emitidas do sol (vento solar).
- Você poderia ser atingido por pequenas partículas de pó ou rocha que se movem em altas velocidades (micrometeoróides) ou detritos de satélites ou espaçonaves em órbita.
Então, para lhe proteger desses perigos, um traje espacial deve:
- possuir uma atmosfera pressurizada
- fornecer oxigênio
- remover o dióxido de carbono
- manter uma temperatura confortável, não importando o trabalho árduo ou movimento para dentro e fora de áreas iluminadas pelo sol
- protegê-lo de micrometeoróides
- protegê-lo da radiação até certo grau
- permitir que enxergue claramente
- permitir que você mova seu corpo facilmente dentro do traje espacial
- permitir que você fale com outros (controladores terrestres, outros astronautas)
- permitir que você se mova ao redor da parte externa da espaçonave
Atmosfera pressurizada
O traje espacial fornece pressão de ar para manter os fluidos em seu corpo no estado líquido - em outras palavras, para evitar que seus fluidos corporais entrem em ebulição. Como um pneu, o traje espacial é essencialmente um balão inflado restringido por algum tecido emborrachado, neste caso, fibras revestidas de Neoprene. A restrição colocada na parte do "balão" do traje fornece pressão de ar sobre o astronauta que o veste, como soprar um balão dentro de um tubo de papelão.
A maioria dos trajes espaciais opera em pressões abaixo da pressão atmosférica normal (14,7 lb/pol2 ou 1atm); a cabine da nave espacial também opera em pressão atmosférica normal. O traje espacial usado por astronautas de espaçonaves opera em 4 lb/pol2 ou 0,29 atm. Portanto, a pressão da cabine, tanto da espaçonave quanto de uma câmara pressurizada, deve ser reduzida antes que um astronauta se vista para um passeio espacial. Um astronauta passeando pelo espaço corre o risco de sofrer uma doença de descompressão devido às alterações na pressão entre o traje espacial e a cabine da espaçonave.
Oxigênio
Os trajes espaciais não podem usar ar normal (78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de outros gases), pois a baixa pressão causaria concentrações de oxigênio perigosamente baixas nos pulmões e sangue, como em uma escalada ao Monte Everest. Portanto, a maioria dos trajes espaciais fornecem uma atmosfera de oxigênio puro para a respiração. Os trajes espaciais obtêm o oxigênio da espaçonave através de um cordão umbilical ou de um sistema de suporte à vida na mochila que os astronautas usam.
Tanto a espaçonave quanto a Estação Espacial Internacional têm misturas de ar normal que imitam nossa atmosfera. Portanto, para entrar em um traje espacial de oxigênio puro, um astronauta que vai caminhar no espaço deve respirar oxigênio puro por algum período de tempo antes de se vestir. Essa pré-respiração elimina o nitrogênio do sangue e tecidos do astronauta, minimizando o risco de doença da descompressão.
Dióxido de Carbono
O astronauta exala dióxido de carbono. No espaço, confinado do traje, as concentrações de dióxido de carbono se acumulariam a níveis mortais. Portanto, o dióxido de carbono em excesso deve ser removido da atmosfera do traje espacial. Os trajes espaciais usam tambores de hidróxido de lítio para remover o dióxido de carbono. Esses tambores estão localizados na mochila de suporte à vida do traje espacial ou na espaçonave, caso no qual são acessados através de um cordão umbilical.
Temperatura
Para lidar com os extremos de temperatura, a maioria dos trajes espaciais são pesadamente isolados com camadas de tecido (Neoprene, Gore-Tex, Dacron) e cobertos com camadas externas reflexivas (Mylar ou tecido branco) para refletir a luz solar. O astronauta produz calor de seu corpo, especialmente ao realizar atividades árduas. Se esse calor não for removido, o suor produzido pelo astronauta irá embaçar o capacete e fará com que o astronauta fique gravemente desidratado; o astronauta Eugene Cernan perdeu vários quilos durante sua caminhada espacial na Gemini 9. Para remover esse excesso de calor, os trajes espaciais têm usado ventiladores/trocadores de calor para soprar o ar frio, como nos programas Mercury e Gemini, ou roupas refrigeradas a água, que são usadas do programa Apollo até hoje.
Micrometeoróides
Para proteger os astronautas de colisões com micrometeoróides, os trajes espaciais têm múltiplas camadas de tecidos resistentes, como o Dacron ou Kevlar. Essas camadas também evitam que o traje rasgue durante exposição a superfícies da espaçonave, planeta ou Lua.
Radiação
Os trajes espaciais oferecem apenas proteção limitada da radiação. Alguma proteção é oferecida pelas coberturas reflexivas de Mylar que são embutidas, mas um traje espacial não ofereceria muita proteção de uma fulguração solar. Então, os passeios espaciais são planejados durante períodos de baixa atividade solar.
Visão clara
Os trajes espaciais têm capacetes feitos de plástico límpido ou policarbonato resistente. A maioria dos capacetes têm coberturas para refletir a luz solar e visores tonalizados para reduzir o brilho, de modo bem parecido aos óculos de sol. Também, antes de uma caminhada espacial, as placas faciais internas do capacete são borrifadas com um composto anti-neblina. Finalmente, as coberturas de capacete de traje espacial modernas têm faróis montados de modo que os astronautas possam explorar ou trabalhar em áreas escuras.
Mobilidade dentro do traje espacial
O movimento dentro de um traje espacial é difícil. Imagine-se tentando mover seus dedos em uma luva de borracha inflada de ar; isso não dá muito certo. Para ajudar neste problema, os trajes espaciais são equipados com juntas especiais ou estreitamentos no tecido para ajudar os astronautas a flexionar suas mãos, braços, pernas, joelhos e tornozelos.
Comunicações
Os trajes espaciais são equipados com transmissores/receptores de rádio, de modo que os astronautas que passeiam pelo espaço podem falar com os controladores de terra e/ou outros astronautas. Os astronautas usam conjuntos com microfones e fones de ouvido. Os transmissores/receptores estão localizados nas mochilas usadas pelos astronautas.
Mobilidade na espaçonave
Na ausência de gravidade, é difícil se movimentar. Se você empurrar alguma coisa, você voa na direção oposta (terceira lei do movimento de Newton - para cada ação há uma reação igual e oposta). Os astronautas da Gemini em passeio pelo espaço relataram grandes problemas em simplesmente manter suas posições; quando tentavam girar uma chave de boca, eles giravam na direção oposta. Portanto, as espaçonaves são equipadas com estribos e suportes de mão para ajudar os astronautas a trabalhar em microgravidade. Além disso, antes da missão, os astronautas praticam o passeio espacial em grandes tanques de água na Terra. A flutuação de um traje espacial inflado na água simula a microgravidade.
Foto cedida pela NASA
Astronautas treinando na água uma caminhada espacial para construir a Estação Espacial Internacional
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Projeto Apollo
Como os astronautas da Apollo tinham de andar sobre a Lua bem como voar no espaço, foi desenvolvido um traje espacial único, contendo acessórios para caminhada na Lua. O traje espacial básico da Apollo, usado durante o lançamento, era o traje de suporte necessário em caso de falha da pressão da cabine.
Foto cedida pela NASA
Traje espacial da Apollo 11 de Neil Armstrong
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Foto cedida pela NASA
Jim Lovell em seu traje espacial da Apollo |
O traje da Apollo consistia do seguinte:
- uma roupa de baixo de nylon refrigerada a água
- um traje pressurizado de várias camadas
- camada interna - nylon leve com respiros no tecido
- camada intermediária - nylon revestido de neoprene para conter a pressão
- camada externa - nylon para restringir as camadas inferiores pressurizadas
- cinco camadas de Mylar aluminizado mescladas com quatro camadas de Dacron para proteção do calor.
- duas camadas de Kapton para proteção adicional contra o calor
- uma camada de tecido revestido de Teflon (não inflamável) para proteção contra arranhões
- uma camada de tecido de Teflon branco (não inflamável)
O traje tinha botas, luvas, um capuz de comunicações e um capacete de plástico límpido. Durante o lançamento, o oxigênio e água de refrigeração do traje eram fornecidos pela nave.
Para andar na Lua, o traje espacial era complementado com um par de botas protetoras de sobreposição, luvas com dedos de borracha, um conjunto de filtros/visores usados sobre o capacete para proteção contra a luz solar e uma mochila de suporte portátil, que continha oxigênio, equipamento de remoção de dióxido de carbono e água de refrigeração. O traje espacial e mochila pesavam 81,7 kg sobre a Terra, mas apenas 13,6 kg na lua.
Foto cedida pela NASA
O traje espacial da Apollo usado para caminhada na lua
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O traje espacial básico da Apollo também era usado para caminhada no espaço durante as missões Skylab.
Durante os primeiros vôos do ônibus espacial, os astronautas usaram um traje de vôo marrom. Como nas primeiras missões, este traje de vôo tinha o objetivo de proteger os astronautas se a pressão da cabine falhasse. Seu projeto era similar aos primeiros trajes de vôo da Apollo.
Foto cedida pela NASA
Traje de vôo usado nas primeiras missões do ônibus espacial
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Como os vôos de ônibus espaciais se tornaram mais rotineiros, os astronautas pararam de usar trajes pressurizados durante o lançamento. Em vez disso, usaram macacões azuis claros com botas pretas e um capacete de comunicações branco, de plástico e resistente ao impacto. Esta prática continuou até o desastre da Challenger (site em inglês).
Foto cedida pela NASA
Tripulação do ônibus espacial Challenger (STS51-L) pouco antes do lançamento
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Foto cedida pela NASA
O mais recente traje de vôo para ônibus espacial usado durante lançamento e reentrada
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Após uma revisão do desastre da Challenger, a NASA começou a exigir que todos os astronautas usassem trajes pressurizados durante a decolagem e reentrada. Esses trajes de vôo laranja eram pressurizados e equipados com capuz de comunicações, capacete, botas, luvas, pára-quedas e preservador de vida inflável. Novamente, esses trajes espaciais foram projetados para uso emergencial - caso a pressão da cabine falhe ou os astronautas tenham de ejetar da espaçonave em alta altitude durante a decolagem ou reentrada.
A NASA também desenvolveu alguns dispositivos de manobra de foguetes movidos a gás para permitir que os astronautas se movessem livremente sem ficarem acorrentados à espaçonave. Tal dispositivo, chamado de Unidade de Manobra Tripulada (MMU, Manned Maneuvering Unit), era basicamente uma cadeira movida por um propulsor a gás e um controle por joystick.
Também desenvolveu uma unidade propelida a gás nitrogênio que se ajusta na mochila, chamada Auxílio Simplificado para Resgate em Atividade Extraveicular (SAFER, Simplified Aid For Extravehicular Activity Rescue). O SAFER pode ajudar um astronauta a retornar à espaçonave ou estação no caso de ser separado da espaçonave. O SAFER comporta 1,4 kg de propelente a nitrogênio e pode alterar a velocidade de um astronauta até um máximo de 3 m/s.
Os astronautas que fazem caminhadas espaciais fora do ônibus espacial e da Estação Espacial Internacional podem trabalhar por até 7 horas com o traje espacial utilizado atualmente, que também é chamado de Unidade de Mobilidade Extraveicular (EMU). O EMU é uma maravilhosa façanha técnica com uma etiqueta de preço de US$ 12 milhões. Apesar da tecnologia avançada do EMU, a "mecânica" usada para atender às necessidades básicas dos astronautas de alimentos, água e eliminação de dejetos é precária, de "baixa tecnologia".
Comer
Há uma fenda na porção superior rígida do torso (HUT) do EMU para uma barra de cereais com frutas. A barra é projetada de maneira que o astronauta possa morder e puxar o resto para cima. A barra toda deve ser comida de uma vez para evitar que as migalhas flutuem dentro do capacete. No entanto, a maioria dos astronautas prefere comer antes da caminhada espacial e não usar essa barra.
Beber
O traje espacial possui o saco de bebida interno do traje (IDB), que é uma bolsa plástica instalada dentro da HUT. O IDB pode guardar cerca de 2 litros de água e possui um pequeno tubo (canudinho) que se encaixa próxima da boca do astronauta. O astronauta pode mover seu boca dentro do capacete e sugar a água através do tubo.
Eliminar dejetos
Cada astronauta que caminha no espaço usa uma grande fralda (em inglês) absorvente chamada de vestuário de absorção máxima (MAG) para coletar a urina e as fezes enquanto estiver no traje espacial. O astronauta descarta o MAG quando termina a caminhada espacial e se veste com as roupas de trabalho regulares.
Vestindo um traje espacia Para se prepararem para uma caminhada espacial, os membros da tripulação devem fazer o seguinte:
- reduzir a pressão no ônibus espacial para 0,7 atm e aumentar o oxigênio
- pré-respirar 100% de oxigênio durante 30 minutos para remover o nitrogênio de seu sangue e tecidos
- colocar a MAG
- entrar na câmara pressurizada
- colocar a LCVG
- Conectar o EEH ao HUT
- conectar o DCM ao HUT (o PLSS é pré-conectado ao HUT)
- conectar os braços ao HUT
- esfregar o capacete com composto anti-embaçamento
- colocar um espelho de pulso e lista de verificação nas mangas
- inserir uma barra alimentícia e uma IDB cheia de água no interior do HUT
- verificar as luzes e câmeras de TV no EVA
- colocar o EVA sobre o capacete
- conectar o CCA ao EEH
- entrar no LTA e puxá-lo acima de sua cintura
- conectar a SCU no DCM e no ônibus espacial
- contorcer-se na parte do torso superior do traje
- conectar os tubos de refrigeração da LVCG ao PLSS
- conectar as conexões elétricas do EEH ao PLSS
- travar o LTA no HUT
- colocar o CCA e os óculos (se o astronauta os usar)
- colocar as luvas de conforto
- travar o capacete e EVA
- travar as luvas externas
- verificar se há vazamentos na EMU aumentando a pressão para 0,20atm acima da pressão da cabine pressurizada.
A ausência de vazamentos indica que a cabine deve ser despressurizada. Assim que etapas forem cumpridas:
- a EMU despressuriza automaticamente para sua pressão operacional
- os trajes são amarrados à câmara pressurizada
- a porta externa da câmara pressurizada é aberta
- a SCU é desconectada da EMU
- os astronautas saem da câmara pressurizada para o compartimento de carga do ônibus espacial.
E a caminhada espacial começa. Neste ponto, a EMU é ela mesma uma espaçonave, independente do ônibus/estação espacial. É por isso que cada EMU tem uma etiqueta de preço de R$ 25 milhões. Depois da caminhada espacial essas etapas são invertidas, para o astronauta sair do traje e voltar para a espaçonave.
Ao trabalhar na Lua, os astronautas da Apollo tiveram dificuldades em se mover em seus trajes espaciais. Os trajes da Apollo não eram nem de longe tão flexíveis quanto a EMU usada hoje; contudo, a EMU pesa quase o dobro do traje da Apollo (não é um problema pois a EMU foi projetada para o trabalho em microgravidade, não na superfície de um planeta). Para futuras missões espaciais a Marte, a NASA está desenvolvendo "trajes rígidos" mais flexíveis, duráveis, leves e fáceis de vestir que os trajes espaciais atuais.
Foto cedida pela NASAConceito de traje rígido AX-5 desenvolvido para futuras missões espaciais.
Fonte:
www.hsw.uol.com.br/
Resumo
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