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Ciência

Acorde, você chegou em Marte

Conheça a tecnologia que pretende colocar astronautas em hibernação – e pode revolucionar as viagens espaciais um dia.

Eram seis homens vivendo juntos, espremidos em uma área de 72 metros quadrados, ao longo de 520 dias. Eles estavam trancados numa estação de testes em Moscou – mas a ideia da experiência, realizada pela Academia Russa de Ciências entre 2010 e 2011, era simular uma ida a Marte. O time era formado por três russos, um italiano, um francês e um chinês. Eles tinham de responder a testes e cumprir uma rotina de tarefas, e passavam as horas de folga vendo filmes e jogando videogame. Se davam bem. Mas, conforme o tempo foi passando, o clima mudou. Todos foram se tornando apáticos, e quatro dos seis participantes se isolaram – cada um deles passou a se alimentar sozinho, teve insônia e exibiu claros sinais de depressão. Tudo isso numa missão de mentirinha, sem riscos nem problemas reais. Imagine se fosse no meio do espaço.

Enviar humanos a Marte, como a Nasa pretende fazer na década de 2030, exigirá a superação de vários obstáculos. Mas nenhum deles parece tão complexo, e tão intratável, quanto a questão psicológica. O confinamento prolongado, como a experiência russa deixou claro, mexe com a cabeça. É por isso que, nos filmes de ficção científica, os astronautas são colocados em hibernação e só acordam quando estão perto do destino. Por incrível que pareça, a Nasa cogita essa possibilidade na vida real: encomendou a uma empresa de Atlanta, a SpaceWorks Enterprises, um estudo detalhadíssimo sobre o tema. O documento descreve com precisão todas as etapas do processo – e as tecnologias que poderiam ser usadas em cada uma. Vamos a elas.

A cabine de hibernação

Logo ao embarcar na nave, antes do lançamento, os astronautas se dirigiriam às cabines de hibernação [veja infográfico acima]. Receberiam sedativos na veia e dormiriam. Em seguida, um tubinho enfiado no nariz de cada astronauta começaria a liberar gotículas de perfluorocarbono, um líquido inerte e gelado que, em contato com a mucosa nasal, reduz a temperatura do organismo. O interior de cada cabine também seria mantido a temperaturas baixas. Seis horas depois, a temperatura corporal dos astronautas teria baixado para 32 oC – e eles entrariam em estado de hibernação.

A respiração e os batimentos cardíacos ficariam mais lentos, com o organismo gastando menos energia. Sondas conectadas a dois pontos do corpo, no peito e na perna, jogariam na corrente sanguínea uma solução contendo vitaminas, aminoácidos, glicose e minerais necessários para a sobrevivência. Também haveria uma máquina gerando oxigênio e filtrando o gás carbônico eliminado pela respiração. Cada astronauta seria monitorado por um braço robótico, capaz de intervir em caso de problemas – os sensores colados no corpo da pessoa poderiam parar de funcionar e precisar ser substituídos, por exemplo, ou os tubos de coleta de urina poderiam vazar (como os astronautas só receberiam alimentação intravenosa, não haveria produção de fezes).

Para evitar que os músculos dos astronautas se degradassem, o ambiente seria pressurizado e também teria gravidade artificial. Ela seria produzida rotacionando o habitáculo – como na famosa cena da centrífuga no filme 2001 – Uma Odisseia no Espaço. A SpaceWorks calcula que girar o compartimento a 17 km/h seria o suficiente para gerar força centrífuga equivalente à gravidade terrestre (quando a nave estivesse chegando a Marte, a rotação do habitáculo seria reduzida para 10,8 km/h, simulando a menor gravidade do planeta vermelho).

O cenário descrito pela SpaceWorks é bem impressionante. Mas puramente hipotético. Se a Nasa realmente quiser colocar humanos para hibernar, terá de correr vários riscos, que também estão previstos no estudo – e não são pequenos.

Os riscos à saúde

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(Estevan Silveira/Superinteressante)

SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE TEMPERATURA
Um tubo inserido nas narinas dispara um spray de perfluorocarbono, líquido inerte e gelado. Em contato com a mucosa nasal, ele reduz a temperatura corporal, até chegar a 32 oC.

TUBO DE ALIMENTAÇÃO
Duas sondas, ligadas no peito e na perna, enviam uma solução que inclui glicose, aminoácidos e vitaminas. Esse líquido é parecido com o que os pacientes em coma recebem nos hospitais.

COLETORES DE URINA
A coleta acontece com o uso de um dreno, fixado no corpo dos astronautas antes de a viagem começar. Ela pode ser reciclada e reaproveitada (como já acontece na Estação Espacial Internacional).

SENSORES
Vigiam os batimentos cardíacos, a respiração, o funcionamento de órgãos importantes, como o fígado, e a atividade do sistema nervoso. Também monitoram o possível surgimento de elementos perigosos, como infecções ou coágulos sanguíneos.

BRAÇOS ROBÓTICOS
São capazes de trocar sondas, consertar vazamentos e solucionar pequenos problemas. Em casos mais graves, com risco à saúde da pessoa que está hibernando, o sistema emite um alerta para os astronautas que estão acordados.

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A hibernação é uma estratégia de sobrevivência conhecida na natureza. Morcegos a praticam, assim como roedores e ursos. Esse tipo de repouso permite que o corpo equilibre sua temperatura com a do ambiente e reduz o gasto de energia (algo essencial para a sobrevivência nas estações do ano em que não há alimento). O que você talvez não saiba é que a medicina já domina, e pratica, uma espécie de hibernação em humanos.

Trata-se da hipotermia terapêutica, uma técnica de resfriamento corporal usada, há quase 20 anos, por paramédicos para socorrer vítimas de infarto, derrames ou ferimentos graves. Quando isso acontece, a circulação é prejudicada ou interrompida, e as células do organismo começam a morrer por falta de oxigênio. Nessa situação, esfriar o corpo é benéfico, porque reduz a velocidade de morte celular e aumenta exponencialmente as chances de sobrevivência. A temperatura pode ser reduzida colocando bolsas geladas sobre o paciente ou injetando nele uma solução salina gelada (água e cloreto de sódio, cloreto de cálcio, cloreto de potássio e lactato de sódio), que resfria o corpo rapidamente e sem provocar danos. Nas cabines espaciais, a hipotermia seria induzida de outra forma: com a RhinoChill, uma máquina que resfria o organismo pela mucosa nasal – e já é utilizada por paramédicos dos EUA em situações de emergência. O princípio é o mesmo. “Os seres humanos não hibernam naturalmente. Mas existem métodos capazes de induzir estados de torpor”, diz a bioquímica Kelly Drew, da Universidade do Alasca. Nos hospitais, a redução de temperatura não costuma durar mais do que 24 horas. “Com a tecnologia atual, é possível manter humanos saudáveis em temperaturas entre 32 oC e 34 oC, por até três dias. Períodos mais longos só foram registrados em pacientes com alto risco de morte”, diz Drew.

As etapas do cronograma

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(Estevan Silveira/Superinteressante)

1 Aumento dos voos suborbitais tripulados, em parceria com companhias privadas.

2 Testes de microgravidade na ISS, para entender como o corpo humano reage a ela
em  períodos longos.

3 Desenvolvimento de tecnologias avançadas de suporte vital (como um sistema que recicla 100% do CO2 expirado pelos astronautas).

4 Retomada das missões tripuladas para a Lua e construção da Deep Space Gateway, estação espacial da qual partiriam missões a Marte.

5 Construção da Deep Space Transport, uma estação de habitação. Astronautas viveriam nela por 400 dias para testá-la.

6 Realização de viagens não tripuladas a Marte, para levar equipamentos e testar decolagens do solo marciano.

Quatro astronautas vão até Phobos, principal lua de Marte (pois, de lá, é mais fácil voltar). Seis anos depois, uma missão pousa no planeta vermelho.

* * *

O recorde de hibernação terapêutica pertence a uma mulher de 43 anos, moradora da Flórida, que sofreu um aneurisma e entrou em coma. Ela foi mantida em hibernação por 14 dias, e sua temperatura só foi normalizada quando não havia mais hemorragia no cérebro. A paciente sobreviveu ao procedimento; mas correndo risco considerável.

No espaço, o resfriamento corporal teria de ser mantido por muito mais tempo – o ideal seria 200 dias seguidos de hibernação, cobrindo a maior parte do percurso até Marte. “Na natureza, existem animais que suportam períodos longos, de vários meses. Em humanos, ainda não sabemos quais as consequências do torpor induzido por mais de duas semanas”, admite John Bradford, presidente da SpaceWorks.

Por isso, a primeira meta é mais modesta. O projeto prevê que todos os astronautas se revezem em períodos de hibernação de 8 a 14 dias, para que nenhum deles ultrapasse o período já estudado pela ciência. Essa estratégia também garante que sempre haja algum humano acordado e consciente a bordo, o que seria útil em caso de pane nos computadores que controlam a hibernação ou se algum astronauta passar mal durante o estado de torpor – o que pode acontecer. A diminuição da circulação sanguínea, por exemplo, pode provocar embolias (obstrução dos vasos sanguíneos que pode levar à morte). A hibernação reduz a atividade dos glóbulos brancos, deixando o astronauta mais vulnerável a infecções – inclusive porque ele está em situação de risco, com agulhas e cateteres espetados por todo o corpo. As alterações no metabolismo podem provocar hipoglicemia e matar. E, mesmo com a gravidade artificial gerada pela rotação da nave, a falta de atividade física pode provocar atrofia muscular.

Para cada um desses problemas, existe uma resposta. O risco de embolia, por exemplo, pode ser reduzido com injeções regulares de heparina, uma substância que ajuda a dissolver coágulos. É possível prevenir infecções limpando bem os equipamentos ligados aos corpos dos astronautas. Já a atrofia pode ser evitada aplicando choques elétricos de baixa intensidade nos músculos, para mantê-los devidamente tonificados. Mas ninguém sabe quão bem tudo isso funcionaria na prática, nem como os astronautas se sentiriam ao despertar.

Não é agradável voltar da hibernação. Os animais que a praticam costumam acordar extremamente cansados, tendo a necessidade de voltar a dormir logo em seguida. No habitáculo da SpaceWorks, a estratégia seria aumentar a temperatura gradualmente e cortar aos poucos o fornecimento do RhinoChill. O processo seria ainda mais lento do que o resfriamento, podendo levar até oito horas.

Mas, mesmo que todos os aspectos fisiológicos sejam controlados, a questão psicológica continuará uma incógnita. Até hoje, todos os humanos submetidos à hibernação forçada estavam muito doentes, à beira da morte. Não dá para saber como um astronauta saudável e plenamente lúcido reagiria ao processo. Só mesmo testando na prática. E há um grande incentivo para isso. Com a hibernação, viagens espaciais longas se tornariam mais viáveis – e a humanidade poderia ir mais longe.

A economia de recursos

Dependendo da posição da Terra e de Marte em suas trajetórias em torno do Sol, a distância entre os dois planetas varia de 55 a 401 milhões de quilômetros. Se iniciada no momento certo, quando os planetas estão mais próximos um do outro, a ida levaria seis a oito meses. Somando o tempo na superfície do planeta mais o tempo da volta, uma missão poderia levar quase dois anos. Isso significa que a nave precisaria levar grande quantidade de combustível e suprimentos – e pesaria no mínimo 300 toneladas, contra as 120 toneladas das missões à Lua. E é aí que a hibernação entra. Ela permite viajar com muito menos coisas, em naves bem menores e mais leves.

Na Estação Espacial Internacional, os astronautas dormem em cabines com sacos de dormir presos às paredes. Não é nenhum luxo. Mas parece uma mansão perto do “habitáculo” imaginado pela SpaceWorks, que é 75% menor, pesa 50% a menos, e também gasta menos energia: precisa de apenas 30 kW para se manter, contra 50 kW das cabines da ISS. Além disso, seu consumo de oxigênio é 75% menor, e o de água é 50% mais baixo.

Essas contas batem com as estimativas da European Space Agency (ESA), que em 2018 publicou um artigo sobre hibernação espacial. Segundo a agência, o uso dessa técnica numa missão a Marte reduziria em 42,5% a quantidade total de suprimentos necessários e também ajudaria a proteger os astronautas da radiação cósmica, que pode causar câncer e é um problema sério em missões longas. “Estudos em animais mostraram que a hibernação aumenta a proteção contra radioatividade”, afirma a ESA. Isso supostamente acontece porque a hibernação desacelera a reprodução celular (que é vulnerável a mutações causadas por radiação).   

A SpaceWorks se diz pronta. “Poderíamos começar a operar em pouco tempo, enviando missões para Marte com quatro a seis integrantes”, afirma John Bradford. A empresa jura que seu sistema de hibernação poderia manter seis pessoas no espaço por até 900 dias com apenas 1,6 tonelada de alimentos e medicamentos, contra as 13,1 toneladas necessárias numa cápsula comum. Ela também estuda cenários ainda mais radicais. Em 2015, apresentou um protótipo de 10×8,5 metros, que seria capaz de transportar 48 astronautas numa eventual missão de colonização.

Mas a Nasa vê a ideia com cautela. Em 2015, o biólogo Yuri Griko, que dirige o departamento de biociências da agência, pediu para fazer uma experiência (ele queria fazer voos experimentais com animais em hibernação), e não obteve autorização. Em 2016, a Nasa assinou um novo contrato com a SpaceWorks para que a empresa continue as pesquisas – mas não permitiu que ela realizasse um teste de hibernação forçada em porcos, como desejava. Ou seja: a hibernação espacial vai demorar. Mas pode se tornar realidade um dia. E atravessar o Sistema Solar sem sentir, com a leveza de quem acaba de acordar, terá deixado de ser apenas um sonho.