Trajes Espaciais


Norma Teresinha Oliveira Reis (normareis@mec.gov.br)

Vimos que o ambiente espacial é um lugar hostil, devido a fatores como radiação nociva (raios gama, raios cósmicos, entre outros), grande variação de temperatura – de muito tórrido para muito gelado – tempestades solares, lixo espacial, dificuldades de movimentação devido à força de gravidade reduzida, entre outros. Além disso, há o desafio das grandes pressões (forças “g”) que os astronautas experimentam na fase de lançamento, quando é precisoque o foguete vença a resistência da atmosfera para chegar ao espaço, e na fase de reentrada, quando é necessário vencer essa mesma resistência atmosférica, para retornar ao planeta após o término da missão.

Chegar ao espaço é um exercício de força bruta. É preciso potência suficiente, geralmente adquirida por meio de foguetes, para acelerar o veículo até sua órbita. Diferente de aviões, as naves espaciais chegam ao espaço em trajetória vertical, então precisam de aceleração maior que 1 g, uma vez que elas dependem somente de potência, não de elevação (como os aviões), para chegar ao espaço. Atualmente, há alguns veículos espaciais que chegam ao espaço em uma trajetória semelhante a de um avião, mas ainda são pouco comuns. A trajetória de saída do foguete é geralmente muito acentuada. O veículo ultrapassa todas camadas da atmosfera antes de atingir altas velocidades, tática que minimiza tanto o aquecimento aerodinâmico quando o arraste (Fonte: NASA – http://www.nasa.gov/pdf/695726main_ComingHome-ebook.pdf).

Fig. 1 - Lançamento do ônibus espacial Atlantis. Crédito: NASA

Fig. 1 – Lançamento do ônibus espacial Atlantis. Crédito: NASA

Nesses momentos, que duram cerca de 9 minutos, os astronautas sentem o seu peso aumentado várias vezes. Para resistir a essa pressão, os astronautas realizam uma série árdua de treinamentos em água e em solo. Embora não sejam atletas, os astronautas precisam ter ótimas condições de saúde e condicionamento físico. Saiba mais sobre o treinamento de astronautas, clicando aqui.Você sabia? Que nos ônibus espaciais da NASA, hoje “aposentados”, os astronautas suportavam uma pressão de 3 g, durante o lançamento? E que na reentrada da nave Apollo 17, os astronautas experimentaram uma força de 7 g?

E você sabia que a reentrada é o momento mais crítico, mais perigoso de uma missão espacial? Nas palavras do astronauta brasileiro Marcos Pontes, é o momento em que “a morte aperta sua mão”… Veja na imagem abaixo diferentes modelos de cápsula espacial que foram projetadas para que se chegasse a um modelo adequado para o envio dos primeiros astronautas da NASA, pelo projeto Mercury (cápsulas para apenas um tripulante).

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Fig. 2 – Primeiros projetos de veículos espaciais. Um corpo ovalado produz uma onda de choque na frente do veículo, que o protege de aquecimento excessivo. Como resultado, veículos com esse formato ficam menos aquecidos que veículos pontudos. A imagem da direita, abaixo, corresponde ao projeto para a cápsula Mercury. A ideia desses projetos é gerar o menor aquecimento possível, pelo contato com a atmosfera. Note como na imagem da direita, abaixo, reduz-se consideravelmente a área de contato, reduzindo a resistência. Fonte: NASA.

Confira esse vídeo gravado no interior da nave Apollo 11, durante a reentrada na atmosfera.

Os trajes espaciais protegem os astronautas nas diferentes fases da missão. Cada momento da missão possui necessidades específicas, portanto a vestimenta utilizada em cada momento é também diferenciada. Basicamente, uma missão espacial à órbita baixa da Terra se divide em quatro momentos: a) lançamento; b) permanência em órbita; c) atividade fora da nave (quando necessário); d) reentrada na atmosfera. Vejamos o tipo de vestimenta utilizada para cada um desses momentos.

  1. Durante lançamento e reentrada: ao longo da história da Astronáutica, houve mudanças no traje. No início da era espacial, os astronautas usavam capacete e macacão parcialmente pressurizados, com paraquedas acoplado. A roupa inclui aparelho de comunicações, luvas e botas, além de oferecer proteção contra exposição em situações de emergência, em que os tripulantes precisam saltar de paraquedas. A roupa possui bolhas internas que são preenchidas com oxigênio da nave. Essas bolhas se inflam automaticamente quando a cabine sofre despressurização. Elas também podem ser infladas manualmente durante a reentrada, para impedir que o astronauta desmaie. Se a roupa não exercesse pressão sobre o abdômen e as pernas, o sangue se acumula na parte inferior do corpo e a pessoa desmaiaria no retorno da microgravidade para a atmosfera. Com o êxito dos ônibus espaciais, as missões se tornaram mais rotineiras, e os astronautas pararam de usar trajes pressurizados durante o lançamento. Em vez disso, passaram a usar apenas 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. Após uma revisão desse acidente, a NASA começou a exigir que todos os astronautas, novamente, usassem roupas pressurizadas no lançamento e na reentrada. Esses trajes laranja, eram pressurizados e equipados com aparelhos de comunicações, capacete, botas, luvas, paraquedas e preservador de vida inflável. Tais trajes são projetados para uso emergencial – caso a cabine sofra despressurização ou os astronautas tenham de ser ejetados em alta altitude, durante lançamento e reentrada.
Astronautas da missão Challenger que causou a morte de sete astronautas durante o lançamento. Fonte: NASA

Fig. 3 – Traje leve utilizado na missão Challenger, na qual sete astronautas morreram em explosão logo após o lançamento. Fonte: NASA

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Fig. 4 – Os trajes espaciais usados durante o lançamento e a reentrada, após o acidente com o ônibus espacial Challenger, da NASA. Eles já eram usadas nos primeiros tempos da exploração espacial tripulada. Fonte: NASA

  1. Em órbita, no interior da nave espacial ou da estação espacial: a nave espacial possui oxigênio, pressurização e temperatura ambiente, portanto os astronautas vestem roupas comuns, como na Terra. Eles usam calças, camisas, bermudas confortáveis. Os materiais de cada componente da roupa são projetados para retardar fogo. Na parte exterior dos trajes há bolsos para armazenar canetas, lápis, cadernos, óculos de sol, tesoura e outros.  Veja no vídeo abaixo como os astronautas vestem roupas comuns quando estão na nave ou na estação espacial.
  1. Em atividade fora da nave espacial (atividade extra veicular): eles vestem roupas pesadas e cheias de recursos. O traje é praticamente uma nave espacial individual, pois com ela o astronauta pode ficar algum tempo desvinculado da nave principal, realizando reparos em peças de satélites e outras atividades. Por isso, são chamadas Unidades de Mobilidade Extra veicular (em inglês, Extravehicular Mobility Unit – EMU). Vimos que no espaço não há oxigênio nem pressão atmosférica, além de temperaturas extremas, então o traje espacial precisa oferecer proteção contra essas condições. Esses trajes protegem os astronautas contra radiação nociva, micro meteoroides e outras ameaças. Para isso, eles precisam ser bastante resistentes. Além disso, devem manter a circulação do oxigênio em seu interior e propiciar boa comunicação com a nave espacial e outros colegas, bem como permitir a mobilidade necessária para as atividades fora da nave espacial. Basicamente, trata-se de uma roupa pressurizada que o astronauta utiliza para sair da nave espacial. Esse traje pesa cerca de 45 kg e somente é utilizado para atividades fora da nave. Essa roupa parece uma cebola, pois conta com 14 camadas de proteção! Lembrando, o espaço é um ambiente hostil repleto de perigos como radiação e pequenos meteoroides. Uma simples lasquinha de lixo espacial viajando a velocidades altíssimas pode colocar em risco a vida de um astronauta. Então, eles precisam de um traje bastante resistente para poder realizar suas atividades fora da nave espacial. As camadas mais internas compreendem sistemas de resfriamento a líquido e ventilação. Primeiro, há um forro de nylon sobre o qual se encontra uma camada de tecido de elastano atado com tubos plásticos. Em seguida, há uma camada com bolha de pressão de nylon revestido de uretano e uma camada de tecido para conter a pressão. Por cima da bolha e da camada de retenção, há outras camadas para proteger contra micro meteoroides e calor.
As diversas camadas de um traje espacial usado em atividades fora da nave espacial. Fonte: NASA

Fig. 5 – As diversas camadas de um traje espacial usado em atividades fora da nave espacial. Fonte: NASA

Vamos explorar as partes da roupa utilizada para atividade extra veicular:

  1. Sistema de sobrevivência principal (Primary Life Support System – PLSS): é uma unidade que parece uma mochila que o astronauta carrega nas costas. Contém suprimento de oxigênio, equipamento para remoção de dióxido de carbono, sistema de alerta, energia elétrica, equipamento de resfriamento, equipamento de ventilação, maquinário e rádio.
Fig. 5 - Sistema de sobrevivência principal do traje para atividades extraveiculares. Abriga os principais sistemas para sobrevivência do astronauta. Fonte: NASA

Fig. 6 – Sistema de sobrevivência principal do traje para atividades extraveiculares. Abriga os principais sistemas para sobrevivência do astronauta. Fonte: NASA

  1. Módulo de exibição e controles (Display and Control Module – DCM): módulo de controle que fica no peito do astronauta, na parte da frente do traje. Contém todos os controles, um mostrador digital, interfaces elétricas, líquidos e gases. Essa unidade também possui a válvula principal de depuração para uso com o segundo compartimento de oxigênio.
  2. Cabos elétricos (MEU Electrical Hanrness – EEH): cabos usados dentro da roupa, que oferece conexões de bioinstrumentação e comunicações para o sistema de sobrevivência principal (PLSS).
  3. Unidade secundária de oxigênio (SOP): dois tanques de oxigênio com um suprimento combinado de 30 minutos, válvula e reguladores. Essa unidade é acoplada à base do PLSS. Pode ser removida do PLSS para facilitar a manutenção.
  4. Cordão umbilical de serviço e resfriamento (Service and Cooling Umbilical – SCU): conecta o sistema de apoio da câmara pressurizada da nave espacial ao traje, para fornecer apoio ao astronauta antes da atividade fora da nave espacial e para oferecer capacidade de recarregamento em órbita ao PLSS. Essa unidade contém linhas para energia, comunicações, recarga de oxigênio e água, e drenagem de água. A unidade conserva suprimentos do PLSS durante a preparação das atividades extra veiculares.
  5. Bateria: fornece energia elétrica para o traje espacial durante a atividade extra veicular. É recarregável em órbita.
  6. Cartucho de controle de substâncias tóxicas (Contaminant Control Cartridge – CCC): unidade que limpa a atmosfera do traje de substâncias tóxicas com um sistema integrado de hidróxido de lítio, carvão vegetal ativado e um filtro. Essa unidade é substituível em órbita.
  7. Torso superior rígido (Hard Upper Torso – HUT): parte superior da unidade, composto de proteção de fibra de vidro rígida. Fornece suporte estrutural para montar o PLSS, o DCM, mangas, capacete, o recipiente para líquidos da roupa, EEH, e a parte superior do fecho de cintura. Essa parte superior do macacão também possui recursos para a montagem de uma pequena caixa de ferramentas.
  8. Braços (esquerdo e direito): juntas e rolamentos para ombros, parte superior do braço, juntas para cotovelos e local de acoplamento de luvas.
  9. Luvas para atividade extra veicular (esquerda e direita): rolamento e desconexão para pulso, junta para pulsos e dedos. As luvas possuem argolas para conectar amarras/cintos para prender pequenas ferramentas e equipamentos. Geralmente, os tripulantes também vestem luvas confortáveis de tecido fino embaixo das luvas de atividade extra veicular.
Fig. 6 - Parte de baixo e de cima do traje para atividades extraveiculares.

Fig. 7 – Parte de baixo e de cima do traje para atividades extraveiculares.

  1. Capacete: bolha de pressão de plástico com anel de desconexão para pescoço e almofada de distribuição de ventilação. O capacete possui uma válvula de expurgo de reserva para uso com a unidade secundária de oxigênio para remover dióxido de carbono expirado.
  2. Roupa com refrigeração a água e ventilação (LCVG): trata-se de um macacão comprido usado dentro da câmara de pressurização. Possui tubos com líquidos de refrigeração, tubos de ventilação de gases, e múltiplos conectores de água e gás, para acoplamento ao PLSS por meio do HUT.
  3. Fralda de absorção máxima (MAG): trata-se de uma fralda tamanho adulto com material extra absorvente, para coleta de urina.
  4. Visor extra veicular (EVA): trata-se de uma unidade contendo um visor metálico dourado para filtrar raios solares com cobertura metálica de ouro, um visor transparente de plástico anti-impacto de proteção contra impacto térmico, e blindagens ajustáveis tipo persiana que se conectam sobre o capacete. Além disso, quatro pequenas lâmpadas são montadas sobre a cabeça. Pode ser adicionada uma câmera de TV e um transmissor.
  5. Recipiente de bebida do macacão (In-Suit Drink Bag – IDB): bolsa plástica com água inserida no interior do HUT. Um tubo que sai do capacete funciona como canudo.
  6. Aparelho de comunicações (Communications Carrier Assembly – CCA): touca de tecido com fones de ouvido internos e um microfone para uso com o rádio do traje.
  7. Placa de adaptação da escotilha (Airlock Adapter Plate – AAP): recurso para montagem e armazenamento do traje no interior da escotilha e para uso como um auxiliar para vestir o traje.
  8. Torso inferior do macacão (Lower Torso): calça do traje espacial, botas e a parte de baixo do fecho da cintura. A parte de baixo também tem um rolamento na cintura para que o corpo possa girar e se movimentar, bem como anéis tipo “D” para acoplamento ao cabo de sobrevivência.

Confira no vídeo abaixo como os astronautas vestem a roupa para atividades fora da nave espacial.

Confira abaixo uma matéria sobre os novos trajes espaciais da NASA, para atividade extraveicular.

Novo traje espacial da NASA 

Extraído do sítio Brazilianspace: http://brazilianspace.blogspot.com.br/2013/01/conheca-o-novo-traje-espacial-da-nasa.html

Branco e verde-limão, o novo traje espacial da NASA parece ter sido inspirado nas vestes de um famoso astronauta: Buzz Lightyear, da animação “Toy Story”.

Apesar da semelhança, a agência espacial americana não confirma de onde veio a ideia para a concepção do protótipo do traje.

O estilo da roupa, porém, é apenas um de seus aspectos que chama a atenção. As novidades do conjunto, na verdade, representam o maior salto na tecnologia de trajes espaciais desde 1998.

Flexível, o protótipo batizado de Z-1 foi desenhado para que os astronautas façam manobras de maneira mais confortável e tenham maior habilidade ao caminhar.

O traje usado atualmente pela NASA para caminhadas no espaço, conhecido como EMU (unidade extraveicular de mobilidade, em inglês), foi desenhado para a construção da Estação Espacial Internacional. Uma versão anterior da roupa, porém, foi usada nas missões Apollo.

O objetivo agora era produzir uma roupa mais versátil que pudesse enfrentar qualquer missão. E, para onde quer que os astronautas possam ser enviados no futuro –como Marte–, a agência queria ter a certeza de que eles estarão protegidos contra a radiação, por exemplo.

Não há uma data para a estreia do Z-1, mas ele poderá ser usado a partir de 2015.

Astronauta vestindo o novo traje para atividades extraveiculares, da NASA. O modelito pesa somente 75 kg. Fonte: NASA

Fig. 8 – Astronauta vestindo o novo traje para atividades extraveiculares, da NASA. O modelito pesa somente 75 kg. Fonte: NASA

COMO VESTIR

Uma das mudanças inclui a maneira de vestir o traje –é preciso abrir a parte de trás do capacete e entrar por ali.

Até então, os trajes da NASA eram divididos em duas peças, enquanto os russos já usam a entrada pelo capacete desde 1977.

Isso resolve alguns dos problemas enfrentados pelos astronautas. Um deles é o uso de câmaras de ar comprimido para despressurização, um processo exaustivo. No entanto, com a nova “porta” de entrada e saída, a roupa pode ser fixada na parte de fora da espaçonave e o astronauta pode simplesmente entrar no traje ou sair dele.

Para testar a performance do traje, a NASA levou astronautas para o deserto, onde eles executaram ações similares às que podem ser feitas no espaço, como coletar pedras no solo.

Um problema, porém, foi detectado: seu peso. O novo protótipo pesa cerca de 72 kg, contra 45 kg do modelo atual. Mesmo em Marte, onde a gravidade é um terço da Terra, esses quilinhos a mais podem fazer diferença.

Confira abaixo, a comparação do traje atual com o futuro.

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Fig. 9 – A evolução do traje dos astronautas. Texto em espanhol. Fonte: NASA

CURIOSIDADES

Conheça um pouco do traje usado pelos primeiros cosmonautas russos.

Conheça um pouco do traje que os astronautas da missão Apollo, que levou astronautas para pisar na Lua, utilizavam.

Roupa dos astronautas que pisaram na Lua, pela missão Apollo. Fonte: NASA

Fig. 11 – Roupa dos astronautas que pisaram na Lua, pela missão Apollo. Fonte: NASA

Agora, veja nessa imagem, as partes do traje, em espanhol. Clique na imagem para ler mais de perto as explicações sobre cada parte.

Traje espacial traducido 1

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