No início de Março de 2016 o astronauta Scott Kelly regressou à Terra após bater o recorde americano de permanência contínua no espaço – 340 dias. O objectivo da sua missão na Estação Espacial Internacional era compreender melhor a forma como o corpo humano reage e se adapta ao ambiente espacial agressivo. O estudo espera reduzir tais riscos a fim de se preparar para missões de pesquisa tripuladas à Lua, possivelmente a asteroides e eventualmente missões a Marte. Aqui discutimos como o corpo responde ao ambiente espacial, que problemas surgem nele e como podemos lidar com eles.
As implicações das viagens espaciais para a saúde
Singer David Bowie escreveu “Space Oddity” descrevendo as experiências do astronauta Major Tom: “Eu estou flutuando de uma maneira muito peculiar”. Na verdade, a principal diferença entre o espaço e a Terra é que no espaço quase não há gravidade, causando uma sensação de ausência de peso, resultando na nave ou estação espacial na qual o astronauta está para estar em queda livre em direção ao centro da Terra. A queda livre é o movimento de um corpo onde a gravidade é a única força que age sobre ele. Como a nave ou estação espacial está se movendo ao redor da Terra apenas com a força gravitacional exalada sobre ela (não há resistência do ar no espaço), pode-se dizer que eles estão em estado de queda livre. O motivo pelo qual eles não “caem”, mas sim se movem em um caminho circular é porque a força da gravidade é vertical à direção de sua velocidade inicial, de modo que ela afeta apenas a direção da velocidade, mas não seu tamanho.
Astronautas são treinados para as condições praticando em uma aeronave de gravidade reduzida que voa em uma rota parabólica especial. O treino ajuda-os a funcionar no espaço mas não previne os efeitos nocivos da gravidade zero sobre a saúde. Estudos em pessoas que estiveram em estações espaciais por longos períodos mostraram que alguns dos efeitos são temporários enquanto outros são mais duradouros.
A exposição de baixo peso causa síndrome de adaptação espacial (SAS) ou “doença espacial”, que é o problema mais comum em viagens espaciais. A falta de peso afecta a nossa orientação no espaço e requer que adaptemos muitos dos nossos processos fisiológicos às novas condições – principalmente processos relacionados com o nosso sistema de equilíbrio. Quando o ajuste não está completo, resulta em náuseas, tonturas, vômitos, dores de cabeça, fadiga, mal-estar geral, alucinações visuais e desorientação no espaço.
O primeiro relato de tais sintomas foi do cosmonauta soviético Gherman Titov, que completou seu vôo no final de 1961 como a quarta pessoa no espaço e a segunda, depois de Yuri Gagarin, para completar uma rotação completa da Terra. Os dados recolhidos até agora mostraram que cerca de 45% dos viajantes espaciais sofrem de doenças do espaço. Mas raramente dura mais de três dias, quando o corpo se adapta ao novo ambiente.
A exposição a longo prazo à gravidade zero causa múltiplos problemas de saúde, incluindo redistribuição de fluidos e perda de massa óssea e muscular. Com o tempo, estes efeitos podem comprometer o desempenho dos astronautas, o que pode aumentar o risco de serem prejudicados, bem como reduzir sua capacidade de absorver oxigênio, o que retarda sua atividade cardiovascular.
Redistribuição de líquidos
Fluídos, que compõem cerca de 60% do peso do corpo humano, tendem a se acumular na parte inferior do corpo quando sob a influência da gravidade, e através do curso da evolução temos desenvolvido sistemas que equilibram o fluxo sanguíneo para o coração e cérebro enquanto estamos de pé. Estes sistemas continuam a funcionar mesmo na ausência de gravidade, causando assim a acumulação de fluido na parte superior do corpo. É por isso que os astronautas têm as faces inchadas. A acumulação de fluido no olho também turva sua visão por alguns dias até que o cérebro aprenda a compensar e corrigir a imagem.
A mudança na distribuição do fluido também se reflete em problemas de equilíbrio, assim como uma perda do sentido do paladar e do olfato. Mais importante ainda, ela impulsiona uma série de efeitos sistêmicos projetados para adaptar o corpo ao novo ambiente, mas eles têm conseqüências perigosas quando do retorno à Terra. Uma delas é a “intolerância ortostática”, que é a incapacidade de ficar sem assistência por mais de dez minutos de cada vez sem desmaiar.
O fenômeno decorre em parte das mudanças na regulação da pressão arterial pelo sistema nervoso autônomo e da perda de cerca de 20% do volume de fluido sangüíneo – porque sob condições de microgravidade não é necessário que os sistemas mantenham a pressão arterial, pois o fluido corporal se espalha mais uniformemente por todo o corpo. Este efeito é amplificado quanto mais tempo estiver no espaço, mas é normalizado novamente dentro de algumas semanas após o retorno à Terra.
O coração também degenera gradualmente como resultado de ele ter que bombear menos sangue. Um músculo cardíaco mais fraco causa uma diminuição da pressão arterial e pode dificultar o fluxo de oxigénio para o cérebro.
O treino de resistência regular é essencial para manter a massa óssea e muscular em gravidade zero | Fotografia: NASA
Atrofia e osteoporose muscular
Um dos maiores efeitos da ausência de peso a mais longo prazo é a perda de massa muscular e óssea. Na ausência de gravidade não há carga de peso nos músculos das costas e das pernas, pelo que estes começam a enfraquecer e a encolher. Em alguns músculos a degeneração é rápida, e sem exercício regular os astronautas podem perder até 20% da sua massa muscular em 5-11 dias.
Devem à falta de pressão mecânica sobre o osso, a massa óssea perde-se a uma taxa de um por cento e meio em apenas um mês num ambiente de gravidade zero, em comparação com cerca de três por cento por década numa pessoa saudável num ambiente normal. A perda de massa afeta principalmente as vértebras inferiores da coluna vertebral, a articulação do quadril e o fêmur. Devido à rápida mudança na densidade, os ossos podem tornar-se quebradiços e apresentar sintomas semelhantes aos da osteoporose.
A destruição e os processos de construção dos ossos mudam quando no espaço. Na Terra, os ossos são destruídos e renovados regularmente usando um sistema bem equilibrado de células destruidoras de ossos e células construtoras de ossos. Sempre que algum tecido ósseo é destruído, novas camadas tomam o seu lugar; estes dois processos são acoplados um ao outro. No espaço, no entanto, observa-se um aumento da actividade das células destruidoras ósseas, devido à falta de gravidade, e os ossos decompõem-se em minerais que são absorvidos pelo corpo.
Estudos em ratos mostraram que após 16 dias de gravidade zero há um aumento do número de células destruidoras ósseas e uma diminuição do número de células de construção óssea, bem como uma diminuição da concentração de factores de crescimento conhecidos pela sua capacidade de ajudar a criar novo osso. O aumento dos níveis de cálcio no sangue do osso em desintegração causa uma perigosa calcificação dos tecidos moles e aumenta o potencial de formação de cálculos renais.
Astronautas mostram um aumento da actividade das células destruidoras ósseas, particularmente na área pélvica, que geralmente carrega a maior parte da carga em condições normais de gravidade. Contudo, ao contrário dos pacientes com osteoporose, os astronautas que permaneceram no espaço durante três a quatro meses, recuperam a sua densidade óssea normal após um período de dois a três anos na Terra.
Copagem com os efeitos da gravidade zero
A melhor forma de evitar os efeitos da gravidade zero é criar gravidade artificial. Até à data, os cientistas conseguiram criar gravidade apenas em condições de laboratório, utilizando campos magnéticos fortes acima dos níveis de segurança permitidos, o que, claro, não é prático em viagens espaciais. No entanto, a ficção científica utiliza frequentemente a gravidade artificial. Por exemplo, no filme “O Marciano”, a nave espacial que viaja para Marte tem uma estrutura circular rotativa que tem a gravidade no seu perímetro igual a 40 por cento do que estaria na face da Terra, que é semelhante à gravidade no Planeta Vermelho.
Drogas usadas para tratar doenças do mar, que também são resultado de padrões de movimento aos quais o corpo não está acostumado, também podem ajudar a tratar doenças do espaço, mas raramente são usadas porque o curso de adaptação natural durante os dois primeiros dias de viagem espacial é preferível ao sonolência e outros efeitos secundários causados pelas drogas.
No entanto, quando os astronautas estão usando um terno espacial, eles anti-náusea manchas porque o vômito no terno pode ser fatal. Os ternos espaciais são usados principalmente durante o lançamento e a aterrissagem, e claro, em qualquer atividade fora da nave espacial (passeios espaciais). Para permitir que a equipa se adapte às condições do espaço, as actividades fora da nave ou estação espacial normalmente não são planeadas nos primeiros dias da missão. Isto evita o perigo de vómitos no fato e os remendos são normalmente apenas para apoio.
Para reduzir e evitar alguns dos efeitos negativos da falta de gravidade nos músculos, especialmente no músculo cardíaco, a Estação Espacial Internacional está equipada com aparelhos desportivos utilizados para o treino de resistência. Cada astronauta é obrigado a realizar pelo menos duas horas de atividade física por dia, incluindo jogging em uma esteira (eles se prendem a ela com elásticos para não flutuar), andar de bicicleta estacionária e levantar pesos, contra molas, é claro. Os astronautas em missões especialmente longas usam calças que pressionam os ossos das pernas para reduzir a perda de densidade óssea.
NASA usa ferramentas computacionais avançadas para entender como melhor parar a degeneração dos músculos e ossos dos astronautas que ficam no espaço em gravidade zero. As simulações computacionais são usadas principalmente para avaliar os efeitos do exercício sobre a torção (torques) das articulações ósseas, para recomendar os regimes ideais de exercício para os astronautas.
Eficazmente, as informações coletadas por Scott Kelly durante sua longa permanência no espaço irão lançar mais luz sobre os efeitos da gravidade zero na saúde humana, e poderão ajudar a prevenir muitos dos problemas que os astronautas encontram quando retornam à Terra. Sua missão foi única em sua extensão, o que permite a investigação dos efeitos de mais longo prazo das viagens espaciais do que foi previamente testado.
Uma memória agradável: David Bowie, Space Oddity