20 Anos de Ciência na Estação Espacial Internacional

Nas últimas duas décadas, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) conduziram a ciência de uma maneira que não pode ser feita em nenhum outro lugar. Orbitando cerca de 250 milhas acima da Terra, a ISS é o único laboratório disponível para pesquisas de microgravidade de longa duração.

Durante os últimos 20 anos, a estação espacial apoiou inúmeras descobertas, inovações científicas, oportunidades únicas e avanços históricos. Esta pesquisa não apenas nos ajuda a explorar mais longe no espaço, mas também beneficia a vida na Terra.

A seguir estão os principais avanços científicos alcançados durante 20 anos de presença humana na ISS.

Pesquisa de Doenças Fundamentais

Doenças de Alzheimer e Parkinson, câncer, asma e doenças cardíacas – se alguma dessas condições afetou sua vida, a pesquisa da estação espacial também afetou você. A pesquisa de microgravidade forneceu novos insights para os cientistas que estudam essas doenças. Sem a interferência da gravidade da Terra, os pesquisadores de Alzheimer estudaram aglomerados de proteínas que podem causar doenças neurodegenerativas. Pesquisadores de câncer estudaram o crescimento de células endoteliais que ajudam a fornecer sangue ao corpo – sangue que os tumores precisam para se formar. As células cultivadas na ISS crescem melhor do que as da Terra e podem ajudar a testar novos tratamentos contra o câncer. A pesquisa da Agência Espacial Européia ajudou no desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico que quantificam a inflamação das vias aéreas – ferramentas que não apenas ajudam no diagnóstico de voos espaciais, mas também possuem aplicações na Terra para diagnosticar condições semelhantes, como a asma.

Descoberta de chamas frias que queimam constantemente

Quando os cientistas queimaram gotículas de combustível no estudo do Experimento de Extinção de Chamas (FLEX), algo inesperado ocorreu. Uma gota de combustível de heptano pareceu se extinguir, mas na verdade continuou a queimar sem uma chama visível. O fogo se apagou duas vezes — uma com e outra sem chama visível. Esta é a primeira vez que os cientistas observaram grandes gotículas de combustível heptano que tinham modos duplos de combustão e extinção. O segundo estágio foi sustentado pelo que é conhecido como liberação de calor químico de chama fria. Quando pensamos em fogo, normalmente pensamos em calor, mas chamas especiais criadas a bordo da ISS mantêm as coisas um pouco mais frias.

A remoção da gravidade dos estudos de combustão permite explorar os princípios básicos das chamas. Chamas frias foram produzidas na Terra, mas elas rapidamente se apagam. Na ISS, chamas frias podem queimar por minutos, dando aos cientistas uma oportunidade melhor de estudá-las. As chamas típicas produzem fuligem, dióxido de carbono e água. Chamas frias produzem monóxido de carbono e formaldeído. Aprender mais sobre o comportamento dessas chamas quimicamente diferentes pode levar ao desenvolvimento de veículos mais eficientes e menos poluentes e pode fornecer definição e direção para testes de supressão de incêndio em larga escala e seleção do supressor de incêndio para veículos de exploração de tripulação de próxima geração.

Novos sistemas de purificação de água

A reciclagem eficiente de águas residuais na estação espacial reduz a necessidade de fornecer água por meio de missões de reabastecimento. À medida que viajamos mais profundamente no espaço, o reabastecimento seria inatingível, tornando esses sistemas uma necessidade. O Sistema de Recuperação de Água JEM (JWRS) gera água potável a partir da urina. No passado, em espaçonaves tripuladas, urina e águas residuais eram coletadas e armazenadas, ou expelidas ao mar. Para missões espaciais de longo prazo, no entanto, o abastecimento de água pode se tornar um fator limitante.

Além disso, muitas pessoas ao redor do mundo não têm acesso à água potável. As áreas de risco podem ter acesso a sistemas avançados de filtragem e purificação por meio de tecnologia desenvolvida para a ISS. O Sistema de Recuperação de Água da estação purifica e filtra a água da estação, recuperando e reciclando 93% da água que os astronautas usam no espaço.

Desenvolvimento de medicamentos

Experimentos de crescimento de cristais de proteína realizados a bordo da ISS forneceram informações sobre vários tratamentos de doenças, de câncer a doenças das gengivas. Estudar proteínas humanas cristalizando-as nos ajuda a aprender mais sobre nossos corpos e possíveis tratamentos para doenças. Um dos resultados mais promissores desses experimentos da estação veio do estudo de uma proteína associada à Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), uma doença genética incurável. Um tratamento para DMD baseado nesta pesquisa está em ensaios clínicos. Outra investigação, PCG-5, procurou desenvolver o anticorpo terapêutico Keytruda ^® em uma forma cristalina mais uniforme. O objetivo era melhorar o medicamento para que ele pudesse ser administrado por injeção em oposição ao tratamento IV.

Combate a atrofia muscular e a perda óssea

Os estudos espaciais contribuíram muito para nosso conhecimento sobre perda óssea e muscular em astronautas – e como mitigar esses efeitos. O conhecimento adquirido também se aplica às pessoas na Terra que lidam com doenças como a osteoporose. O efeito da microgravidade nos ossos e músculos oferece oportunidades únicas de pesquisa. Os cientistas desenvolveram uma rotina de exercícios e um regime de dieta que reduz significativamente a perda óssea e muscular que os astronautas experimentariam durante suas estadas na estação.

Compreender como mitigar os efeitos da microgravidade nos ossos e músculos é importante para futuras explorações nos ambientes de gravidade parcial da Lua e de Marte. Na Terra, a atrofia óssea e muscular ocorre devido ao envelhecimento normal, estilos de vida sedentários e doenças. Estudar essas perdas na microgravidade pode nos ajudar a entendê-las melhor e potencialmente criar tratamentos para as pessoas na Terra.

Compreendendo como o corpo muda na microgravidade

Quando os humanos vão para Marte, precisamos saber quais desafios enfrentamos. Estadias de longo prazo a bordo da estação espacial revelaram maneiras inesperadas pelas quais o corpo humano muda em microgravidade. Alguns astronautas, por exemplo, desenvolveram inesperadamente alterações na visão, agora conhecidas como Síndrome Neuro-Ocular Associada a Voos Espaciais (SANS). Depois de ajudar a descobrir o problema, a pesquisa da estação espacial serviu como uma plataforma para entender melhor o SANS.

O Twins Study da NASA comparou o astronauta Scott Kelly durante seu ano no espaço com seu irmão gêmeo Mark Kelly. Ele forneceu insights sobre as muitas maneiras pelas quais os voos espaciais de longo prazo afetam o corpo humano. Os resultados mostraram que a expressão genética de Scott mudou e seu corpo reagiu adequadamente às vacinas enquanto estava no espaço.

Cultivando alimentos em microgravidade

A capacidade de cultivar alimentos suplementares pode ajudar os humanos a explorar mais longe da Terra. Muitas técnicas para o cultivo de plantas foram exploradas a bordo da estação espacial para se preparar para essas missões. Em 10 de agosto de 2015, os astronautas provaram sua primeira salada cultivada no espaço e os astronautas agora estão cultivando rabanetes no espaço. Oito tipos de folhas verdes foram cultivadas nas instalações do Veggie para os astronautas comerem, ajustando as melhores técnicas.

Novas soluções para regar, iluminar e cultivar plantas precisam ser testadas para criar uma cultura alimentar em microgravidade. O ISS serviu como plataforma para realizar esses testes e verificar quais condições permitem que as plantas cresçam com mais eficiência.

Impressão 3D em microgravidade

O primeiro item foi impresso em 3D na ISS em 2014. Desenvolvida pela Made in Space, a impressora produziu dezenas de peças que os pesquisadores analisaram e compararam com as feitas no solo. A análise revelou que a microgravidade não teve efeitos significativos no processo, demonstrando que uma impressora 3D funciona normalmente no espaço. Experimentos posteriores usaram plástico reciclado para imprimir objetos. A BioFabrication Facility deu pequenos passos para imprimir órgãos e tecidos humanos em microgravidade, usando camadas ultrafinas de biotinta.

Testar impressoras na ISS abre caminho para futuras missões espaciais serem mais independentes da Terra. Os itens necessários podem ser impressos em 3D em vez de enviados da Terra e transportados durante toda a jornada. O uso de material reciclado para impressão poderia fazer uso de material que, de outra forma, ocuparia espaço de armazenamento limitado em missões de longa duração.

Resposta a desastres naturais

Com as imagens da câmera portátil da tripulação como componente principal, a estação tornou-se um participante ativo na coleta de dados orbitais para apoiar as atividades de resposta a desastres nos EUA e no exterior. Os astronautas tiram imagens de desastres como tempestades e incêndios ao longo de sua progressão, documentando a cobertura de nuvens, inundações e mudanças na terra. O sensor de imagem de raios montado na ISS também detecta a distribuição e variabilidade de raios para melhorar a previsão de tempo severo. Esses dados permitem respostas mais informadas a desastres de uma perspectiva que não pode ser obtida na Terra.

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