Celebrando 20 Anos de Ciência Revolucionária na Estação Espacial Internacional

Nas últimas duas décadas, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional (EEI) conduziram ciência de uma forma que não pode ser feita em nenhum outro lugar. Orbitando cerca de 400 km acima da Terra, a EEI é o único laboratório disponível para pesquisa de microgravidade de longa duração.

Durante os últimos 20 anos, a estação espacial apoiou numerosas 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, os principais avanços científicos alcançados durante 20 anos de presença humana na EEI.

Pesquisa Fundamental de Doenças

Doenças de Alzheimer e Parkinson, câncer, asma e doenças cardíacas — se alguma dessas condições impactou sua vida, a pesquisa da estação espacial também o afetou. A pesquisa em microgravidade forneceu novos insights para cientistas que estudam essas doenças. Sem a interferência da gravidade da Terra, pesquisadores de Alzheimer estudaram aglomerados de proteínas que podem causar doenças neurodegenerativas. Pesquisadores de câncer estudaram o crescimento de células endoteliais que ajudam a suprir sangue no corpo — sangue que tumores precisam para se formar. Células cultivadas na EEI crescem melhor que as da Terra e podem ajudar a testar novos tratamentos para câncer. Pesquisa da Agência Espacial Europeia ajudou no desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico que quantificam inflamação das vias aéreas — ferramentas que não apenas ajudam em diagnósticos de voos espaciais, mas também têm aplicações na Terra para diagnosticar condições similares, como asma.

Descoberta de Chamas Frias de Queima Estável

Quando cientistas queimaram gotículas de combustível no estudo do Experimento de Extinção de Chama (FLEX), algo inesperado ocorreu. Uma gotícula de combustível heptano parecia extinguir, mas na verdade continuava a queimar sem chama visível. O fogo se apagou duas vezes — uma com e outra sem chama visível. Esta é a primeira vez que 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, tipicamente pensamos em calor, mas chamas especiais criadas a bordo da EEI mantêm as coisas um pouco mais frias.

Remover a gravidade de estudos de combustão permite a exploração dos princípios básicos das chamas. Chamas frias foram produzidas na Terra, mas elas rapidamente tremem e se apagam. Na EEI, chamas frias podem queimar por minutos, dando aos cientistas uma melhor oportunidade de estudá-las. 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 poderia 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 tripulada de próxima geração.

Novos Sistemas de Purificação de Água

Reciclar eficientemente águas residuais na estação espacial reduz a necessidade de fornecer água através de missões de reabastecimento. À medida que viajamos mais fundo no espaço, o reabastecimento seria inalcançável, tornando esses sistemas uma necessidade. O Sistema de Recuperação de Água JEM (JWRS) gera água potável a partir de urina. No passado, em naves tripuladas, urina e águas residuais eram coletadas e armazenadas, ou lançadas ao espaço. Para missões espaciais de longo prazo, no entanto, o suprimento de água poderia se tornar um fator limitante.

Além disso, muitas pessoas ao redor do mundo não têm acesso a água limpa. Áreas de risco podem ganhar acesso a sistemas avançados de filtração e purificação através de tecnologia desenvolvida para a EEI. 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 proteínas conduzidos a bordo da EEI forneceram insights em numerosos tratamentos de doenças, do câncer à doença gengival. Estudar proteínas humanas cristalizando-as nos ajuda a aprender mais sobre nossos corpos e potenciais tratamentos de doenças. Um dos resultados mais promissores desses experimentos na estação veio do estudo de uma proteína associada à Distrofia Muscular de Duchenne (DMD), um distúrbio genético incurável. Um tratamento para DMD baseado nesta pesquisa está em ensaios clínicos. Outra investigação, PCG-5, buscou cultivar o anticorpo terapêutico Keytruda® em uma forma cristalina mais uniforme. O objetivo era melhorar o medicamento para que possa ser administrado por injeção em vez de tratamento IV.

Combatendo Atrofia Muscular e Perda Óssea

Estudos espaciais contribuíram grandemente para nosso conhecimento de perda óssea e muscular em astronautas — e como mitigar esses efeitos. O conhecimento adquirido também se aplica a pessoas na Terra lidando com doenças como osteoporose. O efeito da microgravidade em ossos e músculos fornece oportunidades únicas para pesquisa. Cientistas desenvolveram uma rotina de exercícios e regime de dieta que reduzem significativamente a perda óssea e muscular que os astronautas experimentariam durante suas estadias na estação.

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

Entendendo Como o Corpo Muda na Microgravidade

Quando humanos forem para Marte, precisamos saber quais desafios enfrentamos. Estadias de longa duração a bordo da estação espacial revelaram maneiras inesperadas de como o corpo humano muda na microgravidade. Alguns astronautas, por exemplo, desenvolveram inesperadamente mudanças na visão, agora conhecidas como Síndrome Neuro-Ocular Associada a Voo Espacial (SANS). Após ajudar a descobrir o problema, a pesquisa da estação espacial serviu como plataforma para entender melhor a SANS.

O Estudo dos Gêmeos da NASA comparou o astronauta Scott Kelly durante seu ano no espaço com seu irmão gêmeo Mark Kelly, que ficou na Terra. Forneceu insights sobre as muitas maneiras pelas quais voos espaciais de longa duração afetam um corpo humano. Descobertas mostraram que a expressão gênica de Scott mudou e seu corpo reagiu apropriadamente a vacinas enquanto no espaço.

Cultivando Alimentos na Microgravidade

A capacidade de cultivar alimentos suplementares pode ajudar humanos a explorar mais longe da Terra. Muitas técnicas para cultivar plantas foram exploradas a bordo da estação espacial para preparar essas missões. Em 10 de agosto de 2015, astronautas provaram sua primeira salada cultivada no espaço e astronautas agora estão cultivando rabanetes no espaço. Oito tipos de verduras folhosas foram cultivados na instalação Veggie para astronautas comerem, ajustando as melhores técnicas.

Novas soluções para rega, iluminação e cultivo de plantas têm que ser testadas para criar uma cultura alimentar na microgravidade. A EEI serviu como plataforma para realizar esses testes e verificar quais condições permitem que as plantas cresçam mais efetivamente.

Impressão 3D na Microgravidade

O primeiro item foi impresso em 3D na EEI em 2014. Desenvolvido pela Made in Space, a impressora produziu dezenas de peças que 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 Instalação de Biofabricação deu pequenos passos em direção à impressão de órgãos e tecidos humanos na microgravidade, usando camadas ultrafinas de bioink.

Testar impressoras na EEI pavimenta o caminho para futuras missões espaciais serem mais independentes da Terra. Itens necessários poderiam ser impressos em 3D em vez de enviados da Terra e transportados por toda a jornada. Usar material reciclado para impressão poderia aproveitar material que de outra forma ocuparia espaço limitado de armazenamento em missões de longa duração.

Resposta a Desastres Naturais

Com imagens de câmera portátil da tripulação como componente central, a estação tornou-se uma participante ativa na coleta de dados orbitais para apoiar atividades de resposta a desastres tanto nos EUA quanto no exterior. Astronautas tiram fotos de desastres como tempestades e incêndios ao longo de sua progressão, documentando cobertura de nuvens, inundações e mudanças no terreno. O Sensor de Imagem de Relâmpagos montado na EEI também detecta a distribuição e variabilidade de relâmpagos 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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