Microgravidade, a sua saúde futura será cultivada no espaço

A órbita baixa da Terra oferece oportunidades únicas de microgravidade para a investigação e o progresso da tecnologia, assim como para desenvolver novos fármacos, através de futuros projetos espaciais.

A gravidade terrestre é a principal barreira à exploração espacial humana e à colonização espacial porque a energia necessária para retirar uma pessoa do planeta é tremenda. No entanto, entre os projetos espaciais futuros e presentes, destaca-se o aproveitamento das condições de microgravidade entre a Terra e o Espaço.

Com a ajuda de Yossi Yamin, cofundador e CEO da Space Pharma, analisaremos a importância destas condições do espaço e o seu potencial para melhorar a qualidade de vida no planeta no futuro próximo. Assim, pode usar-se a gravidade (ou a sua ausência) para a inovação médica, farmacêutica ou biotecnológica, entre muitas outras áreas. 
Teremos indústria pesada no Espaço?

O que é a microgravidade?

Yossi Yamin explica que a microgravidade é uma “condição na qual as pessoas ou os objetos estão sem peso”. Formalmente, há gravidade, mas o campo gravitacional efetivo é suficientemente frágil para que os corpos se encontrem num fenómeno chamado “queda livre”. Os poucos astronautas que a experimentaram, descrevem uma sensação de “queda em todas as direções”. 

O fascinante deste fenómeno é o comportamento da matéria perante a ausência de gravidade forte. Por exemplo, a Estação Espacial Internacional está situada numa órbita em que há 8,7 m/s2 (sobre a Terra, 9,8 m/s2), mas orbita a tal velocidade que a aceleração centrífuga anula quase por completo a gravidade terreste. Na Estação, os líquidos caem ou derramam-se em todas as direções, formando esferas:

Imagem 1 - Esfera de Scott Kelly - Scott Kelly, astronauta, com uma esfera de líquido verde

Como eliminar a gravidade terrestre

No filme de ficção científica “Interstellar” (2014), a humanidade descobria como manipular a gravidade, mas na atualidade não se sabe se poderá ser uma possibilidade remota. Até à data, existem quatro formas de conseguir microgravidade, todas elas intensas em consumo de energia.

• Torres de queda livre. Consiste numa torre alta, dentro da qual é possível deixar cair um objeto, que experimenta condições de microgravidade. Em Bremen, na Alemanha, há uma torre do Centro de Astronáutica Aplicada e Microgravidade com 122 metros de altura interior, que permite até 9 segundos de microgravidade, graças ao uso de uma catapulta. 
• Voos parabólicos. Extraordinariamente complexos e não necessariamente baratos, estes voos consistem num avião de grandes dimensões, que acelera num ângulo próximo dos 45 graus e que “se deixa cair” de forma controlada. No seu interior, proporcionam-se condições próximas às da gravidade zero. Neste âmbito, chegaram a alcançar-se períodos de microgravidade próximos dos 24 segundos.
• Foguetes de sondagem. Ainda mais caros por causa do consumo de combustível e pela tecnologia aplicada, os foguetes de sondagem são naves não tripuladas que permitem 10 minutos de microgravidade, segundo a NASA, deixando cair um minilaboratório de uma altura impressionante.
• Estações espaciais em órbita. Seja na antiga MIR, na Estação Espacial Internacional ou na nova Tiangong, a órbita baixa da Terra é difícil de alcançar, mas permite condições de microgravidade virtualmente infinitas e sem limites temporais.

Imagem 2 - Norbert Kowalczyk

Em que é que nos ajuda a microgravidade da órbita baixa da Terra?

Como refere Yossi Yamin, “a gravidade afeta tudo na Terra, desde a forma como se ativam e desativam os nossos genes no corpo até à maneira como se forma o óxido de silício num semicondutor para a indústria dos nanochips”. A ausência de gravidade afeta de forma diferente a matéria, sendo possível “desenvolver novos materiais e produtos farmacêuticos” porque as substâncias trabalham de forma distinta. Há centenas de casos, no entanto destacamos algumas curiosidades:

• Uma panela não borbulha. Não se verifica o fenómeno de convecção, através do qual as substâncias quentes e menos densas, líquidas e gasosas, tendem a “subir”.
• As hemorragias internas não se estancam sem ser com muito esforço. Na Terra, o peso próprio do corpo facilita a drenagem interna e a coagulação. 
• O cérebro sofre uma ligeira deformação devido ao aumento da pressão intracraniana.
• O fluxo de partículas que compõem a cabeça de um fósforo em combustão é esférico no espaço.

 

Microgravidade para compreender o corpo humano

Alguns dos pontos acima referidos serviram para ajudar a compreender alguns dos mecanismos de regulação do cérebro aqui na Terra. Depois de passar 172 dias no Espaço, 12 cosmonautas russos foram submetidos a um exame cerebral chamado ressonância magnética de difusão. 

Ao comparar essa imagem com uma realizada antes de saírem do planeta, o estudo chegou a conclusões fascinantes sobre como muda a estrutura cerebral, o que confirma a descoberta de outra equipa de investigadores, um par de anos antes. Esta informação será fundamental para compreender o cérebro, os seus problemas ou doenças associadas.

Laboratórios farmacéuticos no Espaço

Imagem 3 - NASA

Uma vez que a matéria se comporta de forma diferente, o Espaço torna-se num excelente laboratório farmacêutico, capaz de facilitar processos químicos que não se verificam na superfície terrestre.

Yossi Yamin afirma que “a falta de gravidade pode ajudar a desenvolver novos materiais e produtos farmacêuticos”, ajudando, por exemplo, a cultivar cristais puros de proteínas que poderiam ser utilizadas para o desenho de medicamentos, baseado na inteligência artificial.

Isto poderá parecer muito técnico, mas “devido à difusão lenta no Espaço, um composto farmacológico poderia alterar a sua estrutura e gerar novos polimorfos”, ou seja, novas estruturas com uma composição idêntica, mas com forma distinta. Portanto, diferentes e novas propriedades farmacêuticas, que haverá que testar.

Anticorpos espaciais

Há décadas que se sabe que o sistema imunitário funciona de forma diferente sem gravidade. Formalmente, a sua eficácia baixa de forma significativa. Algo ocorre num meio de microgravidade que faz com que este sistema trabalhe de outra forma. E é precisamente isto que nos ajuda a compreender o mecanismo dos anticorpos e usar este conhecimento na Terra. 

Estudar o sistema imunitário humano num meio extremo é fundamental para anteciparmos futuras ameaças na Terra, tais como o aparecimento de super bactérias. Mas, além disso, a microgravidade mostrou-se útil para fabricar “fórmula de anticorpos de alta concentração”, refere Yossi Yamin. Na Terra, não podem sintetizar-se.

Em 2018, a Administração de Alimentos e Medicamentos (FDA) norte-americana e a NASA assinaram um acordo para explorar a possibilidade de produzir novas terapias no Espaço.

Fábricas em gravidade zero?

Na atualidade, ainda não dispomos dos recursos necessários para fabricar no Espaço, assim como para enviar recursos para a Terra, no entanto é possível que nas próximas décadas se abra esta possibilidade. Em microgravidade, não só é possível produzir melhores sistemas de anticorpos, como também novos materiais, incluindo equipamento médico e sanitário. 

Fabricar no Espaço é um sonho desde a década de 60, no entanto agora estamos perto de consegui-lo. No seu livro “Como gastar um bilião de dólares”, Rowan Hooper assinala a importância de enviar indústria pesada para o Espaço, a fim de preservar os recursos terrestres. Descobrir novos métodos de fabrico em microgravidade será um pilar importante. 

A barreira e oportunidade do Espaço

Figura 4 - Space X

Se a microgravidade é parte da solução para muitos dos desafios da humanidade, a gravidade é, sem dúvida, uma das barreiras mais complexas. Extrair matéria do planeta é complicadíssimo. Apenas poucas dezenas de pessoas conseguiram escapar à força da gravidade do planeta. E só o fizeram com enorme custo de recursos. No entanto, este aspeto está a diminuir. 

Tecnologia como os CubeSats, “um sistema modular personalizável e desenhado para permitir aos investigadores o desenvolvimento de experiências autónomas, do princípio ao fim, em órbita”, refere Yossi Yamin, tornaram mais barata a investigação espacial, tal como também aconteceu com a tecnologia de foguetes reutilizáveis. E o mecanismo SpingLaunch, um sistema de lançamento cinético, que é uma espécie de "fisga centrífuga", pode torná-lo ainda mais barato.
“Estamos à porta de um grande número de estações espaciais comerciais, minitransfers e tecnologias superiores que podem alcançar a órbita”, assinala Yossi Yamin, que põe o foco nas oportunidades decorrentes da superação da barreira gravitacional e do aproveitamento dessa força a nosso favor. “A missão da SpacePharma é simplificar o complexo processo de enviar experiências ao Espaço e fazê-lo de forma mais acessível”.

Fonte: Los proyectos espaciales futuros contemplan aprovechar la microgravedad (fundacionbankinter.org)

Artigo traduzido do site da Fundación Innovación Bankinter Los proyectos espaciales futuros contemplan aprovechar la microgravedad (fundacionbankinter.org)