Quanto tempo pode um astronauta sobreviver em seu traje espacial em espaço aberto?

Os astronautas podem sobreviver em seus trajes espaciais, desde que os tanques de oxigênio permitam que eles continuem respirando. Os dois tanques de oxigênio e o suprimento de oxigênio de emergência nos trajes EMU atuais contêm, em conjunto, 6,5 a 8 horas (+ 30 minutos) de oxigênio.

A mente humana sempre ficou perplexa com as complexidades e mistérios do espaço. Desde acreditar em uma Terra plana geocêntrica e fotografar a sombra de um buraco negro, até fantasiar sobre um elevador espacial e testemunhar uma empresa privada realizando um voo espacial orbital humano, continuamos a dar grandes passos no campo da astronomia.Os astronautas podem sobreviver em seus trajes espaciais, desde que os tanques de oxigênio permitam que eles continuem respirando. Os dois tanques de oxigênioEsses avanços mantêm vivo o sonho (discutível) de expandir a sociedade humana para o espaço. No entanto, esses sonhos levantam a questão: é possível sobreviver no espaço para sempre?

Todos devemos saber que a resposta a esta pergunta é um sonoro não.

Mas e quanto aos trajes espaciais? O filme vencedor do Oscar Gravity retrata as lutas de um astronauta vagando pelo espaço em seu traje espacial e detalha como ela sobrevive contra todas as probabilidades. É realmente possível sobreviver em um espaço aberto com nada além de um traje espacial? E se sim, por quanto tempo?

Astronauta em traje espacial em espaço aberto (GoodStudio) s

Os astronautas podem sobreviver o suficiente em seus trajes espaciais para construir nossas futuras casas? (Crédito da foto: GoodStudio / Shutterstock)

Que ameaças os astronautas enfrentam no espaço aberto?

Antes de respondermos como e por quanto tempo os trajes espaciais podem proteger os astronautas, devemos nos familiarizar com as ameaças existentes no espaço aberto.

Começando com o óbvio, o espaço é desprovido de qualquer oxigênio respirável , que é a principal razão pela qual não podemos sobreviver lá. O corpo humano tem apenas oxigênio suficiente reservado na corrente sanguínea para permanecer consciente por cerca de 15 segundos, após os quais sangue desoxigenado é fornecido ao cérebro e a inconsciência se instala. No entanto, isso não seria necessariamente uma sentença de morte. Se o astronauta inconsciente for puxado de volta para um espaço respirável em um ou dois minutos, ele / ela pode sobreviver.

Além disso, por mais contra-intuitivo que pareça, prender a respiração no espaço resultará em uma morte ainda mais rápida.

O ar dentro de nossos pulmões exerce pressão constante em suas paredes. Essa pressão é igual à pressão atmosférica da Terra e flutua levemente quando precisamos inspirar e expirar. O espaço carece de atmosfera e, portanto, carece de pressão atmosférica. Sem pressão atmosférica para equilibrar a pressão interna do ar, nossos pulmões começarão a se expandir e, por fim, se romperão. O ar em expansão então entrará no sistema circulatório e pode causar embolia gasosa. A ruptura será acelerada se a pessoa prender a respiração em um espaço aberto e impedir que o ar em rápida expansão deixe o corpo. Portanto, embora possa parecer absurdo, a primeira coisa que uma pessoa presa em um espaço aberto deve fazer é expirar.

O ebulismo, a formação de bolhas de gás nos fluidos corporais, é outro fenômeno (possivelmente) mortal causado pela ausência de pressão atmosférica.

O ponto de ebulição de um líquido é a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido é igual à pressão ao seu redor. Novamente, sem pressão externa no espaço, o ponto de ebulição dos fluidos corporais ( saliva , lágrimas , suor , etc.) é drasticamente reduzido, de modo que eles começam a vaporizar instantaneamente. Felizmente, o sangue não ferve, pois o sistema circulatório é capaz de manter a pressão sanguínea e impedir que ela ferva . No entanto, as moléculas de nitrogênio dissolvidas na corrente sanguínea vaporizam e fazem com que os tecidos se inflem. O corpo inchará até o dobro de seu tamanho normal e sofrerá graves danos aos tecidos.

Felizmente, nossa pele é suficientemente elástica para reter o vapor em seu interior e evitar que nosso corpo se infle a um nível que exploda em um espaço aberto. O corpo inflado retornará ao seu tamanho normal se for trazido de volta à pressão atmosférica normal.

selecione o efeito na saúde devido à exposição à radiação espacial

Efeito do espaço aberto no corpo humano. (Crédito da foto: Creative Commons)

Além disso, os astronautas em espaço aberto são expostos à radiação cósmica não filtrada e ao vento solar . Além de causar algumas queimaduras de sol fatais, eles também podem danificar / sofrer mutação no DNA , aumentar as chances de câncer e catarata e levar à esterilidade. Existem também micrometeoróides de movimento extremamente rápido e detritos orbitais que podem penetrar no corpo humano como uma bala.

Filmes e livros sobre exploração do espaço nos levaram a acreditar que congelaríamos instantaneamente em um espaço aberto, mas não é o caso. Embora o espaço seja realmente frio (dependendo de onde você estiver), ele também carece de qualquer forma de matéria (definição de vácuo), e a única maneira que resta para o calor deixar o corpo é através da radiação (a condução e a convecção requerem um meio para a transferência de calor ) Dada a taxa na qual ocorre a transferência de calor por meio da radiação, o corpo humano no espaço congelaria em 12-20 horas.

Para resumir tudo, um astronauta em um espaço aberto sem um traje espacial ficaria consciente por 15 segundos e sobreviveria por um ou dois minutos antes de ser morto por um dos fatores acima e eventualmente congelar em um picolé.

Fatos espaciais

Os astronautas carregam dois tipos diferentes de trajes espaciais em suas viagens para o espaço sideral. O primeiro tipo, um traje de pressão, é usado dentro da espaçonave, durante a decolagem e ao retornar à atmosfera terrestre. Os trajes pressurizados protegem os astronautas em caso de emergências de despressurização e quaisquer outros acidentes que possam ocorrer no momento da decolagem ou pouso. Fora isso, esses trajes não incluem um tanque de suprimento de oxigênio ou qualquer enchimento adicional para proteger contra a radiação cósmica, o que significa que eles não podem ajudar a sobreviver em um espaço aberto. No máximo, as roupas de pressão evitarão que os pulmões explodam e o corpo infle, mas a falta de oxigênio ainda resultaria em morte em um ou dois minutos.

vestidos com seus capacetes e traje espacial de lançamento e entrada

Os trajes pressurizados não devem ser usados ​​em espaços abertos, mas apenas dentro da espaçonave. (Crédito da foto: NASA / Wikimedia Commons)

O segundo tipo de traje espacial que os astronautas carregam é chamado de Unidade de Mobilidade Extraveicular (EMU). Como o nome sugere, este traje é usado durante qualquer atividade extraveicular (passeios espaciais) e, portanto, é construído para proteger os astronautas contra todas as ameaças mencionadas.

As EMUs, para facilitar o entendimento, podem ser divididas em dois componentes principais – a vestimenta pressurizada e o sistema de suporte de vida.

A vestimenta de pressão é o traje em forma humana real e consiste em quatro peças diferentes, a saber, o torso superior e inferior, a vestimenta de resfriamento e o capacete.

torso superior e inferior, a vestimenta refrescante e o traje espacial do capacete

Componentes primários de um traje para AEVs.

Começando de dentro para fora, uma roupa refrescante é a primeira coisa que os astronautas vestem antes de sair em sua caminhada espacial casual. A vestimenta é feita de malha de spandex e tem mais de 300 pés de tubo amarrado a ela. Água a aproximadamente 40-50 ° F (4,4-10 ° C) flui continuamente através dos tubos para ajudar a dissipar o calor corporal.

Em seguida, o torso superior rígido é composto por uma concha de fibra de vidro leve que compreende várias camadas. Uma camada de náilon revestido de uretano na bexiga fica na parte inferior (sobre três camadas da roupa de resfriamento) e realiza a tarefa essencial de regular a pressão corporal. A camada da bexiga é seguida por uma camada de restrição de Dacron e uma camada de náilon resistente ao rasgo. As próximas cinco camadas são feitas de Mylar para manter a temperatura corporal, com as camadas subsequentes sendo à prova d’água e à prova de fogo. A camada branca mais externa ajuda a refletir a luz do sol e é composta de três materiais diferentes (Gomex, Kevlar e Nomex). Por baixo de todas essas camadas, os astronautas também usam uma fralda para quando a natureza vier. Luvas com tecnologia de aquecimento ajudam a manter os dedos aquecidos para que os astronautas possam manter a destreza.

O sistema de suporte de vida, braços, capacete, visor e módulo de controle, etc. são todos montados na parte superior do tronco, enquanto uma corda de segurança é enganchada nos anéis D na parte inferior do tronco. Um rolamento de cintura permite que os astronautas se movam e girem livremente.

EMU Spacesuit

Sistema de suporte de vida e outros acessórios essenciais. (Crédito da foto: NASA / Wikimedia Commons)

O capacete espacial é feito de plástico resistente e, semelhante ao traje, ajuda a proporcionar um espaço pressurizado. Uma viseira banhada a ouro e guarda-sóis protegem os astronautas da luz direta do sol, e o sistema de ventilação encaminha o oxigênio do sistema de suporte de vida. Câmeras e luzes são montadas na lateral do capacete para registrar e auxiliar nas atividades extraveiculares. Uma tampa snoopy composta por fones de ouvido e microfones é usada para se comunicar com outros astronautas.

No que diz respeito ao sistema de suporte de vida, trata-se de uma mochila cheia de guloseimas essenciais sem as quais o traje espacial seria apenas uma fantasia. O sistema de suporte de vida abriga os tanques de oxigênio, filtros de remoção de dióxido de carbono, bateria, regulador de pressão, rádio e outros aparelhos de comunicação, o tanque de água e bomba, sistema de refrigeração, ventiladores para circulação de oxigênio, etc. Todos os equipamentos elétricos e mecânicos no LSS são controlados usando um módulo de exibição e controle montado na área do tórax da parte superior do tronco.

A vestimenta de pressão e o sistema de suporte de vida juntos servem como uma “nave espacial para um” e permitem que os astronautas conduzam pesquisas em terras extraterrestres ou executem reparos essenciais fora da ISS.

Então, quanto tempo os astronautas podem sobreviver em seus trajes espaciais?

As camadas superior e inferior do torso protegem os astronautas da radiação cósmica nociva e dos micrometeoróides, além de ajudar a manter a temperatura corporal e fornecer uma atmosfera pressurizada. Como é o caso na Terra, nossas três necessidades básicas (comida, água e oxigênio) também atuam como o fator limitante no espaço.

Como as atividades extraveiculares duram várias horas, os astronautas preferem comer e beber antes de sair. Para serem cautelosos, eles também enchem o saco de bebidas do traje e colocam uma barra de frutas no traje. Os astronautas podem escolher entre um saco de bebida de 21 onças (0,6 L) ou 32 onças (0,9 L), de acordo com suas necessidades. Um tubo valvulado do saco de bebida se estende perto da boca dentro do capacete. A válvula abre automaticamente quando o astronauta suga por água. A barra de frutas é embrulhada em papel de arroz comestível e colocada dentro de uma manga perto do pescoço, com a extremidade superior estendendo-se perto da boca. Cada vez que o astronauta dá uma mordida na barra, ele a puxa e, no processo, prepara a próxima mordida. O saco de bebidas e a barra de frutas são presos à parte superior do tronco com velcro.

Os dois tanques de oxigênio dentro da mochila LSS permitem, coletivamente, cerca de 6,5 a 8 horas de atividade extraveicular. A faixa varia de acordo com a taxa metabólica de cada um, pois a quantidade de oxigênio consumido e de dióxido de carbono produzido é diferente para cada pessoa. Além disso, as EMUs são pressurizadas a 1/3 da pressão atmosférica da Terra e, nessa pressão, o ar não retém uma quantidade suficiente de oxigênio. Portanto, os tanques são preenchidos com oxigênio 100% puro. O sistema de remoção de dióxido de carbono também é essencial, pois filtra o ar exalado e ajuda a recircular o oxigênio não absorvido. Um pacote de oxigênio de emergência é conectado à base do sistema de suporte de vida primário e fornece mais 30 minutos de suprimento de oxigênio.

Assim, embora o espaço ameace a vida humana de várias maneiras, o período de tempo durante o qual os astronautas podem sobreviver em seus trajes espaciais se resume à quantidade de oxigênio que os trajes contêm. Os trajes atuais permitem apenas 6,5 a 8 horas (+ 30 minutos) de exploração espacial, quando os astronautas precisarão retornar às suas espaçonaves e reabastecer os tanques de oxigênio se desejarem continuar. O recorde atual para a caminhada no espaço mais longa pertence a Jim Voss e Susan Helms, que gastou 8 horas e 56 minutos realizando trabalho de manutenção na ISS.

No entanto, não estamos planejando construir nossas futuras casas em um espaço aberto, portanto, a menos que você seja um astronauta, não deve se preocupar muito com os detalhes e as limitações de um traje espacial. 

Referências:

  1. Universidade de Harvard
  2. UC Santa Barbara
  3. NASA (Link 1)
  4. NASA (link 2)
  5. NASA (link 3)

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