A NASA está se preparando para enviar uma mulher e um homem à Lua em 2024, no que será a primeira missão à superfície lunar em 52 anos. O novo traje espacial que está sendo projetado para a missão é elegante e de alta tecnologia, com uma gama de recursos que não eram possíveis durante a era Apollo. Aqui está o que você precisa saber sobre o traje espacial Artemis e como ele levará a exploração lunar para o próximo nível.
Em 14 de dezembro de 1972, quando os astronautas da Apollo 17, Eugene Cernan e Harrison Schmitt, decolaram da superfície lunar, ninguém em sã consciência teria acreditado que levaria meio século para fazê-lo novamente. Mas aqui estamos, todas essas décadas depois, enquanto a NASA se prepara para as missões Artemis que estão por vir para finalmente levar os humanos de volta à Lua.
A NASA, junto com seus vários parceiros, está desenvolvendo as tecnologias necessárias para que isso aconteça, incluindo o foguete SLS gigantesco, um módulo de aterrissagem lunar (o projeto liderado pela Blue Origin parece estar progredindo bem), um rover não pressurizado e instrumentos para coletar e amostrar água congelada, entre outros brinquedos espaciais. E, claro, a NASA também está trabalhando em seu próximo traje espacial lunar, que recebeu o nome de Unidade de Mobilidade Extraveicular de Exploração, ou xEMU, para abreviar.
A NASA divulgou recentemente o custo da Artemis, dizendo que o projeto exigirá US$ 28 bilhões em financiamento de 2021 a 2025. Desse custo, US$ 518 milhões serão alocados para desenvolver e fabricar os xEMUs. É um preço alto, considerando que a NASA tem experiência anterior na construção de trajes para as missões Apollo e, mais recentemente, para astronautas da Estação Espacial Internacional. E, de fato, o xEMU é visualmente semelhante aos trajes usados pelos astronautas durante as caminhadas espaciais da ISS, mas é basicamente aí que a comparação termina.
“O xEMU foi projetado desde o início para ser mais seguro e ter menos modos de falha catastrófica do que qualquer um de seus predecessores”, explicou Chris Hansen, gerente do escritório EVA do Johnson Space Center da NASA em Houston, por e-mail. (EVA significa atividade extraveicular, que é a linguagem da NASA para qualquer coisa feita fora de um veículo, seja na órbita da Terra ou na superfície de outro planeta.)
O espaço é um lugar perigoso mesmo nas condições mais favoráveis, mas a Lua apresenta alguns desafios adicionais.
“Indo para fora da órbita baixa da Terra e para a superfície da Lua, os trajes estarão sujeitos a níveis de radiação e temperaturas extremas mais elevados do que nosso traje [da ISS] atual”, disse Hansen. “Os novos trajes têm aviônicos [eletrônicos] mais complexos do que os trajes da Apollo, então temos que ter muito cuidado ao selecionar peças que são protegidas contra radiação e projetadas para operar naquele ambiente”.
Para a missão Artemis 3 (a primeira a apresentar um pouso tripulado), a NASA quer pousar seus astronautas perto do pólo sul lunar. Esta região está permanentemente sombreada, então apresentará uma chance maior de a equipe encontrar e coletar água congelada – um recurso natural valioso, sem mencionar um importante objeto de investigação científica. Mas este ponto na superfície lunar é bastante frio – consideravelmente mais frio do que qualquer coisa com que os astronautas da Apollo tiveram que lidar. Consequentemente, o xEMU está sendo projetado para acomodar essas condições.
O xEMU também precisará proteger os astronautas da Artemis da radiação ionizante e da pressão atmosférica inexistente. Ao mesmo tempo, os astronautas ainda precisarão explorar, configurar equipamentos e realizar experimentos científicos. Os trajes também terão que durar uma semana inteira nessas condições, pois é quanto tempo cada missão na superfície deve durar.
Consequentemente, os trajes estão sendo projetados para resistir a uma ampla gama de temperaturas, de -157 graus Celsius na sombra a 121 graus Celsius à vista do sol. O Sistema de Suporte à Vida Portátil (PLSS) do traje será usado como uma mochila, fornecendo energia e ar respirável, ao mesmo tempo que remove o dióxido de carbono exalado e a umidade excessiva. O PLSS, além de regular a temperatura e a pressão interna, monitora constantemente o traje em busca de problemas e avisa se algo parecer suspeito. O xEMU está sendo construído com bastante redundância, como eletrônicos duplicados, para minimizar potenciais problemas.
Hansen disse que está particularmente entusiasmado com duas novas tecnologias no xEMU que nunca foram incorporadas ao design de um traje antes.
“Um é o nosso novo sistema de resfriamento chamado SWME – nós o pronunciamos ‘swimmy’ – que é o Evaporador por Membrana de Água do Traje Espacial”, disse ele. “O SWME usa evaporação de água para resfriar os trajes e seus astronautas, em vez do processo de sublimação do gelo, que é usado por todos os designs de trajes anteriores. Este sistema é muito mais robusto do que os atuais sublimadores usados na EMU”.
A segunda nova tecnologia é chamada de “Rapid Amine”, ou RCA, que é um novo tipo de depurador de dióxido de carbono.
“Este sistema continuamente despeja CO2 ao mar, então nunca haverá um limite na duração do EVA devido ao acúmulo excessivo de CO2”, explicou Hansen. “Os trajes atuais têm uma quantidade limitada de CO2 que podem absorver, e este é frequentemente o fator limitante de quanto tempo podemos ficar do lado de fora durante um EVA”.
A NASA lançou recentemente o SWME para a estação espacial como parte do Spacesuit Evaporation Rejection Flight Experiment, que testará todo o sistema térmico do xEMU durante centenas de horas no ambiente de microgravidade. A tecnologia RCA já foi testada no ISS, mas não a versão miniaturizada construída para o xEMU.
Há também toda aquela poeira lunar, chamada regolito, a ser considerada. Uma grande preocupação durante os preparativos para a Apollo era que os astronautas afundariam no regolito macio como areia movediça. Isso acabou não sendo o caso, mas a superfície empoeirada representava um perigo na forma de partículas minúsculas, pontiagudas e corrosivas. O novo traje será projetado para evitar que a poeira entre dentro do traje e atrapalhe os sistemas de suporte de vida do traje.
Incrivelmente, as partes flexíveis do traje serão compostas por 16 camadas diferentes, como explica a NASA:
As camadas desempenham funções diferentes, desde manter o oxigênio dentro do traje espacial até proteger da poeira espacial. Mais perto da pele do astronauta, a vestimenta resfriadora forma as três primeiras camadas. No topo dela está a camada da bexiga que é preenchida com gás para criar pressão adequada para o corpo e reter o oxigênio para a respiração. A próxima camada mantém a camada da bexiga na forma correta ao redor do corpo do astronauta. O forro em tecido ripstop é uma camada resistente a rasgos. As próximas camadas são isolantes e agem como uma garrafa térmica para ajudar a manter a temperatura dentro do traje. A camada externa branca reflete o calor da luz solar e é feita de um tecido que combina três tipos de fios. Um deles oferece resistência à água, outro é o material usado para fazer coletes à prova de bala e o terceiro componente é resistente ao fogo. Alguns trajes são totalmente brancos e alguns têm listras para ajudar a diferenciar um astronauta do outro.
Durante as missões Apollo, os astronautas tinham grande dificuldade para se moverem, com seus trajes restritivos dificultando a execução de tarefas simples, como dobrar os joelhos ou agarrar itens da superfície. Para se mover, os astronautas da Apollo até inventaram um pulo engraçado, uma consequência da baixa gravidade e pouca amplitude de movimento. Esses problemas acabaram, pois o xEMU promete maior flexibilidade e mobilidade.
O astronauta Harrison Schmidt da Apollo cai ao tentar agarrar um objeto da superfície. Gif: NASA
A vestimenta de pressão do xEMU terá um sistema de resfriamento na parte superior do tronco, inferior do tronco e capacete. A parte superior do tronco se conecta a dois conjuntos de braços, que juntos permitirão maior flexibilidade, permitindo que os astronautas da Artemis alcancem seus corpos e movam objetos acima de suas cabeças. Outros recursos especiais permitirão que eles façam uma rotação completa do braço do ombro ao pulso, o que será uma melhoria considerável em relação às movimentações dos ombros restritivas dos trajes da Apollo. Com a parte inferior do tronco, os astronautas serão capazes de dobrar e girar nos quadris, bem como dobrar os joelhos. Os astronautas entrarão em seus trajes pela parte de trás.
Uma observação interessante sobre a roupa de resfriamento: ela é feita de um material parecido com o spandex e – veja só – mais de 91 metros de tubos de água dentro do tecido. Esses tubos fornecerão água gelada por toda a roupa, que será usada em todo o corpo, exceto na cabeça, nas mãos e nos pés. Isso servirá para regular a temperatura corporal e evitar que os astronautas queimem dentro de suas roupas (lembre-se, o calor na superfície é uma ameaça tanto quanto o frio em excesso).
Os astronautas da Artemis também serão equipados com botas e luvas especiais que têm aquecedores para manter os dedos aquecidos e quentes, ao mesmo tempo que permitem agarrar objetos.
E agora o equipamento pelo qual todos esperavam: a fralda. Sim, o xEMU possui uma fralda, porque não há penicos na superfície lunar. Idealmente, os astronautas não terão que usá-lo durante seus passeios pela Lua, pois eles podem se aliviar no módulo lunar depois de saírem de seus xEMUs. Mas a fralda, que é feita a partir de uma combinação de tecnologias comerciais, vai oferecer essa possibilidade caso a natureza fale mais alto durante longas caminhadas, que podem durar muitas horas.
O que é bacana é que a nova roupa xEMU está sendo projetada para acomodar uma variedade de formas e tamanhos corporais, “o que abrirá a porta para pessoas significativamente menores usarem a roupa de forma eficaz”, disse Hansen. A NASA aprendeu que é “muito mais difícil reduzir o tamanho de um traje espacial para pessoas menores do que aumentá-lo”, razão pela qual a equipe de design “intencionalmente projetou e testou o tamanho menor do traje primeiro e coletou muitos dados sobre seu uso por indivíduos menores, tanto homens como mulheres”, disse Hansen. Como consequência, o xEMU “abrirá o mundo da caminhada no espaço para uma população muito mais diversa de pessoas, e estamos muito animados com isso”, explicou ele.
Outra coisa interessante sobre o traje é como ele pode ser adaptado para atender às necessidades individuais dos astronautas. No Centro de Antropometria e Biomecânica da NASA no Centro Espacial Johnson, os astronautas passarão por varreduras 3D de corpo inteiro enquanto simulam movimentos antecipados da caminhada na Lua. Com os modelos resultantes, os engenheiros poderão ajustar o traje para fornecer conforto e uma gama mais ampla de movimentos, ao mesmo tempo em que minimizam os pontos potenciais de irritação.
O capacete xEMU é praticamente o que você esperaria para uma missão de 2024. Possui uma viseira protetora facilmente substituível, que se sobrepõe à bolha pressurizada protetora. Esta viseira pode ser trocada durante a missão caso fique arranhada, suja ou danificada. O capacete também possui uma viseira protetora contra o Sol, que, com seu revestimento dourado especial, funcionará como um par de óculos de sol, protegendo os astronautas dos raios fortes.
Microfones ativados por voz serão incorporados dentro do capacete – não haverá mais headsets como os que a tripulação da Apollo tinha. Isso permitirá a comunicação bidirecional sob demanda. O capacete também tem um pequeno bloco de espuma, que os astronautas podem usar para coçar o nariz. O que, sim, é uma ideia excelente – seria péssimo ter que lutar contra uma coceira no nariz que você não pode coçar. O capacete xEMU oferecerá um amplo campo de visão, permitindo aos membros da tripulação ver seus pés e olhar para cima, para a esquerda e para a direita.
Um próximo passo importante no desenvolvimento do xEMU será a construção de trajes de qualificação. Embora eles sejam chamados de trajes de “qualificação”, eles terão que estar muito perto do modelo final, tanto em termos de especificações e processos de controle de qualidade, como Hansen disse ao Gizmodo. Ele espera ter dois trajes de qualificação em algum momento em meados de 2022, quando a NASA finalizar o projeto da missão. Dito isso, a equipe está construindo um traje de Teste de Verificação de Design (DVT), que é uma espécie de “melhor conceito” de traje em termos do produto final. Hansen espera testar o DVT no início de 2021. O traje DVT “será rigorosamente testado para garantir que estamos no caminho correto do projeto e será usado para informar melhor nosso projeto final”, disse ele.
Eventualmente, a NASA vai querer testar o traje espacial na ISS, o que pode acontecer em 2023.
“As modificações no ISS necessárias para dar suporte ao xEMU estão programadas para serem concluídas em 2022”, explicou Hansen. “Assim que entregarmos o traje, trabalharemos com o Programa da ISS para encontrar o veículo certo para entregar o traje à ISS, o que dependerá do tráfego muito dinâmico de veículos para a ISS naquele momento.”
Os prazos são curtos, então perguntamos se a pandemia de Covid-19 está afetando o desenvolvimento do xEMU. Hansen disse que a equipe de design conseguiu trabalhar de casa, mas os engenheiros estavam montando a unidade DVT no Johnson Space Center em Houston quando grande parte da NASA foi forçada a fechar em março.
“Enquanto desenvolvíamos procedimentos para proteger com segurança os engenheiros e técnicos que trabalhavam naquele traje, interrompemos o projeto por alguns meses”, disse Hansen. “Ao longo desses dois meses, desenvolvemos protocolos que nos permitiram continuar esse trabalho com segurança e o projeto foi retomado. Estamos trabalhando muito para melhorar a eficiência do trabalho de laboratório, priorizando a saúde e a segurança de nossa equipe e sentimos que estamos de volta aos trilhos”.
Uma filosofia orientadora por trás da Artemis é que o programa servirá como um passo inicial para uma missão tripulada a Marte, e o xEMU está sendo projetado com isso em mente. O traje tem muitos elementos que permitirão passeios pela superfície tortuosa do Planeta Vermelho. Hansen disse que, além de ser o traje planetário mais móvel já construído, o xEMU também será o mais autônomo.
“Isso será especialmente importante quanto mais nos afastarmos da Terra”, disse ele. “Novas tecnologias serão necessárias, mas este traje representa um salto gigantesco para a geração futura de trajes de que precisaremos para Marte”.