A falta de peso ou microgravidade

Introdução
É comum vermos fotos de astronautas flutuando dentro de uma nave espacial, da Estação Espacial Internacional ou da Mir. Embora a falta de peso ou a microgravidade pareça ser divertida, ela exige muito do seu corpo. Você pode se sentir nauseado, tonto e desorientado. A cabeça e os seios da face podem inchar e as pernas, encolherem. A longo prazo, os músculos podem ficar fracos e os ossos, frágeis. Esses efeitos podem acarretar danos graves em uma viagem longa, como uma expedição a Marte, por exemplo.

Neste artigo, vamos levar você em uma viagem a bordo da Estação Espacial Internacional, onde verificaremos o que é a falta de peso, o que acontece com o seu corpo, como essas mudanças acontecem e o que pode ser feito para prevenir ou reverter os efeitos adversos.

Em contato com a microgravidade

Imagine que você está vestido com seu traje espacial, deitado de costas na cabine de piloto nave espacial. Está na mesma posição há várias horas enquanto os pilotos e o controle da missão repassam os preparativos para o lançamento. Normalmente, quando você está em pé, a gravidade puxa o seu sangue para baixo e ele tende a se acumular nas veias da perna. No entanto, ao ficar deitado, o sangue se distribui pelo corpo, tendendo a se concentrar mais no cérebro pois os pés estão elevados. Isso pode ocasionar um certo congestionamento, o mesmo que você sente quando dorme. 

Os motores de foguetes se acendem e você sente a aceleração. Você é empurrado contra o assento à medida que a nave sobe e começa a se sentir pesado à medida que as forças G da aceleração da nave se elevam até três vezes mais que a força da gravidade, algumas montanhas-russas são capazes de alcançar este nível de aceleração. O tórax é comprimido e há certa dificuldade em respirar. Cerca de 8 minutos e meio depois, você está no espaço sideral, experimentando uma sensação totalmente diferente: afalta de peso.

O termo correto para falta de peso é microgravidade. Você não está realmente sem peso porque a gravidade da Terra mantém você e tudo o que está dentro da nave em órbita. Na verdade, você está em estado de queda-livre, como se tivesse pulado de um avião, exceto que está se movendo tão rapidamente na horizontal (8 quilômetros por segundo) que, à medida que cai, não chega a tocar o chão porque a Terra se afasta devido a sua curvatura. Acontece dessa forma: ao pisar numa balança caseira, ela calcula o seu peso porque a gravidade puxa você e a balança para baixo. Pelo fato da balança estar no chão, ela o empurra para cima como uma força igual. Essa força é o seu peso. No entanto, se você pular de um despenhadeiro enquanto pisa numa balança, você e ela seriam igualmente puxados pela gravidade. Você não empurraria a balança e ela não o empurraria. Portanto, seu peso seria zero.

Pelo fato da nave e todos os objetos dentro dela estarem caindo mesma velocidade, tudo que não estiver ancorado em alguma coisa irá flutuar. Se você tiver cabelos longos, ele irá flutuar em volta do seu rosto. Se você despejar a água de dentro de um copo, ela se tornará uma gota esférica grande capaz de ser quebrada em gotas menores. Doces e alimentos podem flutuar em direção à sua boca se você os empurrar nessa direção. Enquanto estiver sentado, você não se sentirá nessa posição porque seu corpo não exerce pressão contra o assento. Se não estiver ancorado a nada, você flutuará. Além disso, se não conseguir se encostar numa parede ou se segurar pelas mãos ou pelos pés em alguma alça presa, você não sairá da sua posição porque não há nada que o impulsione. Por esta razão, a NASA colocou alças para mãos e pés em toda a cabine da nave.

Fotos cedidas pela NASA Objetos como cabelos longos, água, MandMs e brinquedos têm um comportamento atípico na presença de microgravidade.

Como você se sente 

Quando estiver em contato com a microgravidade pela primeira vez, provavelmente terá as seguintes sensações:

• náusea
• desorientação
• dor de cabeça
• perda de apetite
• congestão
• enfraquecimento de músculos e ossos

Elas são causadas pelas transformações que o corpo passa. Vamos aprender um pouco mais a seguir.

Enjôo espacial
A náusea e a desorientação são como aquele frio na barriga que sentimos quando o carro passa por um buraco na estrada ou quando estamos na queda-livre de uma montanha russa, mas no caso da microgravidade, ela é constante e dura alguns dias. Essa é a sensação de enjôo espacial ounáusea por movimento em vôo espacial, causada por informações conflitantes que o seu cérebro recebe dos seus olhos e órgãos vestibulares (localizados no ouvido).Os olhos são capazes de ver o que está em cima e o que está embaixo, no entanto, pelo fato do sistema vestibular precisar da atração da gravidade para orientar o que é para cima e o que é para baixo, e para que possa mostrar em que direção você está se movimentando, ele não funciona bem na microgravidade. É claro que os olhos são capazes de informar ao cérebro que você está de cabeça para baixo, mas ele não recebe nenhuma orientação interpretável dos órgãos vestibulares. Por estar confuso, o cérebro produz náusea e você começa a se sentir desorientado, o que pode levar a vômitos e perda de apetite. Felizmente, após alguns dias, o cérebro se adapta à situação ao confiar somente nas informações visuais e você começa a se sentir melhor. A NASA desenvolveu adesivos com medicação que, colocada sobre a pele, ajuda os astronautas a lidar melhor com a náusea até que o corpo se adapte.

Rosto inchado e "pernas de pássaro"
Em condição de microgravidade, você terá a sensação de rosto inchado e os seios da face parecerão congestionados, o que pode contribuir para a dor de cabeça e náusea causadas pela movimentação em vôo espacial. É a mesma sensação que sentimos quando nos curvamos ou ficamos de cabeça para baixo, porque o sangue corre para a cabeça.

Na Terra, a gravidade puxa seu sangue para baixo, fazendo com que grandes quantidades de sangue se acumulem nas pernas. Ao entrar em contato com a microgravidade, o sangue passa a se concentrar no tórax e na cabeça. O rosto e os seios da face tendem a inchar. A mudança na quantidade de líquido também diminui o tamanho das pernas.

Fotos cedidas pela NASA O astronauta Story Musgrave na Terra (à esquerda) e em órbita (à direita). É possível ver o inchaço em volta dos olhos e nas bochechas.

Quando o sangue passa a se concentrar no tórax, o coração aumenta de tamanho e bombeia mais sangue a cada batida. Os rins respondem a este aumento no fluxo de sangue com uma maior produção de urina, como se você tivesse tomado um copo grande de água. O aumento de sangue e líquidos também causa a queda da produção no hormônio anti-diurético pela glândula pituitária, o que o deixa com menos sede. Portanto, você bebe menos água que na Terra. Esses dois fatores ajudam o tórax e a cabeça a se livrarem do excesso de líquido e, após alguns dias, os níveis de líquido corporal se reduzem. Embora ainda sinta a cabeça e os seios da face levemente inchados, esse inchaço será menor que nos primeiros dias. Ao voltar para a Terra, a gravidade irá puxar esses líquidos de volta para as pernas e isso pode fazer você sentir sensação de desmaio ao se levantar. Por outro lado, você voltará a se hidratar mais, o que fará com que os níveis de líquidos corporais voltem ao normal em poucos dias.

Anemia espacial
À medida que os rins eliminam o excesso de líquido, também diminui a produção de eritropoietina, hormônio que estimula a produção de glóbulos vermelhos pelas células da medula espinhal. A queda na produção de glóbulos vermelhos se combina à queda no volume de plasma para que oshematócritos (porcentagem de volume de sangue ocupado pelos glóbulos vermelhos) sejam os mesmos que na Terra. Ao voltar para a Terra, seus níveis de eritropoietina irão aumentar, bem como sua contagem de glóbulos vermelhos.

Músculos fracos
Na microgravidade, o corpo adota a posição "fetal", ou seja, você fica levemente de cócoras, com braços e pernas semi-arqueados à sua frente. Nesta posição, você não utiliza muito os músculos, especialmente aqueles que o ajudam a se levantar e manter a postura (músculos anti-gravidade). À medida que se prolonga sua estada na Estação Espacial Internacional, os músculos sofrem mudanças. A massa dos músculos diminui, o que contribui para a aparência de "pernas de pássaro". Os tipos de fibra muscular trocam a contração lenta pela contração rápida. Seu corpo não precisa mais contrair as fibras musculares lentamente, como as que são utilizadas quando você está em pé. São necessárias fibras de contração rápida à medida que você se impulsiona contra as superfícies da estação espacial. Quanto mais tempo você permanecer na estação, menos massa muscular terá. A perda de massa muscular o torna mais fraco, acarretando problemas após muito tempo de vôo e quando entrar em contato com a gravidade terrestre.

Ossos frágeis
Na Terra, os ossos suportam o peso do seu corpo. O tamanho e a massa dos ossos se equilibram de acordo com a velocidade com que certas células ósseas (osteoblastos) depositam camadas de minerais e outras (osteoclastos) consomem essas camadas. Em condição de microgravidade, os ossos não precisam suportar o peso do seu corpo.Todos os ossos, especialmente os dos quadris, das coxas e da coluna lombar são muito menos utilizados que na Terra. Nesses ossos, a velocidade com que os osteoblastos depositam novas camadas é reduzida (ninguém sabe exatamente por quê, embora se acredite que as alteração na força e o aumento do stress influenciem de alguma forma), ao passo que a velocidade em que os osteoclastos consomem os ossos permanece a mesma. O resultado é que o tamanho e a massa desses ossos continua a cair enquanto você permanecer em condição de microgravidade, na taxa de cerca de 1% por mês. Essas alterações na massa óssea enfraquecem os ossos que ficam mais propensos a se quebrar ao retornar à gravidade terrestre. Não se sabe o quanto essa perda óssea pode ser recuperada no retorno à Terra, embora provavelmente não seja 100%. Essas alterações nos ossos podem limitar a duração dos vôos espaciais. É necessário mais pesquisas na área.

Além dos ossos fracos, a concentração de cálcio no sangue sofre uma pequena redução à medida que os ossos são consumidos pelos osteoclastos. Os rins devem se livrar do excesso de cálcio, pois estão mais suscetíveis a desenvolver pedras.

Medidas paliativas 

O que pode ser feito para ajudá-lo a lidar melhor com o ambiente de microgravidade? No que diz respeito a objetos inanimados, tudo o que há na nave ou na estação espacial deve ser guardado em armários com cadeados, amarrado ou preso nas paredes com velcro.

Fotos cedidas pela NASA Em condição de microgravidade, todos os objetos e todas a pessoas devem ser contidos

Por exemplo, ao se alimentar em condição de microgravidade, você deve se estabilizar na nave com o auxílio de alças de apoio para os pés e a sua bandeja deve estar presa a você por uma faixa. Os alimentos em geral devem ser pastosos e grudentos, como arroz e manteiga de amendoim, para que não saiam flutuando. Se estiver em uma estação de trabalho, deve utilizar faixas e alças de segurança para se prender. Os equipamentos portáteis, como um notebook, devem ficar presos a você (como mostra a figura acima), a uma estante para equipamentos ou à parede da nave.

Ao retornar à Terra, o que se pode fazer para manter a saúde? Lembre-se de que é preciso lidar principalmente com três alterações:

• perda de líquidos
• perda de tecido muscular
• perda de massa óssea

Perda de líquidos
Uma medida paliativa para lidar com a perda de líquidos é um dispositivo chamado pressão negativa na parte inferior (LBNP), que aplica uma sucção semelhante à de um aspirador de pó abaixo da cintura para manter os líquidos nas suas pernas. Este dispositivo pode ser preso a um aparelho de ginástica, como uma esteira ergométrica. É necessário permanecer 30 minutos por dia com o LBNP para manter sua circulação em condições semelhantes às de quando está na Terra.

Foto cedida pela NASA Teste do dispositivo de LBNP

Para auxiliar o processo, pouco antes de voltar à Terra, você deve beber bastante de água ou grandes quantidades de soluções de eletrólitos para ajudar a repor os líquidos que perdeu. Isto impede que você desmaie ao se levantar e sair da nave.

Deterioração dos ossos e músculos
A NASA e a Agência Espacial Russa descobriram que a melhor maneira de minimizar a perda de massa muscular e óssea é fazendo exercícios com freqüência. Isso exercita os músculos, impedindo que se deteriorem e exerce uma força sobre os ossos, de maneira a produzir uma sensação semelhante ao seu peso. Você deve se exercitar até duas horas por dia em diversos aparelhos (esteira, remo e bicicleta ergométrica). Pode-se  utilizar tiras que produzam tensão, como cordas elásticas, para se manter preso à máquina.

É necessário muito mais pesquisas para poder desenvolver medidas paliativas para as mudanças no corpo em condições de microgravidade. Essas pesquisas devem ser conduzidas tanto em terra firme quanto no espaço sideral, a bordo da Estação Espacial Internacional, e devem ser realizadas tanto com animais como com seres humanos. Os resultados dessas pesquisas ajudarão a manter a saúde dos astronautas e podem possibilitar viagens de exploração espacial mais longas, como expedições a Marte.

Como simular a microgravidade na Terra Eis alguns métodos que ajudarão a entender a ação da microgravidade na Terra: Inclinação da cabeça para baixo: a pessoa deve se deitar numa cama com a cabeça para baixo cerca de cinco graus em relação ao nível horizontal. A inclinação faz os líquidos descerem para a cabeça, como acontece na microgravidade. Se isso for feito durante um longo período, os ossos e os músculos que estarão em repouso e poderão se deteriorar ou atrofiar, como acontecem com os astronautas na microgravidade. Imersão em piscina: um indivíduo deve ser colocado dentro de uma piscina aquecida por longos períodos de tempo. Ao boiar, o corpo fará com que a concentração de líquidos mude e aliviará os ossos e os músculos, como acontece na microgravidade. Ratos suspensos pelo rabo: os ratos são suspensos de cabeça para baixo pelo rabo dentro das jaulas durante longos períodos de tempo Isso faz os líquidos descerem para a cabeça e a inatividade das pernas traseiras produz a deterioração dos músculos e ossos. "Cometa do Vômito" KC-135: fazer uma série de trajetórias de vôo (parabólicas) para cima e para baixo, e alcançar períodos breves de microgravidade (30 segundos cada) a cada pico. A NASA utiliza esta técnica para o treinamento de astronautas e até a disponibilizou para projetos de pesquisa acadêmicos.

Como você percebe a posição e movimento

A orientação e o senso de movimento são percebidos pelo sistema vestibular, localizado na porção superior do ouvido interno.

Eis como o sistema vestibular percebe o senso de orientação em relação à gravidade:

• possui órgãos otolíticos que contêmcristais de carbonato de cálcio(giz);
• os cristais estão ligados a células de nervos sensoriais capilares em direções diferentes (eixos x, y e z):
  1. ao inclinar sua cabeça em direções diferentes (para frente, para trás, para os lados), a gravidade puxa esses cristais que se movem na direção para onde foram puxados;
  2. os cristais afetados estimulam as células capilares ligadas para enviar impulsos nervosos ao cérebro;
  3. o cérebro interpreta esses sinais para descobrir para que lado a cabeça está indo dentro daquele espaço.

O sensor vestibular (figura ao lado) percebe o movimento da seguinte forma:

• há três canais semicirculares para a percepção do movimento, especialmente, da aceleração.
• estão perpendiculares uns aos outros e cada um está em uma das três direções (eixos x, y ou z).
• contém um líquido chamado endolinfa e células de nervos sensoriais capilares:
1. à medida que a sua cabeça acelera em uma certa direção, a endolinfa demora um pouco para acompanhar devido a sua resistência inicial à alteração de movimentação (inércia);
2. a endolinfa atrasada estimula as células capilares adequadas para enviar impulsos nervosos ao cérebro;
3. o cérebro os interpreta para descobrir para que lado a                           cabeça se movimentou.                                                                

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