Perguntas que todo mundo faz

Por que o astronauta respira oxigênio puro antes de sair?

Antes de toda caminhada espacial há horas de oxigênio puro. É o mesmo cuidado que salva mergulhador de embolia. Entenda a conta das pressões.

Publicado em 7 min de leitura
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Dois astronautas de traje branco completo e capacete dentro da camara de descompressao da Estacao Espacial, lendo uma lista de procedimentos
Foto: NASA/JSC
Neste artigo
  1. A conta das três pressões
  2. Por que o traje não é pressurizado igual à cabine
  3. O que são as bolhas, afinal
  4. A receita, passo a passo
  5. Funciona?
  6. Três horas de espera para seis de trabalho

Para não ter o mesmo problema do mergulhador que sobe rápido demais. Dentro da Estação Espacial o ar é igual ao do nível do mar, com a mesma pressão e a mesma mistura que você está respirando agora. Dentro do traje de caminhada espacial, a pressão é menos de um terço disso. Passar de um para o outro sem preparo faria o nitrogênio dissolvido no corpo virar bolhas — exatamente como acontece com um mergulhador que sobe depressa. O remédio é simples e demorado: respirar oxigênio puro por cerca de três horas antes de abrir a escotilha, até lavar o nitrogênio do organismo. Em português técnico isso se chama pré-respiração.

É o passo mais chato e menos glamouroso de uma caminhada espacial. Também é o que faz ela terminar bem.

A conta das três pressões

Tudo nessa história sai de três números. Eles estão num relatório de 2011 da NASA Engineering and Safety Center, o escritório de segurança da agência, que avaliou o protocolo usado na estação.

Onde Pressão Equivale a
Dentro da Estação Espacial 14,7 psi (101 kPa) nível do mar, como em Santos
Etapa intermediária na câmara 10,2 psi (70 kPa) altitude de cerca de 3.000 m, como o Pico da Neblina
Dentro do traje 4,3 psi (30 kPa) altitude de cerca de 9.200 metros

Olhe a última linha com calma. O traje é mantido a uma pressão equivalente a estar a 9.200 metros de altitude — mais alto que o Everest, que tem 8.849 metros, e perto da altitude em que um avião de carreira voa. Nenhum ser humano respira ar comum lá em cima e continua consciente.

Se a pressão dentro do traje é tão baixa, por que o astronauta não desmaia? Porque o que ele respira não é ar: é oxigênio puro. E aí a conta fecha de um jeito bonito. No nível do mar, o ar tem 21% de oxigênio: de 14,7 psi de pressão total, só cerca de 3,1 psi são de oxigênio de fato. No traje, os 4,3 psi são todos de oxigênio. Ou seja: o astronauta dentro do traje tem mais oxigênio disponível que você tem agora, apesar da pressão total ser mais de três vezes menor.

Se quiser entender melhor de onde vem esse peso todo de ar que existe sobre a nossa cabeça, a conta está em Quanto pesa o ar que está em cima de você?.

Por que o traje não é pressurizado igual à cabine

A pergunta óbvia: se o problema é a diferença de pressão, por que não encher o traje até 14,7 psi e acabar com o assunto?

Porque ele viraria uma estátua. Um traje é uma bolsa fechada: quanto mais pressão dentro, mais duro ele fica. Pense em pegar uma bola de futebol bem cheia e tentar amassá-la com a mão — é esse o esforço, só que com cada dedo, cada cotovelo e cada joelho, por sete horas seguidas. A 14,7 psi, o astronauta não conseguiria fechar a mão para segurar uma ferramenta.

Os 4,3 psi são um meio-termo negociado entre duas exigências que brigam: pressão suficiente para manter a pessoa viva e pressão baixa o bastante para ela conseguir dobrar os dedos. A engenharia escolheu o lado da mobilidade e resolveu o resto com oxigênio puro e com a pré-respiração.

O que são as bolhas, afinal

Aqui entra a parte que todo brasileiro já viu acontecer numa mesa de bar.

Abra uma garrafa de refrigerante bem gelada. Enquanto a tampa está fechada, o gás está dissolvido no líquido e você não vê bolha nenhuma. No instante em que você abre e a pressão cai, o gás não cabe mais dissolvido e sai em forma de bolha.

O corpo humano é a garrafa. O nitrogênio — que é 78% do ar que respiramos — fica dissolvido no sangue e nos tecidos o tempo todo, sem causar problema algum, porque a pressão é constante. Quando a pressão em volta despenca, esse nitrogênio sai de solução e forma bolhas dentro do corpo. O quadro tem nome: doença da descompressão, a mesma que ataca mergulhador que sobe rápido demais depois de um mergulho fundo em Noronha ou em Arraial do Cabo. Dá dor nas juntas, e nos casos piores atinge pulmão e sistema nervoso.

A diferença é que o mergulhador pode ser levado a uma câmara hiperbárica. Um astronauta a 400 km de altitude, dentro de um traje, não pode.

Tres tripulantes dentro da camara de descompressao da estacao durante a preparacao de uma caminhada espacial, um deles parcialmente vestido com o traje branco
A preparação acontece dentro da câmara de descompressão, um compartimento que isola a tripulação do resto da estação. Vestir o traje sozinho é impossível: sempre há colegas ajudando. Foto: NASA/JSC

A receita, passo a passo

O protocolo mais recente da NASA se chama ISLE — sigla em inglês para "exercício leve dentro do traje". Ele substituiu um procedimento em que o astronauta tinha que dormir trancado na câmara de descompressão, a noite inteira, com a pressão já reduzida. O protocolo novo dispensa isso e ainda economiza cerca de 2,7 kg de oxigênio por saída — e oxigênio em órbita é um recurso que precisa subir de foguete.

A sequência publicada no relatório da NASA:

Etapa Duração O que acontece
1 60 min Máscara de oxigênio puro enquanto prepara os equipamentos
2 — Câmara despressurizada para 10,2 psi, respirando ar enriquecido (26,5% de oxigênio)
3 30 min Vestir o traje, já a 10,2 psi
4 50 min Exercício leve dentro do traje, respirando oxigênio
5 50 min Repouso dentro do traje, respirando oxigênio

São cerca de 190 minutos respirando oxigênio — mais de três horas antes de a escotilha abrir.

A etapa 4 chama atenção. Por que fazer exercício se o objetivo é relaxar? Porque mexer o corpo acelera a lavagem do nitrogênio: o sangue circula mais depressa e carrega o gás mais rápido para os pulmões, de onde ele sai na respiração. E "exercício leve" aqui é bem leve mesmo — o relatório compara o esforço a caminhar um quilômetro e meio em 70 minutos, um ritmo de passeio. Dentro de um traje rígido, até isso dá trabalho.

Funciona?

Funciona, e o número é impressionante. Segundo o mesmo relatório da NASA, nenhuma das 331 caminhadas espaciais realizadas a partir do ônibus espacial e da Estação Espacial até então teve caso relatado de doença da descompressão. Zero. Esse balanço é da época da aposentadoria do ônibus espacial, em 2011; de lá para cá o número de saídas só cresceu.

Nos testes em terra do protocolo ISLE, feitos em câmara com voluntários, a incidência medida foi de 4,3% — e, ainda assim, dentro do critério de aceitação que a NASA tinha estabelecido. Vale entender a diferença: no laboratório, os voluntários fazem exatamente o roteiro do teste. No voo real, a preparação inclui várias etapas extras — checagens de configuração, teste de vazamento, purga dos tanques — que somam mais uns 25 minutos de oxigênio que o teste em terra não tinha. Na prática, o astronauta de verdade recebe mais pré-respiração que o voluntário do experimento.

Para saber como o corpo reage quando não há traje nenhum no meio, leia O que acontece com o corpo humano no espaço sem traje. E se a dúvida é de onde sai o oxigênio que todo mundo respira lá em cima, a resposta está em Por que a Estação Espacial não fica sem ar?.

Três horas de espera para seis de trabalho

Junte tudo e você entende por que uma caminhada espacial toma o dia inteiro da tripulação. Antes da saída há as três horas de pré-respiração. Depois vem a despressurização final da câmara, a saída, as seis ou sete horas de trabalho do lado de fora, a volta, a repressurização e a retirada do traje — que também não é rápida.

É por isso que caminhada espacial não é rotina. Cada uma é um evento planejado com semanas de antecedência, encaixado no meio de uma agenda que já é apertada, como se vê em Como é a rotina de um astronauta na ISS (comida, sono, exercício).

E tudo isso por causa de um gás que não faz mal nenhum, que está em quase quatro quintos do ar que você respira, e que só vira problema quando a pressão em volta cai depressa demais.

Perguntas frequentes

Por quanto tempo o astronauta respira oxigênio puro antes de sair?

No protocolo ISLE, usado na Estação Espacial, são cerca de 190 minutos — pouco mais de três horas — distribuídos em quatro etapas: 60 minutos de máscara durante a preparação, 30 minutos vestindo o traje, 50 minutos de exercício leve e 50 minutos de repouso, estas duas últimas já dentro do traje.

O que é a doença da descompressão?

É a formação de bolhas de nitrogênio dentro do corpo quando a pressão externa cai rápido demais. O nitrogênio fica normalmente dissolvido nos tecidos; se a pressão despenca, ele sai de solução como o gás de um refrigerante quando a garrafa é aberta. Causa dor nas articulações e, em casos graves, atinge pulmões e sistema nervoso. É o mesmo problema do mergulhador que sobe rápido.

Por que o traje espacial não usa a mesma pressão da cabine?

Porque um traje muito pressurizado fica rígido. A 14,7 psi, a pressão do nível do mar, o astronauta não conseguiria dobrar os dedos para segurar uma ferramenta. Os 4,3 psi são o meio-termo entre manter a pessoa viva e deixá-la conseguir trabalhar.

Respirar oxigênio puro não faz mal?

Por algumas horas e na pressão baixa do traje, não. A 4,3 psi, o oxigênio puro entrega ao corpo uma quantidade parecida com a que o ar comum entrega no nível do mar. O risco do oxigênio puro é outro, e depende da pressão: a 16,7 psi, como na cabine da Apollo 1 em 1967, ele torna velcro, tecido e espuma tão inflamáveis quanto papel com álcool. Na pressão baixa de um traje, esse efeito é muito menor — o erro de 1967 não foi usar oxigênio puro, foi usá-lo comprimido.

Já houve caso de doença da descompressão no espaço?

Segundo o relatório da NASA que avaliou o protocolo, nenhuma das 331 caminhadas espaciais feitas a partir do ônibus espacial e da Estação Espacial até 2011 registrou um caso. O procedimento de pré-respiração é justamente o que sustenta esse resultado.

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