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Jul 26, 2023

Construindo um traje espacial melhor

Já se passaram 50 anos desde que os humanos pisaram pela primeira vez na Lua. Desde então, os astronautas exploraram principalmente a órbita baixa da Terra. Agora que a NASA se prepara para retornar à Lua, os especialistas estão reavaliando o

Já se passaram 50 anos desde que os humanos pisaram pela primeira vez na Lua. Desde então, os astronautas exploraram principalmente a órbita baixa da Terra. Agora que a NASA se prepara para retornar à Lua, os especialistas estão reavaliando a praticidade do traje espacial.

Ana Diaz Artiles, professora assistente do Departamento de Engenharia Aeroespacial da Texas A&M University, e o estudante de pós-graduação Logan Kluis têm trabalhado no desenvolvimento do SmartSuit, uma nova arquitetura de traje espacial que criaria um ambiente de traje espacial melhor e mais seguro para atividades extraveiculares (EVA) nas superfícies planetárias.

O SmartSuit é uma arquitetura de traje espacial proposta por Diaz Artiles que se concentra em três melhorias principais no design atual do traje; maior mobilidade, maior segurança e interação informada entre o meio ambiente e o astronauta. Mais recentemente, Diaz Artiles e Kluis, em colaboração com Robert Shepherd, professor associado da Universidade Cornell, têm desenvolvido protótipos de atuadores auxiliares de robótica suave para as articulações dos joelhos.

“O traje espacial atual foi projetado para condições de microgravidade; nessas condições, os astronautas não precisam andar ou se movimentar usando a parte inferior do corpo, eles normalmente se traduzem usando a parte superior do corpo”, disse Diaz Artiles. “Agora, quando você estiver na superfície de um planeta, os astronautas vão precisar andar, curvar-se, ajoelhar-se, pegar pedras e muitas outras atividades semelhantes que exigem uma melhor mobilidade na parte inferior do corpo.”

Os protótipos de joelho robóticos macios que eles desenvolveram funcionam usando a pressão do gás para expandir as câmaras internas, de modo que elas se empurrem umas contra as outras. À medida que cada um se expande, o atuador dobra. E ao usar um material macio, o atuador se adapta ao corpo humano, criando um ajuste mais confortável e reduzindo potencialmente o risco de lesões.

“A robótica suave permitiria que os atuadores se adaptassem ao corpo do astronauta, aumentando muito o seu conforto em comparação com atuadores de superfície dura mais rígidos”, disse Kluis.

Estar dentro do traje espacial atual é como estar dentro de um balão pressurizado. O astronauta tem que lutar contra o traje, o que não só é difícil, mas também gasta energia que os astronautas vão querer conservar ao conduzir missões EVA. Essa energia gasta movendo-se contra o traje contribui para o custo metabólico, que os atuadores robóticos assistivos seriam capazes de reduzir em 15%, com base em simulações desenvolvidas especificamente para investigar os efeitos desses atuadores.

“Se você está coletando amostras e fazendo testes, gasta muita energia”, disse Kluis. “Então, quando formos para missões como a Lua e Marte, ou teremos que trazer toda essa comida, ou teremos que cultivá-la, então qualquer tipo de economia que você puder fazer com essa energia seria muito útil.”

Seu trabalho recente concentrou-se em atuadores para as articulações dos joelhos, mas, em última análise, seu objetivo é integrar os atuadores em uma camada de corpo inteiro, melhorando o movimento em diversas articulações do corpo. Essa camada pressionaria com relativa força o astronauta, proporcionando contrapressão mecânica extra (MCP), o que aumenta a mobilidade.

“Pressão e mobilidade têm uma relação inversa”, disse Diaz Artiles. “Quanto mais pressão você tiver no traje espacial, menor será a mobilidade. Quanto menos pressão você tiver, mais fácil será se movimentar.”

Esta pressão refere-se à pressão do gás que o traje espacial fornece para proteger o usuário. A pressão da atmosfera é de cerca de 14,7 libras por polegada quadrada (psi). O traje espacial atual fornece cerca de 4,3 psi, que empurra o corpo do astronauta e contribui para o efeito balão. Mas se uma camada robótica macia de corpo inteiro pudesse fornecer 1,0 psi, por exemplo, isso reduziria a quantidade necessária para o traje para apenas 3,3 psi: menos pressão e mais mobilidade.

“Imagine usar Under Armour bem justo ou leggings bem justas. Essa pressão exercida sobre seu corpo substituiria ou complementaria a pressão do gás”, disse Kluis. “Portanto, a ideia do SmartSuit é que ele usaria pressão mecânica e pressão de gás.”