Como os trajes protegem os astronautas do ambiente espacial? Conheça a história e as tecnologias por trás dos trajes espaciais

Havia tempo que queria publicar este post. Ele era um dos rascunhos engavetados que preciso transformar em textos finais e publicar. Após assistir ao filme Gravidade, decidi me dedicar mais a ele.

Nota: Ao mencionar termos em russo que já tentei aprender sozinho, que utiliza o alfabeto cirílico, preocupei-me em manter a fonética, uma vez que o próprio idioma russo é estritamente fonético – não há diferentes sons para a mesma letra conforme regras, como no português. Portanto, podem ocorrer com certeza ocorrerão diferenças entre a forma como escrevi e a que será encontrada em outros lugares da internet. Por exemplo, Ϲоюз “união”, nave russa utilizada atualmente para o transporte de tripulações da Estação Espacial Internacional: sempre escreve-se “Soyuz”, por influência estadunidense, mas a fonética poderia ser representada em português de forma muito mais simples por “Soiuz”, não há motivo para o Y.

Da esquerda para direita: Bill Ayrey no traje A7LB reserva de Eugene Cernan; Andrew Taylor no Shuttle Space Suit Assembly (SSA); Lee Lamb no I-suit on the right; 1997 (Foto: NASA)
Da esquerda para direita: Bill Ayrey no traje A7LB reserva de Eugene Cernan; Andrew Taylor no Shuttle Space Suit Assembly (SSA); Lee Lamb no I-suit; 1997 (Foto: NASA)

Todos estamos familiarizados com a imagem de trajes espaciais e sabemos que os astronautas que precisam sair da nave para fazer reparos estariam em apuros se alguma falha lhes acontecesse. No vácuo do espaço, ele não só não conseguiria respirar, mas também sofreria os efeitos da total falta de pressão ambiental.

Na Terra, estamos sob a pressão do ar atmosférico e quanto maior sua altitude, menor é a pressão, pois há menos ar sobre o local. Com certeza você já sentiu a diferença ao subir ou descer uma montanha, por exemplo. Ao nível do mar, a atmosfera exerce 14,7 psi de pressão. A sigla significa pound per square inch, libra por polegada quadrada. Fazendo a conversão para unidades mais usuais a leigos, ao nível do mar, a pressão é de 1 quilograma por centímetro quadrado.

Geralmente, a área do corpo humano é 1,9 m² para homens e 1,6 m² para mulheres. Portanto, a força total exercida pela atmosfera ao redor do corpo é de cerca de 19 ou 16 toneladas. (Pasme!) Para não implodir, o corpo faz pressão para fora. Se a pressão for alterada aos poucos, ele resiste bem até certo ponto, mas se a mudança for abrupta, a adaptação trará efeitos que incluem dores de cabeça, alterações na visão e desorientação. Ir além dos limites de pressão pode ser fatal.

Acima de 19 km, 62 mil pés, a chamada linha de Armstrong, a atmosfera é tão rarefeita que um traje pressurizado é vital.

Chris Cassidy em caminhada espacial na ISS
Chris Cassidy em caminhada espacial na ISS (Foto: NASA)

Os trajes modernos não só provém uma atmosfera ao astronauta, mas também possuem sistemas complexos para mantê-lo confortável e minimizar o esforço necessário para dobrar os membros, resistindo à tendência natural da vestimenta de endurecer quando no vácuo. Pense no traje como uma bexiga de festa tentando se esticar ao máximo por conta da pressão interna – para dobrar o cotovelo, o astronauta precisa puxar o traje.

Eles também possuem sistemas de controle ambiental independentes da nave que permitem liberdade total de movimentação.

Alguns destes requisitos também se aplicam a outros trajes de pressão para tarefas especializadas, como voo de reconhecimento de grande altitude.

Os primeiros trajes de pressão para uso a altitudes extremas foram projetados por inventores individuais nos anos 1930. O primeiro traje usado por um humano no espaço foi o SK-1, em 1961, por Yuri Gagarin.

Requisitos  O traje deve exercer várias funções para permitir que seu ocupante trabalhe seguro e confortável. Já mencionamos a óbvia pressão interna. Ela pode ser menor que a da atmosfera terrestre, já que não existe a necessidade do traje carregar nitrogênio – que compõe 78% da nossa atmosfera e não é usado pelo corpo.

Como já vimos, menor pressão dá maior mobilidade, mas requer que o astronauta respire oxigênio puro por um tempo antes de ir para a menor pressão do traje, a fim de evitar complicações por descompressão. Para melhorar a mobilidade, as juntas são projetadas de formas especiais, que veremos mais adiante.

O equipamento deve conter um suprimento de oxigênio respirável e eliminar o dióxido de carbono exalado pelo ocupante. Os gases podem ser trocados com a nave ou por um sistema de suporte vital.

Na Terra, o fenômeno da convecção permite a troca de temperatura de algo com o ar. No espaço, á troca só pode ser feita por radiação ou condução para outros objetos em contato físico com o traje. Além disso, a temperatura fora dele varia muito entre a luz solar e a sombra. O sistema precisa manter a temperatura em níveis confortáveis.

Para isso, existe uma vestimenta em contato com a pele do astronauta com líquido em circulação. O fluido absorve a temperatura corporal e passa por um radiador do sistema de suporte vital.

O traje A7L, usado nas missões Apollo e Skylab, tinha onze camadas e protegia o ocupante de variações de temperatura de -156°C a 121°C.

Buzz Aldrin e seu traje A7L na Lua durante a Apollo 11 (Foto: NASA)
Buzz Aldrin e seu traje A7L na Lua durante a Apollo 11 (Foto: NASA)

O traje também deve ter sistemas de comunicação, podendo ser ligado eletricamente à nave ou apenas no sistema de suporte vital, e de coleta e contenção dos famigerados resíduos orgânicos #1 e #2.

Nos trajes da NASA, há um gorro com fones de ouvido e microfones chamado de Snoopy cap, “gorro do Snoopy”. Isso porque a versão empregada nas missões Apollo e Skylab lembrava o personagem animado.

O desenvolvimento do capacete de domo esferoidal foi a chave para balancear a necessidade do campo de visão, compensação de pressão e pouco peso. Uma inconveniência de alguns trajes é chamada de cabeça de aligátor por astronautas: a cabeça fica fixa para a frente, não podendo olhar para os lados.

Nas caminhadas espaciais, é preciso proteger-se de micrometeoritos, alguns viajando a 27 mil km/h. O traje – feito de várias camadas – deve ser resistente às perfurações destes objetos em sua camada mais externa.

Outros requisitos são proteção contra radiação UV e formas de manobrar e prender-se à nave.

Pressão  Geralmente, para fornecer oxigênio suficiente para respiração, um traje usando oxigênio puro deve ter uma pressão interna de 4,7 psi – igual à soma da pressão parcial do oxigênio atmosférico ao nível do mar, 3 psi, 0,77 psi de dióxido de carbono e 0,91 psi de vapor d’água. Os dois últimos, somando 1,7 psi devem ser subtraídos da pressão alveolar para obtermos a pressão parcial de oxigênio alveolar numa atmosfera 100% oxigênio.

Num traje com apenas 3 psi de pressão, o astronauta recebe só 1,3 psi de oxigênio, aproximadamente a pressão parcial de oxigênio alveolar em uma altitude de 1.860 m (6.100 pés), 78% da encontrada ao nível do mar, a mesma pressão das cabines de voos comerciais e o limite inferior para a pressurização de um traje espacial que permite uma capacidade razoável de trabalho.

Quando trajes de uma pressão específica são utilizadas em naves com pressão atmosférica normal, como o Space Shuttle (vulgo ônibus Espacial), os astronautas precisam respirar oxigênio puro por um período antes de vestí-los e despressurizar o módulo. Este procedimento, retira do corpo o nitrogênio dissolvido, evitando problemas de descompressão em uma rápida despressurização de uma atmosfera com nitrogênio.

No vácuo do espaço, o corpo humano sobrevive por muito pouco sem a proteção do traje. Pesquisando, encontrei explicações divergentes sobre o que aconteceria ao corpo de uma pessoa exposta a tal ambiente. Listei os efeitos que aparecem na maioria das fontes.

Alguns tecidos podem até dobrar de volume, dando a impressão de hipertrofia, ao invés de um balão inflado demais. A consciência é mantida por até 15 segundos, sucumbindo à falta de oxigênio. Ao contrário do que pensam alguns cineastas, não existe o efeito de congelar rapidamente até estalar porque a temperatura só pode ser perdida por radiação, que demora, ou evaporação dos fluidos, mas o sangue não ferve pois ainda está pressurizado dentro do corpo. O maior perigo é tentar prender o folego antes da exposição pois a pressão maior dentro dos pulmões os fará explodir.

Tais efeitos foram comprovados por acidentes em condições de altitude muito grande, espaço e treinamento em câmaras de vácuo.

A pele não precisa ser protegida do vácuo e fica presa por si mesma. Só precisa ser mecanicamente comprimida para manter sua forma original. Isso pode ser feito com um traje que fique colado ao corpo e tenha capacete para respiração. Veremos esta e outras ideias depois.

Traje EMU em laboratório de treino submerso (Foto: NASA)
Traje EMU em laboratório de treino submerso (Foto: NASA)

Alfaiataria  O traje deve permitir ao usuário movimento natural desobstruído. Quase todos os projetos tentam manter o mesmo volume não importando os movimentos do astronauta. Isso porque é necessário trabalho mecânico para mudar o volume de um sistema de pressão constante. Se flexionar uma junta reduz o volume do traje, o astronauta deve fazer um trabalho extra sempre que flexioná-la e manter a força para mantê-la flexionada. Movimentos delicados são muito difíceis.

Mesmo sendo uma força pequena, lutar constantemente contra o próprio traje é fatigante. Geralmente, todos os trajes tem mobilidade maior com pressões mais baixas. Porém, já que é necessária uma pressão mínima para o astronauta, a única forma de reduzir mais o trabalho requerido para os movimentos é minimizar a mudança de volume.

Todos os projetos de trajes espaciais tentam mitigar o problema. Em alguns trajes russos, faixas de tecido eram enroladas bem nos braços e pernas. A solução mais comum, usada nos trajes da NASA, é formar o traje de camadas múltiplas. A camada de “balão” é hermética e semelhante à borracha. Sobre o balão, uma camada de contenção fornece a forma específica do traje. Menor a anterior, esta camada recebe todos os estresses causados por pressão dentro do traje. Uma vez que o balão não tiver pressão ao seu redor, ele não estourará, mesmo se perfurado. Ao dobrar uma junta, a forma da camada de contenção cria bolsos de tecido no interior da junta, onde volume é perdido, pra abrir-se do lado exterior. Assim o volume fica sempre quase constante. Porém uma vez que os vieses forem abertos por completo, flexionar a junta novamente necessitará de certo trabalho.

Existem quatro tipos de projetos básicos. Os trajes flexíveis são feitos em sua maior parte por tecidos. Todos tem algumas parte rígidas, até mesmo nas juntas. Eram muito usados no início do voo espacial tripulado, não só dentro das naves, mas também nas primeiras caminhadas espaciais.

Os de parte externa rígida são geralmente feitos de metal ou materiais compostos (laminados de tecido e resina) e não usam tecidos para as juntas. Usam juntas articuladas e segmentos de anéis em cunha parecidos com aquele cotovelo ajustável da tubulação do fogão para permitir uma amplos movimentos dos braços e pernas. As juntas mantém um volume constate de ar e não possuem nenhuma contra-força. Assim, o astronauta não precisa se esforçar para manter o traje em nenhuma posição. Estes trajes também permitem operar a pressões mais altas, o que eliminaria a necessidade do ocupante respirar oxigênio puro antes da atividade extraveicular (extravehicular activity, EVA).

Uma desvantagem é que as juntas podem ficar restritas ou travadas e astronauta precisará manipulá-las ou programá-las. O traje experimental AX-5, desenvolvido pela NASA no Centro de Pesquisa Ames, tem uma taxa de flexibilidade de 95% – o ocupante pode mover-se em 95% das posições que poderia enquanto nu.

Traje rígido experimental AX-5, em 1988 (Foto: NASA)
Traje rígido experimental AX-5, em 1988 (Foto: NASA)

Os trajes híbridos possuem as partes rígidas e de tecidos dos dois projetos anteriores. Geralmente as partes rígidas são as proteções das juntas, capacete, selagem da cintura e, em alguns casos, na escotilha das costas.

Os trajes de contrapressão mecânica ou trajes de atividade espacial (space activity suits, SAS) são uma proposta que usa um colante elástico para comprimir o corpo. Quando vestido, eles se assemelham a um macacão para bebês. A cabeça fica envolta por um capacete pressurizado e o resto do corpo é pressurizado apenas pelo efeito elástico do traje, o que elimina o problema do volume constante, reduz a necessidade de despressurização e todas as complicações que vem com ela e torna o conjunto muito leve.

Porém, eles podem ser muito difíceis de vestir e têm problemas em fornecer uma pressão uniforme. Na maioria dos projetos, a transpiração do corpo é usada para seu resfriamento. O suor evapora rápido no vácuo e pode desublimar ou depositar-se em objetos próximos, como sensores e o visor do capacete. A camada de gelo e resíduo de suor pode contaminar superfícies sensíveis e afetar a performance ótica.

Uma curiosidade: ufólogos registraram vários casos em que seres humanoides usavam roupas semelhantes.

Pioneiros  Muitas tecnologias de outras áreas ajudaram no desenvolvimento dos trajes espaciais. As máscaras de gás e as de oxigênio usadas por pilotos de aeronaves de grande altitude na Segunda Guerra Mundial, o traje de altitude dos pilotos de U-2 e SR-71 e as tecnologias de mergulho são exemplos.

Quem já leu outros textos meus sabe que prefiro não me aprofundar muito, mas deixar várias referências para pesquisa. Até porque se fosse escrever detalhadamente, o texto ficaria ainda mais longo. Vou mostrar um tanto quanto superficialmente a história dos trajes espaciais e, havendo interesse – e gostaria muito que houvesse –, você poderá aprofundar sua pesquisa com as informações encontradas aqui. Conforme os avanços cronológicos, conheceremos as tecnologias.

Em 1931, Evgeny Chertovsky, engenheiro do Instituto de Medicina de Aviação, criou o primeiro traje de pressão total em Leningrado. Ele estava envolvido no programa soviético de balões estratosféricos. O CH-1 era um traje simples e justo que não tinha juntas e exigia força substancial para mover os membros. O problema foi remediado até o CH-7, de 1940. O CH-3 foi o primeiro traje operacional que permitia ao piloto liberdade suficiente de movimento e foi testado pela primeira vez em 1937 num voo a 12 km (39,4 mil pés) de altitude.

Chertovsky cunhou o termo escafandro (скафандр, “scafandr”), para trajes de pressão total, do grego skaf, barco, navio, e andros, homem. O termo é usado por russos para roupas padrões de mergulho e trajes espaciais.

Traje pressurizado de Willey Post (Foto: Chevron Corporation Archives)
Traje pressurizado de Willey Post (Foto: Chevron Corporation Archives)

O aviador estadunidense Wiley Post testou três trajes de pressão em voos recordistas em 1934. Seu avião não podia ser pressurizado, então ele desenvolveu trajes de pressão total para voar longas distâncias a grandes altitudes. O primeiro se rompeu em um teste de pressão. O segundo tinha o mesmo capacete do primeiro, mas ficou muito justo quanto testado e teve que ser cortado para ser retirado de Post. O terceiro teve êxito. A altitude máxima de Post foi de 15,2 km (50 mil pés).

Ele trabalhou com Russell Colley, que seguiria os projetos e até desenvolveria os trajes usados pelos astronautas do programa Mercury, incluindo Alan Shepard, o primeiro estadunidense no espaço.

Traje desenvolvido por Emilio Herrera Linares (Foto: National Archief)
Traje desenvolvido por Emilio Herrera Linares (Foto: National Archief)

Em 1935, o engenheiro militar espanhol Emilio Herrera Linares projetou e construiu o “escafandra estratonáutica”, que era para ter sido usado durante um voo estratosférico de balão de gôndola aberta no início do ano seguinte. Linares fez contribuições notáveis à ciência e foi presidente de 1960 a 1962. Fica a dica de pesquisa.

No início dos anos 1950, o engenheiro elétrico estadunidense Siegfried Hansen e seus colegas da Litton Industries projetaram e construíram um traje rígido que foi usado em câmaras de vácuo e foi o predecessor dos trajes da NASA. Assim, Hansen ganhou o título ocidental de pai do traje espacial.

Ao espaço  Considera-se como primeiro traje espacial o SK-1, usado por Iuri Gagarin em seu histórico voo em 1961. O Scafandr Cosmicheskiy (Скафандр Космический, escafandro espacial) foi desenvolvido especialmente para a missão Vostoc (Восток, oriente) 1 e, após o sucesso da missão, trajes SK foram usados por outros cosmonautas em naves Vostoc, nas quais os tripulantes ejetavam antes de a nave pousar.

SK-1, usado por Iuri Gagarin (Foto via Flickr)
SK-1, usado por Iuri Gagarin (Foto via Flickr)

O SK-1, de 20 kg, foi usado até 1963. Em junho daquele ano, o SK-2 foi usado por Valentina Tereshkova, a primeira mulher no espaço, na missão Vostoc 6. Os SK eram feitos para atividade intraveicular (Intravehicular activity, IVA) e permitiam que seus ocupantes se ejetassem a até 8 km (26 mil pés) de altitude. Feitos pela NPP Zvezda, pesavam 20 kg e não possuíam sistema de apoio à vida autônomo. Eram pressurizados com 3,9 a 4,4 psi.

O traje usado no programa espacial Mercury, o primeiro de voos tripulados da NASA, originou-se do Navy Mark IV, um traje de pressão de corpo todo para grandes altitudes desenvolvido pela B.F. Goodrich Company e a Marinha dos EUA para pilotos de caça de grandes altitudes. Era usado apenas para IVAs e seu suporte à vida era providenciado pela nave. Pesava 10 kg e era pressurizado com 3,7 psi. Foi usado de 1961 a 63.

Gordon Cooper em traje do programa Mercury (Foto: NASA)
Gordon Cooper em traje do programa Mercury (Foto: NASA)

Nas missões Gemini, dois astronautas por vez fariam os avanços necessários para que o programa Apollo chegasse à Lua, como EVAs, aproximações com outras naves, acoplagens e permanências mais longas no espaço. Para tal, uma nova série de trajes espaciais foi necessária. Os trajes Gemini, empregados de 1965 a 66, eram projetados pela NASA baseados no traje para grandes altitudes do X-15 – aeronave de testes que ainda detém o recorde de velocidade, 7.274 km/h, e possui dois voos qualificados como espaciais, pois ultrapassaram 100 km (328 mil pés) de altitude. A fabricação ficou à cargo da David Clark Company. Houve várias versões de trajes Gemini, sendo as três principais: G3C, para IVAs, G4C, para IVAs e EVAs, e G5C, para que a tripulação permanecesse duas semanas no espaço.

O traje G3C, usado apenas na Gemini 3. Consistia de seis camadas de Nylon, a mais interna contendo uma “bexiga” emborrachada, e Nomex, uma fibra resistente a fogo, responsável pela característica cor branca do traje. Tinha botas removíveis também de Nomex e um capacete com um conjunto de fones de ouvido e microfones. As luvas eram desconectáveis e ligadas por anéis de travamento que permitiam fácil rotação dos pulsos.

Traje G3C (Foto: NASA)
Traje G3C (Foto: NASA)

Caminhadas espaciais  O G4C era idêntico, mas tinha dois estilos diferentes, ambos com camadas adicionais de Mylar, um filme derivado do poliéster, para controle de temperatura (120°C exposto ao Sol e -155°C na sombra da Terra). As botas do comandante continuaram removíveis, ao contrário das do piloto, que também tinha um visor solar removível no capacete. O G4C foi usado em todas as missões da Gemini 4 à Gemini 12, com exceção da Gemini 7. Foi com o G4C que Ed White fez a primeira caminhada espacial estadunidense, em 1965.

Para Gemini 7, que passou 14 dias em órbita, Frank Borman e Jim Lovell usaram outras modificações do G3C, o G5C. Durante a missão, Lovell tornou-se a primeira pessoa a tirar seu traje de pressão, o que foi extremamente difícil.

G4C, para EVA na Gemini 12 (Foto: NASA)
G4C, para EVA na Gemini 12 (Foto: NASA)

O equivalente russo ao programa Gemini foi o Voskhod (Восход, ascensão). Em março de 1965, a Voskhod 2 fez a primeira caminhada espacial soviética. Nas naves Voskhod, não era preciso usar um traje, mas a atmosfera seria perdida assim que Alexei Leonov abrisse a escotilha da nave para sair. Por isso, os cosmonautas vestiam o Bercut (беркут, águia dourada), um SK-1 modificado desenvolvido pela NPP Zvezda nos meses anteriores. Possuía dois níveis de pressurização, equivalentes a 3,8 e 5,9 psi (nominal). O suporte à vida ficava em uma mochila de 21,5 kg – que se somavam aos 20 kg do escafandro – e incluía 45 minutos de oxigênio. Os movimentos do traje era muito restritos.

Bercut (Foto: Lobanov Andrey)
Bercut (Foto: Lobanov Andrey)

O traje Gemini foi escolhido pela NASA para a fase do programa Apollo que envolvia apenas a órbita terrestre, com a Block I, a nave que continha apenas os módulos de comando e serviço. Enquanto não eram feitas EVAs e as empresas ILC Dover, Hamilton Standard e David Clark competiam para projetar um novo traje – a ser usado na Lua –, foi decidido usar o G3C como base para o traje das primeiras missões Apollo, chamado A1C. Uma vez que a Apollo contava com um sistema de escape emergencial que tirava a cápsula do foguete, as modificações incluíam a troca do paraquedas por um dispositivo flutuador amarelo em forma de U.

Em 21 de fevereiro de 1967, houve um incêndio durante um teste de cabine. As vestimentas de Nylon derreteram e sucumbiram às chamas, matando Gus Grissom, Ed White e Roger Chafee. As chamas foram tão intensas que seus trajes fundiram-se em uma massa única. Após o acidente, os voos tripulados de Block I foram cancelados.

De 1968 a 75, onze voos da Apollo, três da estação espacial Skylab e a missão Apollo-Soyuz usaram o traje A7L. A camada externa de Nylon foi substituída com um tecido à prova de fogo. O A7L foi o primeiro a empregar uma vestimenta interna de resfriamento e uma externa contra micrometeoroides. Usado para atividades dentro e fora da nave, era pressurizado a 3,7 psi. O traje de IVAs tinha 28,1 kg; o de EVAs, 34,5 kg. O apoio à vida primário durava 6 horas e o backup 30 minutos.

Traje usado por Neil Armstrong na Apollo 11 (Foto: NASA)
Traje usado por Neil Armstrong na Apollo 11 (Foto: NASA)

As Apollos 15, 16 e 17 usaram a derivação A7LB. As modificações incluíam uma hora a mais de oxigênio. A versão usada na Skylab não possuía apoio à vida primário embutido.

Poucas pessoas sabem, mas no fim dos anos 60 e início dos 70, a China planejava levar uma nave com duas pessoas ao espaço. Por problemas financeiros e políticos, a missão Shuguang 1 (曙光一号, aurora) foi cancelada em maio de 1972. O traje laranja de 10 kg feito de várias camadas de poliéster de alta resistência seria usado dentro e fora da nave.

Falcões  Em 1966, a russa Zvezda desenvolveu o Iastreb (Ястреб, falcão) para as caminhadas espaciais das primeiras missões Soiuz (Cоюз, união). O Bercut, usado na EVA da Voskhod 2, possuía o efeito de balão nas juntas, tornando movimentos muito difíceis. O novo projeto era muito mais rígido e usava um sistema de polias e linhas para regular os movimentos. A mochila com o apoio à vida, que durava duas horas e meia, pesava 21,5 kg e era montada em uma caixa de metal que podia ser presa ao peito ou à perna para facilitar o acesso pela pequena escotilha da Soiuz. O peso total do traje era 41,5 kg e ele operava com 5,8 psi.

O Iastreb deveria ser usado apenas no módulo orbital da Soyuz e era preciso duas pessoas para vestí-lo. A capacidade do traje era limitada, de forma que o pouso na Lua e os movimentos dos cosmonautas planejados pelos soviéticos deveriam ser restritos.

O traje só foi usado uma vez: durante a acoplagem e troca de tripulação das Soyuz 4 e 5 – não foi usado durante o lançamento e a re-entrada na atmosfera. Durante a missão, ambos os cosmonautas tiveram problemas com o Iastreb.

Traje Iastreb (Foto via Galspace)
Traje Iastreb (Foto via Galspace)

Para as alunissagens, os soviéticos pretendiam vestir o Crechet-94 (Кречет, falcão gerifalte), desenvolvido pela NPP Zvezda a partir do projeto SKV. O projeto começou em 1967 em concorrência com o Orlan, que veremos adiante.

Pesando 90 kg, o traje poderia operar 10 horas antes de precisar de mais consumíveis e tinha um tempo total de operação de 48 horas. O Crechet foi o primeiro traje espacial semi-rígido desenvolvido, com torso superior em liga de alumínio e membros em tecido. A ideia foi adotada pelo EMU estadunidense e os trajes russos posteriores. Ao contrário do Orlan, o Crechet possuía juntas de cintura e quadris. Os ombros e pulsos eram juntas articuladas que permitiam rotação de quase 360°.

Este traje tinha uma escotilha nas costas, mais fácil para entrar e mais confiável que os zíperes usados até então. A escotilha era aberta por uma alavanca no cotovelo direito. A mochila de apoio à vida era incorporada ao traje. A ideia de escotilha nas costas é atribuída ao engenheiro da Zvezda Anatoli Stoklitskyi.

Crechet-94 em exibição no Air and Space Smithsonian Musuem; traje possui escotilha nas costas
Crechet-94 em exibição no Air and Space Smithsonian Musuem; traje possui escotilha nas costas

Um painel de instrumentos e controles no peito podia ser levantado para uso e abaixado quando não fosse necessário. Um bambolê nas costas permitia que um cosmonauta trabalhando sozinho que caísse de costas se virasse e usasse os membros para se levantar. Além do visor claro, visores que se moviam para baixo permitiam diferentes níveis de proteção solar. O visor externo era revestido com ouro para refletividade.

Por dentro, havia uma vestimenta de resfriamento por líquido. A camada interna de tecido do traje era de tela de Nylon cinza. O isolamento era obtido por uma folha com textura de waffle. A camada externa era um tecido “branco sujo” trançado em cetim com acabamentos laranjas.

Crechet-94 em exibição no Air and Space Smithsonian Musuem, em Washington, EUA
Crechet-94 em exibição no Air and Space Smithsonian Musuem, em Washington, EUA

Por restrições na mobilidade dos ombros e dos cotovelos, o Crechet contava com um “controle de dedo”, que permitia que o cosmonauta pilotasse a nave de pouso.

Com o peso total de 106 kg, e pressurizado a 5,8 psi, o traje teria servido para a microgravidade e para a superfície lunar, até porque os módulos lunar (LK) e de comando (LOK) soviéticos não foram projetados para transferência interna de tripulação.

Buran  Para as tripulações do ônibus espacial Buran (Буран, tempestade), foi desenvolvido o Stridj (Стриж, andorinhão), que lembrava o Socol, usado na Soiuz. O Stridj foi projetado para proteger os cosmonautas durante uma possível ejeção da nave a altitudes de até 30 km (100 mil pés) e velocidades de Mach 3 (3 vezes a velocidade do som). Os assentos ejetáveis do Buran eram parecidos com os dos Space Shuttles Enterprise e Columbia – os deste último foram removidos após a missão STS-4.

O Stridj, de 18 kg, é feito de telas de Nylon verde oliva com acabamentos prateados e linhados com tecido emborrachado e provido de conectores para umbilicais elétricos, pneumáticos e de refrigeração. Possui um gorro fixo pressurizado com um visor articulado preso a um flange de alumínio anodizado. As mangas tem cabos de articulação ajustáveis fixados na parte superior dos braços com um gancho de apoio vestido do peito às costas por cintos de tecidos em faixas e uma couraça metálica. As luvas são removíveis e dotadas de dedos de borracha e palmas de couro. O traje também possui seções dobradas nos joelhos e bolsos de utilidades nas coxas para equipamentos de sobrevivência, como uma faca dobrável e uma pistola. Na manga esquerda, um manômetro. No peito, uma válvula de equalização de pressão. É pressurizado com 5,8 psi.

O Buran teve apenas um voo – tripulado apenas por manequins vestindo o Stridj – em novembro de 1988. O traje e o assento ejetável foram testados em cinco lançamentos de foguetes Soiuz com naves Progress (38 – 42) de 1988 a 1990.

O Stridj, como sua contraparte estadunidense, ainda esta em uso para todas as aeronaves russas de grande altitude sem pressurização de cabine.

Stridj
Stridj, para uso no ônibus espacial soviético Buran

Socol  Em 30 de junho de 1971, a tripulação da nave Soiuz (Ϲоюз, união) 11 faleceu por causa da despressurização acidental da nave durante a reentrada e uma das recomendações da equipe de investigação foi a utilização de trajes pressurizados nas fases críticas da missão: lançamento, acoplagem e pouso. A NPP Zvezda ficou responsável pelo fornecimento dos trajes, rejeitando os trajes soviéticos existentes e tomando como base o traje de aviação Socol (Cокол, falcão). A principal modificação foi a substituição do capacete rígido. Outras características puderam ser removidas para diminuir o peso. Ao mesmo tempo, um suporte vital foi desenvolvido junto à OKB-1. O novo traje foi batizado de Socol-K (K de Космос, “cosmos”, espaço.)

A versão K foi utilizada pela primeira vez em setembro de 1973 na Soiuz 12. As versões KR, KM e KV nunca chegaram a ser utilizadas, mas a KV2, em uso até hoje, fez sua estreia em junho de 1980 na Soiuz T-2. Ela pesa 10 kg e é pressurizada com 5,8 psi.

O traje consiste de um camada interna de pressão é feita de Nylon 6 emborrachado e uma externa de tela de Nylon branco. As botas são integradas mas as luvas são removíveis e acopladas por conexões de alumínio anodizado nos pulsos. O visor de policarbonato pode abrir por dobradiças próximas às orelhas e é selado por um flange de alumínio anodizado quando fechado. O capuz ou capacete flexível dobra-se quando o visor é levantado. Há quatro bolsos e faixas de ajuste nos braços, pernas, peito e abdome.

Existe um manômetro no pulso esquerdo. Um espelho em uma banda elástica é usado no pulso direito e ajuda o cosmonauta a ver o que está fora de seu campo de visão. Durante a reentrada, um altímetro em uma faixa de pulso, dando uma informação imediata sobre a pressão de cabine e avisa sobre quando devem se preparar para o impacto contra o chão – durante a última fase do pouso, a cabine era aberta para a atmosfera ambiente. Um relógio de pulso também é usado com frequência com uma faixa elástica que substitui a pulseira, para que possa caber sobre o volume da luva. Os relógios são geralmente comprados de forma privada e uma grande variedade de modelos russos e suíços já foi usada.

Os cabos elétricos são montados na direita do abdome do traje. À esquerda, há manqueiras separadas de ar e oxigênio. Normalmente, um soprador ventila o traje com ar da cabine pela mangueira maior a 150 litros por minuto. Se a pressão da cabine cair abaixo de 8,7 psi, o fornecimento de ar é automaticamente substituído por oxigênio das garrafas pressurizadas. Ar e oxigênio são despejados pela válvula de alívio de pressão azul no centro do peito – esta válvula também regula a pressão do traje.

Efetivamente, o Socol usa um sistema de suporte vital de circuito aberto que lembra um pouco trajes de mergulho. A vantagem está na simplicidade e a desvantagem de uma alta taxa de consumo de oxigênio é aceitável uma vez que só é voltada para uso emergencial.

Versão KV-2 do Socol em exposição
Versão KV-2 do Socol em exposição

Este traje pode ser usado por até 30 horas em um ambiente pressurizado ou duas horas no vácuo – como fez a personagem de Gravidade. Eles também flutuam na água e possuem um “dique” no pescoço que impede que o traje seja inundado ao abrir o visor. Ainda assim, as tripulações da Soiuz levam flutuadores e trajes de sobrevivência em água fria caso a nave pouse na água.

Cada tripulante recebe um traje feito sob medida, mas as quantidades indicam que os usados para treinamento são reutilizados. É vital que o traje se encaixe perfeitamente e o cosmonauta passa duas horas sentado em um assento de lançamento com o traje inflado para ter certeza. Faixas nos braços, pernas e peito permitem ajustes.

Para vestí-lo, abre-se os dois zíperes e V no peito. Por baixo, há uma grande abertura tubular na camada interna de pressão conhecida como apêndice. As pernas vão primeiro, depois os braços nas mangas e cabeça no capacete. Quando o traje está posto, um selo hermético é feito enrolando o apêndice para cima com força e segurando-o com bandas elásticas resistentes. A protuberância do apêndice enrolado é segurado sob o V na camada exterior do traje. Vestido no solo, o traje é ligado a uma unidade portátil de ventilação – um dispositivo de mão que fornece ar para o traje, resfriando-o primeiro com um trocador de calor com gelo. Botas externas de couro cinza também são vestidas no solo: protegem os pés do traje de danos e são removidos antes de entrar na nave para evitar “artigos desnecessários” na cabine. As luvas são postas e o visor é selado logo antes do lançamento e da reentrada.

Em uma emergência, a pressão dentro do Socol é mantida 5,8 psi acima da pressão do ambiente por uma válvula de alívio de pressão. Por ter uma camada de pressurização, o traje tende a ter o “efeito balão”, mas é bem funcional dentro da cápsula.

Se é necessário mais movimento que o permitido, a válvula pode ser ajustada para 3,9 psi. Esta configuração é apenas para emergências extremas e oxigênio puro é fornecido ao cosmonauta – o risco de problemas de descompressão torna-se significativo após 15 minutos nesta configuração.

Marcos Pontes dentro de Socol, em treinamento na Rússia em 2006
Marcos Pontes dentro de Socol, em treinamento na Rússia em 2006

Orlan  Em dezembro de 1977, foi feita a primeira EVA com um traje Orlan (Орлан, águia careca), na estação Saliut (Салют, saudação) 6, durante a missão Soiuz 26 por Iuri Ramanenco e Georgi Greshco com a versão Orlan-D. O Orlan-DM estreou em agosto de 1985 com Vladmir Dzanibecov e Victor Savinikh, na Saliut 7.

Para a Mir (Мир, paz, mundo), foram empregadas as versões DMA e M. O Orlan-DMA foi usado pela primeira vez em novembro de 1988 por Musa Manarov. O Orlan-M, de 112 kg, foi introduzido em 1997, usado na Mir até o fim de sua operação e é usado até hoje na Estação Espacial Internacional (International Space Station, ISS).

Em fevereiro de 2006, um Orlan “aposentado” foi equipado com um transmissor de rádio, redesignado SuitSat-1, e posto em órbita a partir da ISS.

Em junho de 2009, o Orlan-MK, de 120 kg, foi testado durante uma EVA de cinco horas para a instalação de novos equipamentos na Estação. O principal avanço foi um mini-computador para a telemetria por rádio do sistema de apoio à vida. O computador processa dados dos vários sistemas do traje, fornece um aviso de mau funcionamento e exibe um plano de contingência em um LCD à direta no peito.

A versão MKS deve ser introduzida em 2015.

Existem também as versões GN, T e V, usadas pra treinamento submerso.

Dentro de um Orlan-M, John Phillips realiza EVA na ISS; em seu viro, o reflexo de Sergei Krikalev  (Foto: NASA)
Dentro de um Orlan-M, John Phillips realiza EVA na ISS; em seu viro, o reflexo de Sergei Krikalev (Foto: NASA)

O Orlan original foi projetado para o programa lunar, tinha duas horas e meia de operação e foi abandonado em prol de um modelo com maior tempo operacional: a versão D, 3 horas; versão M, 9 horas.

O traje é semi-rígido (torso e capacete rígidos e membros flexíveis) e possui uma escotinha traseira com uma mochila anexa que o permite ser vestido mais rapidamente – cerca de cinco minutos. Todas as versões são pressurizadas com 5,8 psi. Os primeiros Orlans eram ligados à nave por um cordão umbilical que fornecia alimentação elétrica e comunicações. Desde o DM, todos são autossuficientes.

Orange is the new black  Para as primeiras missões do Space Shuttle, de abril de 1981 a julho 82, os dois tripulantes vestiam o Shuttle Ejection Escape Suit (Traje de Ejeção de Escape do Shuttle, SEES). Derivado o S1030 e fabricado pela David Clark, da USAF (United States Air Force, Força Aérea do Tio Sam), permitia ejeções em até Mach 2,7 e 24,4 km (80 mil pés). O conjunto incluía paraquedas (obviamente) e bexigas infláveis nas pernas para evitar que o ocupante não desmaiasse na reentrada. Não possuía nenhum sistema de apoio à vida autônomo.

Para o astronauta John Young, foi feita uma modificação: montagem para óculos de grau, pois ele usou óculos de leitura bifocais

O SEES pesava 18 kg e era pressurizado a 2,7 psi. Foi usado nas missões STS-1 a STS-4. Quando o veículo foi certificado, os trajes de ejeção e os assentos ejetáveis foram removidos.

John Young no Shuttle Ejection Escape Suit (Foto: NASA)
John Young no Shuttle Ejection Escape Suit (Foto: NASA)

Da STS-5 (1982) à STS-51-L (1986, quando a nave Challenger explodiu no lançamento), não foram usados trajes de pressão no lançamento e na reentrada. A tripulação podia vestir apenas um traje de voo azul com um capacete e suprimento de oxigênio.

A partir da STS-26, em 1988 – a primeira missão após o acidente –, o mesmo figurino ficou na moda por dez anos. Ele já era usado por pilotos da USAF nos anos 70, substituindo o que era usado nos aviões SR-71 e U-2 – idêntico ao usado no X-15 e nas missões Gemini. Como o nome sugere, o Launch Entry Suit (S1032 ou Traje de Entrada e Lançamento, LES) era usado durante o lançamento e a reentrada. Os oito primeiros eram azul marinho, mas a cor foi mudada para laranja presídio para contrastar com o azul do oceano, caso fosse necessário procurar os astronautas nele.

O traje de pressão parcial é caracterizado por uma única peça de tronco e membros com uma camada externa de Nomex (que a NASA pôde usar devido à atmosfera interna da nave de nitrogênio e oxigênio pressurizada ao nível do mar), fechado com um zíper nas costas. O conjunto também incluía um capacete de pressão total com uma placa facial de policarbonato transparente, selo mecânico e uma viseira escura, luvas com zíper parecidas com as que Alan Shepard usou na Mercury, botas parecidas com a de paraquedistas e uma mochila de sobrevivência com paraquedas, bote, equipamento de sobrevivência e um suprimento de meia hora de oxigênio, vestida antes de entrar na nave.

Por causa do design do capacete, que repousava nos ombros do astronauta e permitia que ele movesse a cabeça livremente, era preciso que o astronauta usasse um gorro de comunicações parecido com o da Apollo. O gorro era inicialmente branco, depois marrom, e lembrava o traje usado por Gagarin na Vostoc.

Fabricado pela David Clark, o LES foi projetado para aguentar as pressões de até 12 km (40 mil pés) e submersão no oceano por até 24 horas a 5°C. Operava a 2,7 psi e pesava 42,6 kg, sendo 29 kg de equipamentos de sobrevivência.

Incluídos no sistema de escape da tripulação (Crew Escape System, CES) do LES estão o capacete para lançamento e reentrada (Launch and Entry Helmet, LEH) com comunicações (COMM CAP), conjunto de paraquedas e proteções, bote. unidade preservadora de vida (Life Preserver Unit, LPU), luvas, manifolds e válvulas de oxigênio, botas e equipamento
Incluídos no sistema de escape da tripulação (Crew Escape System, CES) do LES estão o capacete para lançamento e reentrada (Launch and Entry Helmet, LEH) com comunicações (COMM CAP), conjunto de paraquedas e proteções, bote. unidade preservadora de vida (Life Preserver Unit, LPU), luvas, manifolds e válvulas de oxigênio, botas e equipamento

Pelas limitações do LES, a NASA e a David Clark introduziram o ACES, apresentado em 94, e este passou a ser o único traje de IVAs usado no Ônibus Espacial depois de 1998. Visualmente, ele nos faz lembrar do LES, (Nomex laranja pra fácil localização no mar), mas trata-se de um traje de pressão total.

O oxigênio é fornecido por um conector na coxa esquerda e levado ao capacete por um conector especial na base do anel do pescoço. O capacete e o pescoço são ligados ao traje de peça única por anéis de travamento metálicos de cor cinza.

O ACES possui bexigas de pressão integradas e uma camada extra de isolamento.

Por baixo, o astronauta veste o Maximum Absorbency Garment (Vestimenta de Absorção Máxima, MAG), um fraldão de altíssima absorção, e roupas de baixo térmicas azuis com tubulações embutidas para resfriamento e ventilação, que é controlada por um conector à esquerda na cintura.

O capacete de pressão total é o mesmo usado no LES. Um visor transparente travado com um selo mecânico com uma barra de travamento saliente fácil de ser alcançada com as luvas. Uma viseira escura pode ser abaixada para reduzir a luz de reflexos. Uma válvula anti-sufocamento atrás do capacete permite a passagem de dióxido de carbono. O gorro de comunicações é ligado a um plug especial dentro do capacete que se conecta ao sistema intercomunicador da nave por plugs brancos similares aos usados nos capacetes da Mercury.

As luvas podem ser vestidas mais rápido e facilmente, permitem que os pulsos girem e também são pressurizadas. As palmas são texturizadas para que o ocupante possa aciona chaves, apertar botões, girar knobs e operar os comandos de voo durante aproximação final e pouso.

Botas pesadas de couro preto com zíperes ajudam a evitar ferimentos nos pés e tornozelos e o inchaço dos pés. Não se usa tecido com as botas para evitar o que aconteceu na Guerra do Vietnam – aeronavegantes usando botas de selva com a parte superior de Nylon foram feridos quando o tecido literalmente se fundiu à pele durante incêndio na aeronave.

A mochila de sobrevivência, que inclui até bote inflável, é vestida antes de entrar na nave.

A lanternas nos bolsos altos de ambos os braços ajudam na localização em caso de emergência e são de cor laranja para identificar um tripulante, enquanto os técnicos de busca carregam verdes.

Astronautas da missão STS-130 vestindo o ACES, em 10/01/2010 (Foto: Kim Shiflett/NASA)
Astronautas da missão STS-130 vestindo o ACES, em 10/01/2010 (Foto: Kim Shiflett/NASA)

Cada traje tem tamanho individual, mas a maioria deles pode ser usada por astronautas de alturas diferentes. O ACES é pressurizado com 3,5 psi  e pesa 41,7 kg, sendo 29 kg da mochila de sobrevivência. O backup de seu sistema de apoio à vida dura 10 minutos.

Nenhum ACES falhou em operações normais de voo. A investigação do acidente com a nave Columbia, que se desintegrou na reentrada em 2003, descobriu que os trajes de todos os tripulantes falharam em algum ponto, mas também que nenhum astronauta havia selado o capacete e vários não estavam usando luvas. Para comparar, em 1966, um piloto de SR-71 em um traje similar – com capacete e luvas selados – sobreviveu a condições parecidas de pressão quando sua aeronave se desintegrou à velocidade de Mach 3. Porém o conforme menciona o relatório da investigação, o ambiente térmico e químico do acidente do Columbia (temperatura e concentração de oxigênio) era muito mas severo que o do acidente do SR-71. O relatório recomendou que futuros trajes sejam aprovados não apenas resistência térmica e química, mas também, como os trajes da USAF já eram, para pressão e rajadas de vento.

Antes, a ideia era aposentar o ACES com o Ônibus Espacial e substituí-lo pelo traje espacial Constellation, mas as futuras missões Orion deverão usar um ACES modificado, permitindo mais mobilidade ao ocupante e comportando um sistema retroalimentável de recursos. Falaremos sobre projetos futuros mais adiante.

EMU  A Hamilton United e a ILC Dover conseguiram o contrato para um traje de EVAs em 1974 e entregaram as primeiras unidades em 1982. Na fase de pesquisa e desenvolvimento, de 75 a 80, um traje pegou fogo em um teste, ferindo um técnico e forçando um reprojeto do regulador e do ventilador de circulação. Em julho de 82, no STS-4, astronautas praticaram vestir e tirar o EMU (Manned Maneuvering Unit, Unidade de Manobra Tripulada) na câmara de vácuo (airlock) do Space Shuttle. A primeira EVA deveria ser realizada no STS-5, mas uma falha elétrica no ventilador de circulação causou o cancelamento.

A primeira EVA do novo EMU ocorreu na STS-6: Story Musgrave (que já deteve o recorde de homem que passou mais tempo no espaço) e Donald Peterson saíram ao compartimento de carga da nave Challenger e testaram técnicas para abaixar o berço de lançamento do estágio superior de combustível sólido usado para propelir o satélite TDRS-A (Tracking and Data Relay Satellite, Satélite de Rastreamento e Transmissão de Dados) para uma órbita geoestacionária.

O EMU foi usado em várias missões do Space Shuttle para reparo, lançamento e recuperação de satélites, incluindo o Hubble Space Telescope (tradução desnecessária). 41 EVAs com EMUs foram conduzidas no Shuttle antes do início da montagem da ISS, em novembro de 1998.

Com a ISS, a Hamilton Sundstrand e a ILC Dover tornaram o EMU modular, permitindo que ele fosse deixado na ISS por até dois anos e redimensionado em órbita para acomodar diferentes tripulantes. Também fizeram modificações para melhorar a capacidade das baterias, o SAFER (Simplified Aid fo EVA Rescue, Auxílio Simplificado para Resgate de EVA), as câmeras, os rádios e um novo sistema de alerta e aviso (cautionwarning). Também foram adicionadas baterias para alimentar aquecedores nas luvas, permitindo que os astronautas mantivessem as mãos quentes durante atividades na sombra da Terra, comuns na órbita de 95 minutos.

Atualmente, há dois EMUs no módulo Quest Joint Airlock, na ISS.

EMU sendo usado em EVA na ISS, na STS-118 (Foto: NASA)
EMU sendo usado em EVA na ISS, na STS-118 (Foto: NASA)

Vamos às siglas! O traje consiste de uma montagem de torso superior rígida (Hard Upper Torso, HUT), um sistema de suporte vital primário (Primary Life Support System, PLSS) que incorpora os sistemas de apoio à vida e elétricos, seções dos braços, luvas, o famoso capacete bolha parecido com os das Apollos, um visor (Extravehicular Visor Assembly, EVVA) e uma montagem de torso inferior flexível (Lower Torso Assembly, LTA), que contém o fechamento selado do corpo (Body Seal Closure, BSC), um rolamento na cintura, as pernas e as botas. Várias camadas fazem a proteção contra micrometeoritos (Thermal Micrometeorite Garment, TMG).

Camadas de pernas e braços no EMU (Foto NASA; Tradução: Eduardo Oliveira)
Camadas de pernas e braços no EMU (Foto NASA; Tradução: Eduardo Oliveira)

Antes de entrar no EMU, o astronauta veste um MAG (antes usava-se os Urine Collection Devices, UCDs para conter a urina), uma vestimenta de de controle térmico (Thermal Control Undergarment, TCU) e outra de ventilação e resfriamento (Liquid Cooling and Ventilation Garment, LCVG), que incorpora tubos plásticos pelos quais flui água para manter a temperatura do corpo e tubos de ventilação para remoção de gases. (É isso mesmo.)

Após vestir o LCVG, o astronauta coloca o LTA, entra na câmara, veste o HUT, conecta o umbilical do LCVG ao do Hut e trava as duas partes do traje, usando o BSC. Após ligar e checar os sistemas, o astronauta veste o capuz do Snoopy, as luvas e o capacete, pressurizando o EMU. O regulador e os ventiladores são acionados quando os umbilicais de serviço são removidos e o traje atinge a pressão interna de 4,3 psi. No Shuttle, a pressão da cabine era reduzida de 14,7 para 10,2 psi por 24 horas, após as quais um astronauta tinha que “pré-respirar” por 45 minutos. Na ISS, a “pré-respiração” dura 4 horas.

A última versão pesa 55,3 quilos. Para trabalhos no Shuttle, o peso total era de 124,7 kg. Na ISS, o total é de 145 kg. Um EMU típico pode comportar um astronauta por 8,5 horas, incluindo 30 minutos de reserva em caso de falha do PLSS.

Traje de IVA da Shanzhou
Traje de IVA da Shenzhou

Made in China (and Russia)  Para seu programa espacial, os chineses começaram comprando trajes russos. Yang Liwei, na Shenzhou (神舟) 5, o primeiro voo tripulado chinês, em outubro de 2003, usou um traje muito parecido com o Socol-KV2, mas acredita-se que era uma versão chinesa. Os trajes de Fei Junlong e Nie Haisheng, da missão Shenzhou 6, em setembro de 2008, diferem em detalhes do traje anterior e também eram supostamente mais leves.

Traje Feitian no museu espacial de Hokg Kong (Foto: Johnson Lau)
Traje Feitian no museu espacial de Hokg Kong (Foto: Johnson Lau)

A Shenzou 7, no mesmo mês foi a primeira missão chinesa a levar 3 pessoas. Também foi a primeira a conduzir uma EVA – que durou 22 minutos. Foram usados os trajes Haiying (海鹰, águia careca), um Orlan-M russo, e Feitian (飞天, voar, céu)o primeiro traje de EVA verdadeiramente chinês, usado por Zhai Zhigang, mas baseado no Orlan-M. Ambos os trajes podem funcionar por até 7 horas.

Futuro  Não apenas agências governamentais mas também universidades e empresas estão desenvolvendo tecnologias para melhorar os trajes espaciais.

A ILC Dover construiu o protótipo Mark III para a NASA. Ele incorpora uma seção rígida de torso inferior e uma mistura de componentes rígidos e flexíveis e tem mobilidade muito maior que trajes já usados, apesar de sua alta pressão de operação – 8,3 psi, que não gera necessidade de “pré-respiração”, permitindo que astronautas transitem diretamente entre a atmosfera de gases misturados (como a da ISS) e a do traje sem risco de problemas de descompressão.

O Mark III deu origem à série Z, que chegou ao Z-2 em 2013.

Dean Eppler equipado com um Mark III durante o D-RATS no Arizona em outubro de 2004
Dean Eppler equipado com um Mark III durante o D-RATS no Arizona em outubro de 2004

A ILC Dover também fez o I-Suit, contendo várias melhorias a partir do EMU, como um torso superior flexível que economiza peso. O Mark III e o I-Suit participaram dos testes de campo do Desert Research and Technology Studies (Estudos de Pesquisa e Tecnologia no Deserto, D-RATS), organizado anualmente pela NASA para testar os trajes na prática com a interação de ocupantes, jipes e outros equipamentos.

Desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (outra tradução desnecessária), o Bio-Suit é de uso pessoal, feito com dados de escaneamento a laser do corpo do astronauta. O elástico faz pressão mecânica sobre a pele. A versão atual exerce 3,6 psi, mas a equipe do MIT visa 4,4 psi. A contrapressão mecânica apresentou desafios em juntas pequenas, como as das mãos e o BioSuit usa luvas e botas pressurizadas com gás – assim como o capacete.

Profª Dava Newman com réplica do Bio-Suit (Foto: MIT)
Profª Dava Newman com réplica do Bio-Suit (Foto: MIT)

O Space Systems Laboratory da University of Maryland contruiu o MX-2, usado para ensaios de flutuabilidade neutra no Neutral Buoyancy Research Facility do SSL. Aproximando-se do envelope de trabalho de um traje de EVA real, mas sem atender aos requisitos de um traje de voo, o MX-2 fornece uma plataforma mais barata para treinamento e pesquisa de EVAs. Seu HUT é de fibra de vidro e possui uma escotilha nas costas. Ar, água para o LCVG e alimentação elétrica são fornecidos através de um umbilical. A pressão de operação varia de 2,5 a 4 psi. O MX-2 possui um mini-computador Mac para capturas os dados dos sensores, como pressão do traje, temperatura de ar de entrada e saída e frequência cardíaca. elementos redimensionáveis e lastros ajustáveis permitem que o traje se adapte ao ocupante, que pode ter de 1,70 a 1, 90 m e variação de peso de 54 kg.

Primeiro teste tripulado de flutuabilidade neutra do MX-2 no SSL, 05/05/2005
Primeiro teste tripulado de flutuabilidade neutra do MX-2 no SSL, 05/05/2005

Em maio de 2006, cinco colegas de North Dakota começaram a trabalhar em um novo protótipo, financiado com a ajuda de US$ 100 mil da NASA para demostrar tecnologias que poderiam ser incorporadas a um traje planetário. Custando apenas uma fração dos usuais US$ 12 milhões que a NASA investe em um traje espacial, o traje foi desenvolvido em cerca de um ano por estudantes da University of North Dakota, North Dakota State, Dickinson State, o College of Science do estado e a Turtle Mountain Community College. O traje foi testado no ambiente ermo do Theodore Roosevelt National Park, em North Dakota mesmo. Pesando 21 kg, sua mobilidade se deve a sua baixa pressão operacional: ele foi testado com 1 psi diferencial.

Desde 2009. o Austrian Space Forum desenvolve o Aouda.X, projeto de traje a ser usado em Marte, com foco na interface homem-máquina e rede de computadores integrados para aumentar a consciência situacional. O traje é projetado para estudar vetores de contaminação em ambientes análogos aos de exploração planetária e criar limitações dependendo do regime de pressão escolhido para a simulação.

Uma variação, o Aouda.S, foi feita em 2012 para a simulação Mars2013, da Austrian Space Forum em Erfoud, Marrocos. É um pouco menos sofisticada e serve para assistir as operações do Aouda.X e estudar as interações entre dois astronautas em trajes iguais. Os trajes foram batizados em homenagem à princesa de Volta ao Mundo em Oitenta Dias, romance de Julio Verne publicado em 1873.

AOUDA.X testes e pesquisas no Rio Tinto, na Espanha; solo é pesquisado por similaridades com Marte (Foto: ESA)
AOUDA.X testes e pesquisas no Rio Tinto, na Espanha; solo é pesquisado por similaridades com Marte (Foto: ESA)

Por fim, a grande aposta da NASA, junto ao Mark III, para o futuro é o sistema de trajes Constellation. Em agosto de 2006, a NASA indicou planos de emitir uma Request for Proposal (Requisição de Proposta, RFP) de projeto, desenvolvimento, certificação, produção e engenharia dos trajes a atender as necessidade do programa Constellation. Tais necessidades incluem sobrevivência a lançamento, reentrada e abortagem e EVAs na gravidade zero, e nas superfícies da Lua e de Marte. Em junho de 2001, a agência concedeu um contrato de US$ 745 mi para a Oceaneering International criar tal traje.

Para encerrar, vejamos dois dos vários items de novas ideias para trajes espaciais que chamam a atenção. O primeiro é o conceito de suitports: uma alternativa às câmaras airlock, projeta para ambientes perigosos como superfícies planetárias. No sistema de suitports, um traje com escotilha nas costas é acoplada e selada ao exterior da nave de forma que o astronauta pode entrar no traje e selá-lo e então sair para a EVA, sem a necessidade da despressurização de um módulo ou cabine. Além disso, os suitports requerem menos massa e volume que as câmaras de vácuo, mitigam poeira e previnem o transporte de contaminantes de fora para dentro da nave. A patente pelo projeto é de 1996 por Philip Culbertson Jr., do Ames Research Center, da NASA, e de 2003 por Joerg Boettcher, Stephen Ransom, and Frank Steinsiek

Teste de suitport com astronauta Randy Bresnik usando traje Z-1 (Foto: NASA)
Teste de suitport com astronauta Randy Bresnik usando traje Z-1 (Foto: NASA)
Animação de astronauta entrando em traje através de suitport; NASA estuda a ideia de levar jipes pressurizados com suitports para Marte e Lua (Foto: NASA)
Animação de astronauta entrando em traje através de suitport; NASA estuda a ideia de levar jipes pressurizados com suitports para Marte e Lua (Foto: NASA)

O segundo item são as luvas. Existem dificuldades em criar luvas que preservem a habilidade e mobilidade das mãos. Para impelir soluções, foi criado o Centennial Astronaut Glove Challenge, uma competição que visa desenvolver luvas espaciais melhores. A primeira edição foi em 2007 e a segunda em 2009 – esta requeria que a luva fosse coberta com uma camada contra micrometeoritos.

Apesar de extenso, este post é só uma base e quem quiser realmente ir a fundo no assunto poderá encontrar muito material pela web. (Infelizmente a maioria em inglês, é verdade.) Modelos de menor importância nem foram incluídos neste post. Sobre os trajes da NASA, recomendo o e-book Dressing for Altitude: U.S. Aviation Pressure Suits — Wiley Post to Space Shuttle, de Dennis R. Jenkins.

Estou sempre a disposição para contato… Watch the skies!

 

“Se Kennedy virasse para seus conselheiros e lamenta-se ‘No que podemos bater os russos?’ e alguém tivesse gritado ‘Gamão!’ naquele ponto, Apollo nunca teria acontecido.”
― Andrew Smith (1961- ), escritor britânico nascido nos EUA, em Moondust

 

Eduardo Oliveira,
editor

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