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Plantas & Animais

Pela expansão humana no espaço, missão na ISS busca estudar a reciclagem de oxigênio

Microalgae Arthrospira.

Quando os recursos são limitados, você deve trabalhar com o que você tem – especialmente no ambiente hostil do espaço. Embora a Estação Espacial Internacional seja regularmente reabastecida por navios de carga, como o Dragon atualmente, o voo espacial autossuficiente no futuro exigirá que reciclemos e reutilizemos recursos preciosos como o oxigênio. Uma experiência em seu caminho para o espaço examinará exatamente isso.

Os pesquisadores estão estudando como a fotossíntese – o processo pelo qual os organismos convertem a luz em energia, produzindo oxigênio como subproduto – ocorre no espaço.

Eles carregaram as microalgas Arthrospira, vulgarmente conhecidas como espirulina (ou spirulina), em um fotobiorreator, uma espécie de cilindro banhado pela luz. Na Estação Espacial, o dióxido de carbono será transformado por fotossíntese em oxigênio e biomassa comestível, como proteínas.

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Embora seja um processo rotineiro na Terra, devemos entender como funciona no espaço antes de podermos explorá-lo. O experimento será executado por um mês, período em que a quantidade de oxigênio proveniente das algas é medida com precisão.

As microalgas serão analisadas após a cápsula Dragon retornar à Terra em abril próximo, analisando a informação genética para construir uma imagem mais clara dos efeitos da microgravidade e da radiação do espaço nas células da planta. A Arthrospira é conhecida por ser altamente resistente à radiação, mas é preciso que seja verificado o quão bem pode enfrentar os riscos do espaço.

Este projeto piloto chamado de ArtemISS é o primeiro de seu tipo, e seus pesquisadores e engenheiros esperam acompanhá-lo com um estudo mais longo que se alimenta continuamente de microalgas.

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O projeto faz parte da Sistema Alternativo de Apoio à Vida Microecológica ou MELiSSA (Micro-Ecological Life Support System Alternative), que está desenvolvendo tecnologias regenerativas para suporte à vida. O programa é dirigido pela ESA e busca aperfeiçoar um sistema de suporte de vida autossustentável, que possa ser movido no espaço, no futuro, fornecendo aos astronautas todo o oxigénio, água e alimento de que eles precisem.

O hardware biopotoreactor do ArtemISS com as culturas de espirulina em seu interior é bastante compacto e funcionará no espaço por 30 dias. Créditos: ESA/ SCK-Qinetiq

O hardware biopotoreactor do ArtemISS com as culturas de espirulina em seu interior é bastante compacto e funcionará no espaço por 30 dias. Créditos: ESA/ SCK-Qinetiq

O projeto MELiSSA cobre muitas atividades de pesquisa e educação, como o projeto de ciência cidadã AstroPlant, que está coletando dados sobre como as plantas crescem sob diferentes graus de luz.

Em breve, irá receber outro precursor de tecnologia, o Uriniss, que examinará a reciclagem de urina para fornecer gás nitrogênio, energia, potenciais nutrientes para as plantas e, claro, água. Porque quando a vida no espaço lhe dá urina, você faz água.

Reconhecimento acadêmico

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O cabeça do esforço da Europa para criar um sistema de apoio à vida em ciclo fechado para missões espaciais de longa duração recebeu um prestigioso doutorado honorífico – em meio a um período de muito trabalho nos 27 anos de história do programa.

Hoje, as equipes da Estação Espacial Internacional devem ser reabastecidas da Terra, mas tais linhas de fornecimento se tornarão impraticáveis à medida que os exploradores se aventurem para o espaço.

O trabalho do programa MELiSSA de 11 países foi reconhecido na primavera, quando seu líder – Christophe Lasseur da Secção de Instrução de Vida e Ciências Físicas da ESA – recebeu um diploma honorário de Doutor Honoris Causa por mérito científico da Faculdade de Ciências da Universidade de Antuérpia.

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“A concessão desses graus honorários pelas faculdades da Universidade é um evento anual, reconhecendo a qualidade do trabalho científico”, explica Lasseur.

“Eu próprio não tenho uma carreira académica padrão: tenho um curso de engenharia e um doutoramento, mas penso em mim como uma mistura de engenheiro e cientista – e o MELiSSA, como programa, tem um carácter semelhante”.

O prêmio foi precedido por um simpósio, de duração de um dia, focado no MELiSSA e no espaço, reunindo especialistas de toda a Europa – incluindo uma contribuição do astronauta da ESA, Frank De Winne, atualmente responsável pelo Centro Europeu de Astronautas (EAC). O EAC foi estabelecido em 1990 e está localizado perto de Colônia, na Alemanha. A equipe do EAC é composta por mais de 100 profissionais, complementada por funcionários do Centro Aeroespacial Alemão (DLR), da Agência espacial francesa CNES e da iniciativa privada.

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“O programa MELiSSA é às vezes comparado com a aplicação Biosfera-2, no início dos anos 90, mas a nossa abordagem é muito diferente”, explica Lasseur. “Esse, focou para ver como uma biosfera separada se estabilizaria. Em vez disso, seguimos uma abordagem determinista, para caracterizar todos os processos com o máximo de detalhe possível, como o primeiro passo para recriá-lo, com base nos conhecimentos que adquirimos”.

O MELiSSA é um esforço multifacetado, com projetos que se realizam em todas as universidades e indústrias europeias (e canadenses). Mas o programa deu um importante passo em frente, em 2001, com a primeira experiência de voo em 2009, com a inauguração da “Planta Piloto MELiSSA”, na Universidade Autônoma de Barcelona.

“A Planta Piloto hospeda um ciclo de vários compartimentos que é extremamente hermético, como a ISS, acrescenta Lasseur. “No ano passado, executamos uma experiência num fotobiorreator com uma cultura de algas que conseguiu manter as “tripulações” de três ratos, vivos e confortáveis, por quase seis meses de cada vez. As algas produzem o oxigênio e captam o CO2, os ratos fazem exatamente o contrário.

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“Mas nós não fazemos, de todo, pesquisa animal – tudo o que fizemos aos nossos ratos foi deixar respirar, e eles passam um período muito confortável antes de serem devolvidos aos serviços veterinários da universidade. As nossas algas recebem luz, calor e nutrientes para capturar a quantidade necessária de dióxido de carbono, de acordo com nosso modelo matemático, e produzem o oxigénio em consonância com o consumo dos ratos.

“Para validar a robustez do nosso modelo de controle preditivo, testamos esse modelo com vários pontos estabelecidos, alternando entre diferentes ‘estados estáveis’ ao longo do tempo. Irão ser integrados, progressivamente, novos compartimentos na Planta Piloto, pois são desenvolvidos pelos parceiros do MELiSSA, para caracterização e testes sistemáticos, de longo prazo”.

O objetivo do programa MELiSSA é recriar uma versão simplificada dos ecossistemas terrestres aquáticos, e isso contribui com um formidável desafio de engenharia, exigindo o modelo detalhado e o controle de processos e a prevenção de qualquer contaminação ou degradação.

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Em setembro a experiência do MELiSSA foi enviada para a ISS: ArtemISS (Arthrospira gene expression and mathematical modelling on cultures grown in the International Space Station) acrônimo para “Expressão do gene Arthrospira e modelagem matemática em culturas cultivadas na Estação Espacial Internacional”, que contém um fotobiorreator para ver como taxa de crescimento das algas é afetada pela microgravidade e pela radiação espacial. Os patrocinadores seguem para o ArtemISS mais tarde ainda nesta década.

Um terceiro protótipo da iniciativa de ciência cidadã AstroPlant fez sua estréia no festival Border Sessions na Holanda em setembro passado. A estufa permite que as pessoas ajudem a coletar dados sobre potenciais culturas para serem cultivadas no espaço. Assim como a agricultura revolucionou os assentamentos humanos na Terra, também será um divisor de águas também no espaço. Mas primeiro precisamos de dados. O sistema alternativo Micro-Ecological Life Support Alternative, ou MELiSSA para abreviar, vem trabalhando há mais de 27 anos para criar ecossistemas para astronautas. Eles estão ajustando como microrganismos, produtos químicos, catalisadores, algas e plantas interagem para processar resíduos e entregar suprimentos recicláveis de oxigênio, água e alimentos. Para ajudar a acelerar o processo, a equipe de pesquisadores do programa MELiSSA recruta cientistas cidadãos com a iniciativa AstroPlant. A ideia foi concebida na conferência Border Sessions em 2016 para pedir aos jardineiros, escolas, fazendeiros urbanos e outros entusiastas para nutrir sementes selecionadas pela equipe do MELiSSA. Em abril passado, mais de 40 participantes de toda a Europa fizeram um brainstorming sobre o protótipo e outros aspectos da iniciativa, incluindo design de hardware, interface de usuário e desenvolvimento de negócios. O resultado é o terceiro protótipo apresentado ao público Border Sessions em julho passado. O AstroPlant é um laboratório de plantas equipado com sensores que acompanham todo o ciclo de crescimento. A temperatura do ar e da água, os níveis de umidade e a temperatura da folha, entre outras estatísticas, são carregados através de um aplicativo, juntamente com outros dados coletados pelo usuário. A equipe do MELiSSA então analisa os dados do cultivo para que seu potencial seja avaliado e possivelmente cultivado no espaço. Uma campanha de financiamento coletivo foi realizada em setembro para financiar uma série de kits para os participantes interessados. A iniciativa espera eventualmente ter kits AstroPlant instalados nas escolas secundárias como parte de seus objetivos educacionais. A Border Sessions é uma conferência anual de tecnologia e um laboratório durante todo o ano que reúne vários parceiros para avançar novas idéias e experiências.

Um terceiro protótipo da iniciativa de ciência cidadã AstroPlant fez sua estréia no festival Border Sessions na Holanda em setembro passado. A estufa permite que as pessoas ajudem a coletar dados sobre potenciais culturas para serem cultivadas no espaço. Assim como a agricultura revolucionou os assentamentos humanos na Terra, também será um divisor de águas também no espaço. Mas primeiro precisamos de dados. O sistema alternativo Micro-Ecological Life Support Alternative, ou MELiSSA para abreviar, vem trabalhando há mais de 27 anos para criar ecossistemas para astronautas. Eles estão ajustando como microrganismos, produtos químicos, catalisadores, algas e plantas interagem para processar resíduos e entregar suprimentos recicláveis de oxigênio, água e alimentos. Para ajudar a acelerar o processo, a equipe de pesquisadores do programa MELiSSA recruta cientistas cidadãos com a iniciativa AstroPlant. A ideia foi concebida na conferência Border Sessions em 2016 para pedir aos jardineiros, escolas, fazendeiros urbanos e outros entusiastas para nutrir sementes selecionadas pela equipe do MELiSSA. Em abril passado, mais de 40 participantes de toda a Europa fizeram um brainstorming sobre o protótipo e outros aspectos da iniciativa, incluindo design de hardware, interface de usuário e desenvolvimento de negócios. O resultado é o terceiro protótipo apresentado ao público Border Sessions em julho passado. O AstroPlant é um laboratório de plantas equipado com sensores que acompanham todo o ciclo de crescimento. A temperatura do ar e da água, os níveis de umidade e a temperatura da folha, entre outras estatísticas, são carregados através de um aplicativo, juntamente com outros dados coletados pelo usuário. A equipe do MELiSSA então analisa os dados do cultivo para que seu potencial seja avaliado e possivelmente cultivado no espaço. Uma campanha de financiamento coletivo foi realizada em setembro para financiar uma série de kits para os participantes interessados. A iniciativa espera eventualmente ter kits AstroPlant instalados nas escolas secundárias como parte de seus objetivos educacionais. A Border Sessions é uma conferência anual de tecnologia e um laboratório durante todo o ano que reúne vários parceiros para avançar novas idéias e experiências.

Aperfeiçoar um sistema “regenerativo” de apoio à vida, no qual os seres humanos possam confiar de forma segura, tem um prognóstico de se estender por ainda mais muitos outros anos: o MELiSSA é considerado pelos cientistas como sendo um esforço científico de 50 anos, resultando até agora em centenas de trabalhos acadêmicos, patentes e novas empresas, em áreas que vão desde uma preparação de alimentos, até à purificação de água e à segurança microbiana.

Lasseur coloca a sobrevivência do MELiSSA em sua diversidade – assim como os ecossistemas que o programa modelou desenvolveram resistência: “A ESA coordena o programa, mas recebe contribuições da comunidade MELiSSA e de várias organizações diferentes.

“Estamos avançando nos campos de processamento de água, gestão ambiental, economia circular e agricultura urbana, bem como para a exploração espacial; há muita motivação na Europa, e isso nos mantém em pé”.

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Com informações da ESA.

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