Existe um limite para quanto tempo os humanos podem sobreviver no espaço?

O espaço é difícil, especialmente para nossos ossos e músculos, nossos corações, nossos olhos e basicamente quase todos os órgãos humanos. E ainda assim, não podemos ficar longe disso. Quase 700 pessoas já estiveram no espaço até agora, e esse número só vai aumentar à medida que os voos espaciais privados começarem a decolar. Mas quando se trata de estadias de longa duração no espaço, quanto o corpo humano pode realmente suportar?

No início deste ano, dois cosmonautas russos quebraram o recorde de permanência mais longa a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS), passando 374 dias consecutivos no ambiente de microgravidade. Os astronautas a bordo da ISS ajudam os cientistas a aprender sobre os efeitos que os voos espaciais têm no corpo humano. Alerta de spoiler: eles não são ótimos.

O ambiente sem peso causa perda de densidade óssea, atrofia muscular, redução do volume de sangue, diminuição das funções do músculo cardíaco, visão turva e desorientação. A NASA e outras agências espaciais esperam aprender mais sobre estes efeitos, a fim de ajudar a mitigar os riscos para os astronautas que viajam em viagens de longa duração através do espaço.

Uma missão humana a Marte levaria cerca de três anos, segundo a NASA. Mas o que esse tipo de viagem – e durações ainda mais longas no espaço – faria ao corpo humano? Para este Giz Asks, conversamos com especialistas para compreender os desafios de sobreviver em um ambiente sem gravidade por longos períodos. Quanto tempo uma pessoa poderia suportar a vida durante uma viagem ao espaço profundo? E na pior das hipóteses, o que aconteceria se alguém ficasse preso indefinidamente na ISS? Aqui está o que eles tinham a dizer.

Professor da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins, vice-presidente do Programa de Pesquisa Humana para Civis no Espaço e Cientista Chefe do Programa de Pesquisa Humana da NASA de 2013 a 2016.

A resposta simples: depende. Vários astronautas profissionais do governo passaram pelo menos um ano consecutivo no espaço, com poucos ou nenhuns efeitos adversos graves. Sabemos que isso pode ser feito, pelo menos para aqueles que estão com excelente saúde e que aderem a protocolos rigorosos de contramedidas (principalmente exercícios). Por quanto tempo isso pode ser estendido? Depende do que se espera das pessoas no espaço, das contramedidas que lhes estão disponíveis e se regressarão ou não à Terra.

Se a sua única tarefa é permanecerem vivos, independentemente da sua capacidade de realizar qualquer trabalho significativo, então é apenas uma questão de sobrevivência. Neste caso, as pessoas poderiam sobreviver no espaço por muito tempo. Sem contramedidas, como exercícios, seu tempo seria tranquilo e agradável. O único objetivo seria aproveitar a experiência, que pode ser bastante agradável. Por um tempo. Eventualmente, a falta de esforço físico mínimo (que conseguimos na Terra apenas trabalhando contra a gravidade para nos mantermos em pé) causaria degradação severa dos ossos, músculos e coração. Estas mudanças podem não ser más se estas pessoas permanecerem na benigna ausência de peso do espaço, mas este descondicionamento fisiológico impediria muito provavelmente a sua capacidade de regressar ao ambiente gravitacional da Terra.

Mesmo que estas alterações fisiológicas não sejam debilitantes ou fatais, existem outros factores de stress que podem ter consequências ao longo do tempo. Os desafios psicológicos de viver num espaço pequeno com um pequeno número de pessoas podem ser significativos – especialmente sem um objectivo global que faça com que a dificuldade valha a pena. Se estiver fora da relativa segurança da órbita baixa da Terra, a radiação do espaço profundo pode ter efeitos substanciais. Alguns destes efeitos seriam cumulativos: um risco crescente de cancro com o aumento do tempo no espaço. Outros aspectos dependeriam de acontecimentos esporádicos, como explosões solares, para os quais a protecção poderia ser inadequada e que poderiam produzir efeitos agudos muito rapidamente.

Paralelamente a essas questões está o impacto pouco compreendido da ausência de peso na distribuição de fluidos no corpo. Sem gravidade, esses fluidos (sangue, líquido cefalorraquidiano, líquido linfático e outros) se dispersam de maneira mais uniforme, em vez de serem atraídos para as pernas. Pensa-se que alguns efeitos desta mudança de fluidos – já observados em voos espaciais de vários meses – são alterações na estrutura do olho, uma mudança ascendente do cérebro no crânio e ligeiras alterações na função cerebral. Estes podem ser precursores de danos neurais reais causados ​​por um período prolongado no espaço. É possível que as pessoas permaneçam no espaço por muito tempo e ainda sofram uma deterioração gradual da função neural – coisas como cognição e controle motor. Se outras pessoas a bordo estiverem disponíveis para ajudar, essas pessoas poderão sobreviver por muito tempo. Mas para que fim? Estes estão entre os principais riscos dos quais temos conhecimento. Provavelmente surgirão outros à medida que as pessoas passam mais tempo no espaço. São essas incógnitas desconhecidas que poderiam ser os fatores limitantes, mas é claro que não sabemos quais são.

Eu arriscaria um palpite de cinco anos, talvez mais, para a sobrevivência no espaço nas condições que acabamos de descrever. Mas estas pessoas morreriam no espaço, tendo feito pouco valor a não ser estabelecer limites biológicos sobre a capacidade de sobreviver num ambiente tão hostil. As contramedidas ajudariam a mitigar alguns dos problemas médicos, caso em que a duração viável poderia estender-se talvez até dez anos, e talvez até permitir o regresso à Terra se o exercício for suficientemente vigoroso.

Assim que os viajantes espaciais começam a trabalhar, a probabilidade de lesões aumenta, mas também aumenta a necessidade de manter um nível mais elevado de aptidão física. Isto é um desafio. Se forem com trabalho a fazer e intenção de retornar à Terra, a resposta muda. Neste caso, a mera sobrevivência não é suficiente: é necessária a capacidade de realizar um trabalho significativo e de manter a condição óssea, muscular e cardiovascular. Mesmo com as melhores contramedidas atuais de exercício e nutrição, a radiação e o isolamento terão o seu preço. Com poucas evidências de apoio, eu colocaria esse limite em cerca de quatro anos. Com a gravidade artificial, pode demorar muito mais. Neste caso, as limitações podem ser predominantemente devidas à psicologia e à radiação. Se a gravidade artificial for devidamente implementada, com proteção contra radiação e atenção às preocupações psicológicas, poderá de facto não haver limite para o tempo que pode ser passado no espaço.

A resposta final não depende apenas dos fatores que acabamos de descrever, mas também do indivíduo específico – sua predisposição genética, estilo de vida e capacidade de lidar com o estresse. Os números aqui contêm uma enorme incerteza, mas fornecem um ponto de partida, indicam os factores a considerar e mostram como os diferentes cenários de missão têm impacto.

Professor do departamento de física da saúde e ciências diagnósticas da Escola de Ciências Integradas da Saúde da Universidade de Nevada, Las Vegas.

A ISS recebeu uma taxa de dose (de radiação) cerca de três vezes menor que a do espaço profundo por causa da sombra da Terra bloqueando cerca de um terço e o campo magnético da Terra um terço adicional. A superfície de Marte ocupa cerca de um terço do espaço profundo devido ao corpo e à atmosfera de Marte.

A blindagem da ISS é suficiente para reduzir as doses, mesmo de grandes eventos de partículas solares, para que não haja riscos significativos de doença aguda da radiação. Por conseguinte, o principal risco são os chamados efeitos tardios (cancro, doenças cardíacas, cataratas) e um risco potencial de alterações na cognição e na memória, que é observado em ratinhos e ratos, mas não está firmemente estabelecido em humanos.

Portanto, uma maneira de responder é perguntar quanto risco uma pessoa está disposta a aceitar. Se o risco ilimitado for aceitável, então a resposta tem a ver com as probabilidades de ocorrência das diversas doenças.

A radiação causa danos ao DNA e cria radicais devido às ionizações nos tecidos, levando ao aumento do estresse oxidativo. Isto pode levar a mutações genéticas, aberrações cromossômicas, alterações no ambiente dos tecidos, como perturbações do sistema imunológico e sinalização bioquímica aberrante. Estas são alterações precursoras de diversas doenças de saúde.

Com blindagem como a da ISS, uma pessoa pode sobreviver, mas tem uma alta probabilidade de doenças fatais ou morbidade superior a 10% após alguns anos no espaço profundo.

Penso que o principal ponto a perguntar é se o esforço para passar alguns anos no espaço é valioso o suficiente para assumir os riscos, e se as agências espaciais devem fazer grandes investimentos para reduzir os riscos. Os efeitos tardios levam algum tempo para aparecer dependendo do tipo. Os tempos mínimos após a exposição incluem catarata que prejudica a visão (pouco mais de cinco anos), leucemia (dois anos), cânceres sólidos (cerca de cinco anos), doenças cardíacas (cerca de 10 anos), alterações na cognição são menos conhecidas. Então, talvez outra questão fosse: quanto tempo uma pessoa pode permanecer no espaço se o tratamento (para essas doenças) não for possível.

Físico da Universidade de Stanford que trabalhou com a NASA no desenvolvimento de biomateriais para prevenir e tratar a perda óssea em astronautas durante voos espaciais.

Em 2024, o recorde de permanência contínua mais longa no espaço pertence ao cosmonauta russo Valeri Polyakov, que passou 437 dias e 18 horas a bordo da estação espacial Mir de janeiro de 1994 a março de 1995. Isso mostra que uma pessoa pode permanecer no espaço por mais de 1,2 anos. Alguém poderia ficar mais tempo? Absolutamente. No entanto, os riscos para a saúde tornam-se cada vez mais graves.

Vamos considerar uma missão de 1.000 dias a Marte, que seria a duração esperada com a nossa tecnologia atual. Na microgravidade, os músculos e os ossos enfraquecem devido à falta de atividade regular de sustentação de peso.

Num estudo que conduzimos, uma colaboração entre a NASA e a Universidade de Stanford, desenvolvemos um modelo matemático preditivo. Este modelo mostra que numa missão a Marte, 100% dos astronautas têm probabilidade de desenvolver osteopenia (quando a densidade óssea é inferior ao normal), com 33% em risco de osteoporose, dependendo de factores como idade, sexo e etnia. Ainda mais preocupante é a exposição à radiação. Para missões no espaço profundo, como uma viagem a Marte, o risco de cancro aumenta significativamente devido à maior exposição aos raios cósmicos galácticos (GCRs) e à radiação solar. Uma missão a Marte poderia expor os astronautas a 0,7 a 1 sievert (Sv) de radiação, com 1 Sv aumentando o risco de cancro em cerca de 5%. Isto é muito superior à dose de radiação típica da Estação Espacial Internacional (ISS), que é de cerca de 0,3 Sv para uma estadia de seis meses.

Além disso, os viajantes espaciais enfrentam outros sérios desafios de saúde: Síndrome Neuro-Ocular Associada a Voos Espaciais (SANS), doenças cardiovasculares e potenciais danos ao sistema nervoso. Problemas de visão causados ​​por mudanças de fluidos na microgravidade podem persistir mesmo após o retorno à Terra. A saúde mental também é uma preocupação, pois o isolamento prolongado, o confinamento e a distância da Terra podem levar ao stress, à ansiedade, à depressão e ao declínio cognitivo. A resposta alterada do sistema imunitário durante missões de longa duração também levanta preocupações sobre o combate a infecções ou o tratamento de emergências médicas.

Na minha opinião, uma missão de três anos a Marte é viável, embora os astronautas provavelmente regressassem com problemas de saúde significativos, alguns dos quais poderiam ser graves. Missões mais longas do que esta ultrapassariam os limites da resistência humana.