Sistema de suporte de vida

Um sistema de suporte de vida é a combinação de equipamento que permite a sobrevivência num ambiente ou situação que, de outra forma, não suportaria a vida. É geralmente aplicado a sistemas que suportam a vida humana em ambientes hostis, como o espaço ou o ambiente subaquático, ou em situações médicas em que a saúde da pessoa está comprometida, e o risco de morte aumentado sem a função do equipamento^[1].

Em voos espaciais tripulados, o sistema de suporte de vida é o conjunto de equipamentos que permitem a sobrevivência humana no espaço. Várias entiedades púbicas - como a Agência Espacial Norte-Americana (NASA) - e privadas usam igualmente o termo "sistema de controlo ambiental e suporte de vida" (acrónimo inglês ECLSS) para descrever estes sistemas^[2].

Um sistema de suporte de vida pode desempenhar diversas funções, nomeadamente^[3]:

• Produção e reciclagem de ar respirável, água e comida;
• Manutenção da pressão e temperatura corporal;
• Gestão ou reciclagem dos restos orgânicos;
• Proteção contra ameaças externas, como a radiação e micrometeoritos.

Os componentes do sistema de suporte de vida são vitais, sendo portanto concebidos e construídos com recurso a técnicas de engenharia de segurança.

No mergulho subaquático, o equipamento respiratório é considerado um equipamento de suporte de vida, e o sistema de saturação é considerado um sistema de suporte de vida. Os profissionais responsáveis por operar este sistema são denominados de técnicos de suporte à vida. Este conceito pode também ser extendido a submarinos, submersíveis tripulados e fatos de mergulho atmosférico, em que o gás respiratório requer tratamentos específicos para permanecer respirável, e os ocupantes são isolados da pressão e temperatura do ambiente exterior.

Os sistemas de suporte de vida médicos incluem máquinas de circulação extracorporal, ventiladores mecânicos e equipamentos de diálise.

Um membro da tripulação com tamanho típico precisa de aproximadamente 5 kg de comida, água e oxigénio por dia, para poder realizar as atividades normais de uma missão espacial. O membro produz ainda uma quantidade semelhante em restos orgânicos (sólidos e líquidos) e dióxido de carbono.^[4] A distribuição de massa destes parâmetros metabólicos é, portanto: 0,84 kg de oxigénio, 0,62 kg de comida e 3,54 kg de água consumida; estes recursos são convertidos, através dos processos fisiológicos do corpo, em 0,11 kg de restos orgânicos sólidos, 3,89 kg de resíduos orgânicos líquidos e 1,00 kg de dióxido de carbono.

As necessidades metabólicas podem variar devido ao nível de atividade de uma missão específica. Para além disso, o uso de água durante missões espaciais é, normalmente, o dobro do valor previamente referido, maioritariamente devido a usos não-biológicos (por exemplo, higiene pessoal). Adicionalmente, o volume e variedade de restos orgânicos varia com a duração da missão - incluindo cabelo, unhas, descamação da pele, entre outros - que são prdouzidos maioritariamente em missões com duração superior a uma semana. Outras condições ambientais, como a radiação, gravidade, som, vibração e iluminação, impactuam igualmente as respostas fisiológicas humanas no espaço - embora não com um efeito tão imediato como o dos parâmetros metabólicos.

Os sistemas de suporte de vida no espaço mantêm atmosferas compostas, no mínimo, por oxigénio, vapor de água e dióxido de carbono. A pressão parcial de cada gás contribui para a pressão barométrica total.

A eliminação de gases diluentes aumenta substancialmente o risco de incêndios, especialmente em operações terrestres em que, por razões estruturais, a pressão total da cabine deve exceder a pressão atmosférica externa.

A toxicidade por oxigénio é um fator essencial a ter em conta. A maioria das naves tripuladas modernas usam ar atmosférico convencional (com nitrogénio e oxigénio). O oxigénio puro é apenas em fatos de pressão para operações extraveiculares, em que é necessário manter uma pressão de enchimento baixa para a flexibilidade do fato não ser comprometida.

A água é consumida pelos membros da tripulação para beber, higiene pessoal, controlo térmico durante atividades extraveiculares (EVA) e para emergências. A água deve ser armazenada, utilizada e recuperada (por exemplo, a partir de águas residuais e vapor de água exalado). Futuras missões lunares poderão utilizar água proveniente de gelos polares; missões a Marte poderão utilizar água da atmosfera ou de depósitos de gelo.

Todas as missões espaciais até à data usaram comida fornecida a partir da Terra. No entanto, os sistemas de suporte de vida podem incluir um sistema de cultivo de plantas, que permite a produção local de comida. As plantas, por sua vez, também poderiam ser usadas para regenerar água e oxigénio. Estes sistemas podem ser desenhados para reunilizar muitos dos nutrientes que, de outra forma, seriam perdidos, através de sanitas de compostagem que reintegram os resíduos sólidos no sistema, permitindo que os nutrientes sejam usados pelas plantas. A comida gerada através das plantas é, posteriormente, consumida pela tripulação.

Dependendo da duração da missão, os astronautas podem precisar de gravidade artificial, para reduzi os efeitos associados ao síndrome de adaptação ao espaço, redistribuição de fluidos corporais e perda de massa óssea e muscular. Existem dois métodos para gerar artificialmente peso no espaço.

Se os motores de uma nave espacial produzirem continuamente um impulso durante a viagem, com uma força equivalente à da massa da nave, esta aceleraria continuamente a uma taxa de 9,8 m/s. A tripulação sentiria uma força de atração em direção à traseira da nave, equivalente à gravidade normal da Terra (1 g). Este efeito é proporcional à taxa de aceleração.

Alternativamente, se a nave for desenhada com uma parede cilíndrica, a sua rotação a uma velocidade adequada fará com que a força centrífuga simule o efeito da gravidade.