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Desenvolver o Setor de Pesquisas em Microgravidade no Brasil

A AEB possui o “Programa Microgravidade”, que tem por objetivo promover as pesquisas em microgravidade no Brasil.

Esse ambiente permite a realização de experimentos para o desenvolvimento de ciência (conhecimento) e tecnologia (produtos) em condições que seus resultados não poderiam ser obtidos de forma completa ou com a mesma qualidade sob condições de gravidade. Isso inclui o desenvolvimento de novos remédios, sistemas e equipamentos para diversos usos, conhecimento do organismo humano e suas doenças, técnicas de produção de alimentos, etc.

O ambiente de microgravidade por longos períodos de tempo e sem acelerações espúrias é muito difícil de se obter, e a ISS é o melhor laboratório nessas condições já construído pelo ser humano. É o único tripulado.

De tempos em tempos, a AEB lança anúncios de oportunidade para levar experimentos de instituições de pesquisas brasileiras a bordo dos foguetes de sondagem nacionais (VSB-30) em voos suborbitais.

Esses voos permitem a exposição dos experimentos por pequenos intervalos (cerca de 7 minutos) ao ambiente de microgravidade, porém, além do pouco tempo, têm diversas outras restrições como volume e peso muito reduzidos, energia, vibrações e fatores de carga intensos, dificuldade de recuperação da carga e impossibilidade de manipulação do experimento e resolução de panes por um astronauta em tempo real (o que também é uma restrição séria e incontornável para satélites).

Realizar experimentos científicos na ISS e promover esse setor de pesquisas no Brasil como parte do Programa Microgravidade era o objetivo mais óbvio da AEB quando criou a Missão Centenário.

Isso é claro, não é?

Mas, então, por que quase nenhum dos meios de comunicação (ou da própria comunidade científica) falou dos experimentos científicos e tecnológicos escolhidos pela Academia Brasileira de Ciências para serem realizados na ISS? Eles eram ruins? Sem sentido ou necessidade? Simples demais? Criados por cientistas desqualificados?

De maneira alguma!

Todos eram experimentos de grande relevância, envolvendo alta tecnologia, trazendo ideias brilhantes e criados por cientistas muito bem qualificados – no meu ponto de vista, são o que eu chamo de “verdadeiros cientistas” – de instituições renomadas da ciência no Brasil.

Em outro setor desta webpage, você encontrará os resultados de todos os experimentos científicos enviados na Missão Centenário, assim como os comentários dos pesquisadores responsáveis que foram entrevistados em 2010, especialmente para que constassem no meu livro "Missão Cumprida. A História Completa da Primeira Missão Espacial Brasileira".

Veja bem, não é parte das minhas obrigações na missão espacial defender os cientistas ou os experimentos nacionais.

Como astronauta, além da operação e manutenção das espaçonaves, minha função é apenas realizar qualquer experimento que o Brasil (a AEB ou a comunidade científica) decida enviar para uma missão espacial da qual eu seja tripulante. Sou apenas os olhos e as mãos dos cientistas no espaço.

Quem devia defender, por ética profissional, os trabalhos e os cientistas brasileiros, era a comunidade científica e suas instituições, como o Ministério da Ciência e Tecnologia, a Academia Brasileira de Ciências e a Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, por exemplo.

Mas como brasileiro, e sabendo o que sei sobre o assunto, não poderia me furtar de comentar e defender o magnífico trabalho feito pelo grupo de pesquisadores que enviaram os experimentos científicos e tecnológicos na Missão Centenário.

Ressalto que todas as pesquisas enviadas à ISS na Missão Centenário foram escolhidos pela Academia Brasileira de Ciências, que é o órgão máximo da ciência no Brasil.

No exterior, esses cientistas e seus experimentos foram muito elogiados. Os russos e a NASA mostraram muito interesse sobre algumas das pesquisas e fiquei muito orgulhoso de dizer:

– Sim, estamos trabalhando juntos nessa missão. São verdadeiros profissionais, realmente! E são da minha terra, são brasileiros, todos eles!

Já no Brasil, grande parte do que se ouviu foi apenas sobre o experimento educativo das criancinhas de São José dos Campos. Todos, inclusive a “comunidade científica”, ignoraram (e alguns membros até criticaram) o trabalho dos seus companheiros pesquisadores do Brasil.

Com sinceridade, acredito que isso não tenha sido apenas por maldade, interesse ou inveja dos críticos ou da imprensa mais desqualificada. O problema era ignorância.

Acho que o experimento com os feijõezinhos da criançada do fundamental era o único que eles conseguiam entender completamente.

Nem do outro experimento educacional, que envolvia cromatografia da clorofila – que era só um pouquinho mais complexo – conseguiram comentar alguma coisa. Observe as notícias da época e veja se não foi isso que aconteceu.

Assim, ao apresentar os experimentos científicos e tecnológicos enviados na Missão Centenário, faço questão de registrar, e com muita honra, os nomes dos pesquisadores e instituições responsáveis por essas pesquisas – note que são todas instituições de alto gabarito no cenário científico brasileiro:

  • Coordenação científica:
  • Engenheiro Flávio Azevedo Corrêa Jr.
  • Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE/DCTA)
  • Dr. Irajá Newton Bandeira
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
  • Dr. Durval Zandonadi Jr.
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
  • Engenheiro Alírio Cavalcanti de Brito
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
  • Engenheiro Mauro Tadao Sakita
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
  • Engenheiro Otávio Luiz Bogossian
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
  • Dr. José Sérgio de Almeida
  • Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)

Experimentos tecnológicos - geram produtos:

  • Capillary Evaporator Microgravity (CEM) - Evaporadores capilares
  • Dr. Edson Bazzo
  • Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
  • Laboratório de Combustão e Engenharia de Sistemas Térmicos
  • Sistemas de bombeamento capilar são dispositivos destinados ao controle térmico de satélites ou de sondas espaciais.
  • Esta pesquisa visava desenvolver e aperfeiçoar o conhecimento de controle térmico para satélites, qualificando tecnologia nacional para aplicação em sistemas de bombeamento capilar utilizados no controle térmico desses equipamentos.
  • O princípio de funcionamento se baseia na capacidade de movimentação de líquido por bombeamento capilar, como ocorre em superfícies microrranhuradas e materiais porosos (esponja, pavio de velas, etc.).
  • O evaporador capilar desempenha a dupla função de bombear líquido por ação capilar e de absorver calor pelo processo de evaporação. O vapor formado se desloca para condensadores localizados em regiões frias ou para irradiadores de calor apontados para o espaço (caso de satélites e sondas espaciais), perdendo calor e retornando ao estado líquido. O líquido é bombeado pelo evaporador capilar e o sistema prossegue funcionando em ciclo fechado, enquanto houver calor para dissipar.
  • Controlar a temperatura interna em um satélite é fundamental para o funcionamento dos circuitos eletrônicos.
  • O projeto contribui para o alcance da autonomia no setor, uma vez que os dispositivos utilizados para controlar a temperatura em satélites brasileiros eram todos comprados em outros países.
  • Além disso, a fabricação desses dispositivos no Brasil representa uma janela de oportunidade para as empresas brasileiras em um ramo de alta tecnologia.
  • Mini Heat Pipes (MHP) - Minitubos de Calor
  • Dra. Márcia Barbosa Henriques Mantelli
  • Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
  • Laboratório de tubos de calor
  • A exemplo do CEM, este experimento também é voltado ao desenvolvimento de um produto nacional para o controle térmico de sistemas espaciais, mas foca seu estudo no segmento dos minitubos de calor.
  • A principal função desta tecnologia é transportar o calor concentrado em alguma região mais quente para outra mais fria – normalmente um radiador – de forma a controlar a temperatura de uma superfície ou equipamento de interesse.
  • Além da aplicação direta no espaço, sua utilização para o controle térmico de componentes eletrônicos em aplicações terrestres tem crescido nos últimos anos, como no caso dos laptops. Também servem para a distribuição homogênea e manutenção do perfil de temperatura em fornos industriais (como aqueles usados para a cura de partes de asas de aeronaves em material compósito, por exemplo) e até fornos de padaria.
  • Em microgravidade, no entanto, sua eficácia como dispositivo de transferência de calor precisa ser comprovada, de forma a ampliar sua utilização para o controle de temperatura de componentes eletrônicos em ambientes espaciais.
  • Assim, o objetivo deste projeto foi testar em ambiente de microgravidade o comportamento térmico permanente de um minitubo de calor, projetado e construído para este fim.
  • Mais especificamente, procurou-se avaliar o comportamento de um novo tipo de estrutura capilar em condições de microgravidade, desenvolvida pelo Núcleo de Controle de Satélites na Universidade Federal de Santa Catarina. Muito embora os resultados de laboratório sejam favoráveis, testar o dispositivo em ambiente de microgravidade é essencial uma vez que os fenômenos físicos que ocorrem dentro dos tubos, tais como ebulição, escoamento bifásico e condensação podem ser afetados pela gravidade.
  • Antes, o Brasil teria que importar todos os sistemas de controle térmico de sistemas espaciais. A qualquer preço. Estamos falando de milhões de dólares. Hoje, além de produzir isso no Brasil, a uma fração do custo de importação, podemos "reverter a equação" e passar a ganhar mihões de dólares, e ainda gerando empregos para Brasileiros, não chineses ou outros estrangeiros, exportando esse produto nacional de alto valor agregado.
  • Só os recursos potenciais gerados por esses dois experimentos da UFSC, por si, se bem utilizados pela administração técnica do Programa, já justificam não só a Missão Centenário, mas várias outras que poderiam ser feitas na sequência para aperfeiçoamento do sistema. Isso sem citar a quantidade de empregos e retorno de investimento positivo em empresas criadas para usar o sistema como "spinoff" (aplicações fora do programa, como padarias, fornos industriais para estruturas de material composto, etc) do programa!

Experimentos científicos - geram conhecimento:

  • Microgravity Enzyme Kinetics (MEK) - Cinética das enzimas lipase e invertase em microgravidade
  • Dr. Alessandro La Neve
  • Centro Universitário da Faculdade de Engenharia Industrial (FEI)
  • O experimento visava compreender o fenômeno das reações enzimáticas no organismo do ponto de vista da cinética (velocidade e dinâmica na interação com as paredes das células) em microgravidade.
  • O estudo tinha como objetivos específicos: contribuir para a geração de conhecimento tecno-científico na área de Biotecnologia; contribuir para elucidar questões, dentre outros aspectos, relativas aos mecanismos de reação, fenômenos de transporte de massa e calor e estabilidade das enzimas; averiguar expectativas de mecanismos diferentes de reação comparadas às mesmas reações bioquímicas realizadas em gravidade normal; ser uma ferramenta para melhor compreensão de fenômenos bioquímicos; contribuir para a otimização de processos enzimáticos, ou seja, melhorar o desempenho de processos que utilizam enzimas com o intuito de obter menores tempos de reação, menor quantidade de catalisadores e maior produtividade, visto que o uso de enzimas é fundamental em processos da indústria alimentícia, farmacêutica, química fina e meio ambiente.
  • Adoçantes, refrigerantes e alimentos congelados são alguns dos produtos que podem ser beneficiados pela pesquisa conduzida pelo Centro Universitário da FEI sobre enzimas.
  • Para tanto, foram observadas a lipase, a lipase imobilizada (enzimas que quebram moléculas de gordura) e a invertase, que gera como produto a frutose, de poder edulcorante superior ao do açúcar, aliado à facilidade de não cristalizar a baixas temperaturas.
  • Além da indústria alimentícia, a indústria farmacêutica se beneficia das pesquisas para adoçar xaropes para crianças. No futuro, espera-se chegar a biorreatores o mais eficientes possível.
  • GSM - Germinação de Sementes em Microgravidade
  • Dra. Antonieta Nassif Salomão
  • Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA)
  • Unidade de Recursos Genéticos e Biotecnologia (CENARGEN)
  • O objetivo deste experimento foi estudar os efeitos de microgravidade e de presença e ausência parcial de luz sobre: os estágios iniciais de germinação de sementes (protrusão e desenvolvimento radicular); a síntese de pigmentos (clorofilas e carotenóides em folíolos de plântulas desenvolvidas em laboratório); e a expressão gênica (sequências de DNAs de radículas e primórdios cauliculares obtidos a partir dos cDNAs da biblioteca subtrativa).
  • Foram utilizadas sementes de Astronium Fraxinifolium (Gonçalo-alves), espécie arbórea do Cerrado, para essa pesquisa.
  • Os resultados do experimento ampliaram o conhecimento sobre esta espécie nativa brasileira, auxiliando no aprimoramento de técnicas para a preservação ambiental e uso sustentável dos recursos nacionais.
  • NIP - Nuvens de Interação Proteica
  • Dr. Aristides Pavani Filho
  • Centro de Pesquisas Renato Archer (CenPRA)
  • O objetivo do experimento foi o estudo da bioluminescência ou quimioluminescência gerada pela interação de nuvens de gotículas de fluidos atomizados no interior de uma câmara de reação em ambiente de microgravidade.
  • Além disso, o efeito da microgravidade no processo de atomização de fluidos produzidos por dispositivos de ondas acústicas superficiais também foi avaliado.
  • A substância responsável pelo brilho dos vaga-lumes foi a matéria-prima deste experimento. Dentro de uma caixa escura, ondas acústicas induziram o fenômeno da bioluminescência pela colisão de gotas d´água cheias de enzimas.
  • As reações de luminescência seriam obtidas pela interação de nuvens de fluidos atomizados simultaneamente por atomizadores colocados em lados opostos da câmara de reação.
  • Através de oito seções experimentais, tinha-se por objetivo estudar três tipos de reação: a bioluminescência produzida pela interação entre Luciferin e luciferase; a bioluminescência induzida por ultravioleta produzida pela interação entre proteínas fluorescentes verdes e vermelhas; e a quimioluminescência produzida pela reação de Luminol verde ou vermelho com Peróxido de Hidrogênio.
  • O resultado dessa análise possibilita, entre outros benefícios, o aprimoramento de técnicas para a obtenção de medicamentos de ação mais rápida. Outra vantagem é a identificação de micro-organismos causadores de doenças em reservatórios de abastecimento de água e até a busca de vida em outros planeta.
  • DNA Repair Mechanism (DRM) - Danos e Reparos no DNA em Microgravidade
  • Dr. Heitor Evangelista da Silva
  • Universidade Estadual do Rio de Janeiro (UERJ)
  • O objetivo desse experimento foi descobrir a influência da radiação sobre as atividades que ocorrem no interior das células em microgravidade. A fisiologia humana sofre diversas adaptações no espaço. Além disso, em termos de radiação, o ambiente é bastante hostil aos processos usuais do nosso organismo.
  • Utilizando como modelo bactérias sob radiação cósmica e ao UV-A, essa pesquisa concentrou-se nos efeitos sobre o DNA e sua capacidade de corrigir lesões no código genético a fim de verificar se ocorrem em proporções mais altas, baixas ou iguais que o ambiente terrestre.
  • Para realizá-la, os micro-organismos estiveram dentro de um módulo e receberam radiação induzida por Diodos Emissores de Luz (LEDs). Estudaram-se os mecanismos de reparo celular e a mutagênese com a microgravidade.
  • Para tanto, foi desenvolvido no INPE, pelo pesquisador Marcelo Sampaio, um equipamento irradiador compacto, chamado CIM, capaz de induzir danos ao DNA de quatro variantes genéticas da bactéria Escherichia Coli K-12 (AB1157, AB2463, AB2480 and P3478) no espaço.
  • A indução de danos no sistema CIM foi feita através de dispositivos que utilizam LEDs que emitem em 375 nm (UV-A).

E os Experimentos Educacionais? Aqueles que geram FUTURO?

São tão importantes e têm resultados tão significativos (embora intangíveis antes de uns 20 anos depois da missão - quando as crianças de 2006 deixarão de ser jovens e assumirão o comando do país), que estão representados em um objetivo próprio.

Pesquisas na ISS