Flutuar como um astronauta num avião em queda livre

04 Outubro 2014140

A única forma de treinar astronautas ou realizar investigação científica em gravidade zero é com voos parabólicos. O Observador experimentou. No arranque da Semana Mundial do Espaço, conta-lhe como é.

Está tudo pronto para a descolagem. Os dois pilotos e os dois engenheiros de voo ocupam o espaço exíguo do cockpit e preparam-se para a viagem. O avião da Airbus, que da versão comercial só se reconhece o exterior, é comandado por militares, mas vai cheio de cientistas. Quando entrar em queda livre, não haverá pânico, todos estarão absolutamente concentrados nas experiências. Pelo menos durante 20 segundos. O mais difícil vai ser manter os pés presos ao chão.

Depois da azáfama matinal, a acertar os últimos pormenores da experiência, a colocar os sensores e a equipar a rigor, os cerca de 50 passageiros ocupam os lugares que se mantiveram depois das modificações na cabina do Airbus 300. No cockpit, pilotos e engenheiros comunicam entre si e com a torre de controlo do aeroporto de Bordéus. Ligam e desligam alguns dos botões entre as centenas que têm por cima da cabeça e tomam notas, enquanto avançam lentamente pela pista à espera da ordem de descolagem.

“Atenção ao avião que vai aparecer do lado esquerdo”, avisam da torre de controlo. Stéphane Pichené, piloto de testes experimentais, mantém-se atento, mas sem preocupações. Tem mais de cinco mil horas de voo, das quais cerca de metade como piloto de testes e 600 no tipo de voos que agora se prepara para fazer. “Bon vol. À tout à l’heure” (“Bom voo. Até logo.”), ouve-se da torre de controlo. Ainda não são 9h30 quando o barulho ensurdecedor dos motores impede qualquer comunicação verbal entre passageiros. A velocidade aumenta e os ocupantes do avião sentem-se cada vez mais enterrados nos bancos à medida que o avião levanta voo.

Assim que o sinal luminoso dos cintos se apaga, todos os cientistas correm para as respetivas experiências espalhadas ao longo dos 20 metros de cabina acolchoada. É preciso ligar tudo antes de chegarem ao destino. A bordo do A300 Zero-G encontram-se 11 experiências escolhidas pela Agência Espacial Europeia (ESA) para a sexagésima primeira campanha de voos parabólicos promovida por esta instituição (decorrida de 8 a 12 de setembro). Além das campanhas organizadas pela ESA, a Novespace, empresa responsável pelos voos parabólicos, já realizou mais 50 voos para outras instituições, como para as agências espaciais francesa (CNES) e alemã (DLR). Este tipo de voos é promovido para realizar investigação científica ou para testar equipamentos que venham a ser usados em missões espaciais.

5… 4… 3… 2… 1… Pull up!” O corpo é comprimido contra o chão, como se estivesse a ser esmagado. A sensação de ser empurrado contra o banco durante a descolagem não se compara à sensação de se ter o dobro do peso. “Thirty… Forty… Injection!” Primeiro os pés e as pernas, depois a cabeça, seguida pelo corpo. Tudo levita como se não tivesse peso. Ao mínimo toque o corpo é projetado contra as paredes ou contra o teto. “Twenty… Thirty… Pull out!” Quem não se pôs de pés virados para o chão teve certamente uma queda aparatosa. Aguentem-se que vêm mais uns segundos “pesados”. E, finalmente, respira-se fundo, porque antes disso o peso do corpo mal o permitia. Um minuto de descanso e começa tudo outra vez.

Andreia Reisinho Costa

As manobras de pilotagem têm lugar sobre o golfo da Biscaia, a sul da Bretanha (França). Quando o avião se encontra a uma altitude de 6.100 metros acelera até aos 825 quilómetros por hora e sobe até uma altitude máxima de 8.500 metros. A velocidade cai para 370 quilómetros por hora e volta a descer completando uma parábola – uma curva simétrica em forma de U, neste caso virado para baixo.

A primeira parábola realizada pelo avião é apenas um teste para as 30 que se seguem. Considerados voos de teste, os voos parabólicos permitem ter a sensação de ausência de peso – porque a soma das forças que atuam sobre o corpo equivale a 0G – durante 22 segundos em cada parábola, como se se estivesse em queda livre. Mas são precedidos e sucedidos por uma fase de hipergravidade (quando a soma das forças chega a 1,8G) em que a sensação é de que o corpo ou qualquer outro objeto pesa mais ou menos o dobro.

A gravidade não desaparece, mas parece

Em hipergravidade (quando a soma das forças é maior que 1G – a força a que estamos sujeitos em repouso na Terra) o corpo é comprimido contra o chão, se estiver deitado, mas caso se esteja de pé o sangue concentra-se nos pés e nas pernas e tem mais dificuldade em chegar à cabeça, apesar de o coração bater com mais força para tentar levar o sangue a todo o corpo. Acima de 2G, passageiros não treinados, correm o risco de desmaiar. Durante este período há uma recomendação chave ouvida dezenas de vezes “Don’t move your head” (“não mexa a cabeça”): a informação obtida pelo sistema vestibular, no interior do ouvido interno, responsável pelo equilíbrio, é diferente da informação obtiva pela visão e o resultado são tonturas e vómitos… e o resto da viagem sentado na companhia do médico de serviço.

Mesmo sem esquecer a regra de ouro – “Don’t move your head” – todos os passageiros podem ser medicados para os enjoos, mas há quem conviva com as alterações de gravidade sem problemas. É o caso de Vladimir Pletser, coordenador das campanhas de voos parabólicos da Agência Espacial Europeia (ESA), que já completou 6.716 parábolas e nunca se sentiu enjoado. Embora esta seja uma situação excecional, Floris Wuyts, investigador na Universidade de Antuérpia, considera que o cérebro sofre alterações durante as transições de gravidade e períodos em que existe a sensação de ausência de gravidade e usará os voos parabólicos para testar esta hipótese.

Quando a soma das forças é menor que 1G e se tem a sensação de ausência de gravidade, o sangue aflui mais facilmente à cabeça, o ritmo cardíaco diminui de frequência e quem não tiver o corpo preso flutua. Passageiros e avião não deixaram de estar sujeitos à ação da gravidade da Terra, mas ambos se encontram em queda livre em conjunto. Tal como na Estação Espacial Internacional, que se encontra em órbita à volta da Terra por causa da ação da gravidade. Também ela e os ocupantes estão em queda livre (à volta da Terra e não para o centro desta) dando a sensação de que estão sem gravidade porque sentem que não têm peso.

Para quem faz um voo parabólico pela primeira vez é impossível ficar indiferente à sensação. Ou mesmo para quem já o fez dezenas ou centenas de vezes. “A primeira parábola de cada campanha é como se fosse a primeira vez”, diz sorridente Vladimir Pletser.

As experiências são desenvolvidas nesta fase de sensação de ausência de peso, por vezes chamada de microgravidade – um termo incorrecto, porque a força da gravidade não diminui nem desaparece, mas é contrariada por outro tipo de forças, dando ao corpo a sensação de estar sujeito a uma força de OG. As medições feitas nestas condições permitem, por um lado, calibrar os aparelhos para quando estejam sujeitos a outras forças da gravidade, por outro lado, testar a usabilidade antes de serem enviados para o espaço, como o mecanismo que será usado para apanhar uma cápsula com amostras de solo marciano, coordenado por Peter Falkner, investigador na ESA.

Também o registo de dados fisiológicos permite perceber o que acontece ao organismo dos astronautas quando estão no espaço: o músculo cardíaco muda de tamanho, os centros de coordenação são afetados pela ausência de referencial, o cérebro sofre alterações. O projeto GRIP, de Jean-Louis Thonnard, investigador da Universidade Católica de Louvain, na Bélgica, pretende avaliar que quantidade de força é usada para agarrar os objetos e para os mover enquanto o investigador Gilles Clement, investigador na Universidade Internacional do Espaço, em França, pretende perceber de que forma a percepção de gravidade afeta o controlo de movimentos usando óculos de visão invertida.

Enquanto isso, no cockpit, depois do pull up os corpos ajustados pelos cintos são ainda mais comprimidos nos assentos, mas no momento em que os pilotos quase desligam os motores o corpo tenta contrariar a resistência que os cintos provocam para manter pilotos e engenheiros nos respetivos lugares. Nas pequenas janelas o céu vai mudando de cor, cada vez mais escuro, até atingir a altura máxima e começar a desenhar a curva da parábola. Agora em mergulho, o céu volta a parecer mais claro e lá em baixo uma pequena embarcação viaja no oceano Atlântico. E volta-se à posição inicial.

Mais de 25 anos de voos parabólicos na Europa

O A300 Zero-G é o mais antigo Airbus 300 ainda a voar (foi construído em 1973), mas apesar de só ter realizado cerca de cinco mil horas de voo vai reformar-se em breve – a partir de abril de 2015 o A310 Zero-G estará operacional. Não é a idade que dita a pausa forçada, nem o tempo de voo, mas é o “esqueleto” que já não aguenta. Embora os motores ainda se encontrem em boas condições, a estrutura está desgastada pelos voos parabólicos. “Uma vez visitei o local onde fazem a manutenção dos motores na Alemanha. Os nossos motores comparados com os dos voos comerciais pareciam novos, estavam limpos. Os outros estavam tão sujos e erodidos que nos fazia pensar como é que ainda funcionavam”, conta ao Observador Jean-François Clervoy, presidente da Novespace, acrescentando que “provavelmente fazem manutenção em excesso”, mas a segurança está em primeiro lugar.

Enquanto um avião comercial faz um ciclo de voo por cada viagem (descolar – voar – aterrar), o A300 Zero-G faz 32 ciclos por cada voo com 31 parábolas (cada uma das parábolas conta como um ciclo, mais o ciclo normal de descolar – voar – aterrar) e são já mais de 40 mil ciclos completos. Uma contagem ainda maior no caso das asas em que cada campanha de 31 parábolas equivale a 60 ou 70 ciclos, explica o engenheiro de testes de voo.

Este Airbus 300 começou a voar pela Novespace, subsidiária da agência espacial francesa CNES (Centro Nacional de Estudos Espaciais), em 1997, quando substituiu o avião Caravelle – usado desde o final dos anos 1980 e também reformado por excesso de ciclos de voo. Ambas as aeronaves serviram para testes aeronáuticos – testar novos equipamentos para serem usados noutros aviões – antes de realizarem voos parabólicos para a Novespace. Para escolher um avião capaz de realizar voos parabólicos é preciso avaliar “o desempenho dos motores e o aerodinamismo das asas”, assim como, a “capacidade dos sistemas continuarem a realizar o respetivo trabalho”, como os sistemas hidráulicos ou de lubrificação, explica Jean-François Clervoy. Qualquer avião pode fazer uma parábola, mas nem todos têm a capacidade de fazer várias seguidas com pouco tempo de intervalo entre elas.

“Num avião existem três sistemas principais que usam fluídos: o combustível para fazer funcionar os motores, o óleo para os lubrificar e o sistema hidráulico para ativar vários controlos que fazem mover as abas do avião (flaps)”, explica o engenheiro de testes de voo. “Durante a fase de ausência de peso, esses líquidos deixam de estar no fundo no reservatório e podem flutuar, deixando de cumprir a função a que se destinam.” O comportamento de fluídos, essencial ao voo dos aviões, também motivou algumas das experiências desenvolvidas durante esta campanha de voos parabólicos da ESA.

Os voos parabólicos só chegaram à Europa em 1988, pelas mãos de Jean-François Clervoy e do colega astronauta Jean-Pierre Haigneré, depois do primeiro ter defendido uma tese sobre os princípios físicos dos voos parabólicos. Antes disso, os cientistas europeus ou as agências espaciais da Europa tinham de alugar o avião da NASA (agência espacial norte-americana), que manteve os voos parabólicos para treino de astronautas e investigação desde os anos 1960 até ao início do século XXI. Agora os voos da NASA são realizados por uma empresa privada.

O primeiro de todos os ensaios de voo parabólico foi feito ainda antes do final dos anos 1950, mas apenas para testar se o avião tinha capacidade para realizar este tipo de voos. Agora qualquer pessoa pode embarcar num voo parabólico com a Novespace. O voo inclui uma parábola a simular a gravidade de Marte (0,4G) durante 35 segundos, duas a simular a gravidade da Lua (0,16G) durante 25 segundos cada e 12 parábolas em 0G, durante os habituais 22 segundos. Já foi realizado seis vezes, com 40 pessoas em cada voo – algumas delas a repetirem a experiência. Cada grupo de dez pessoas é acompanhada por um monitor para tirar o máximo proveito da experiência e no final do dia todos os participantes podem levar para casa o registo fotográfico do dia. Os seis mil euros pagos pela experiência cobrem todas as despesas associadas ao voo e permitem reduzir o valor cobrado às agências espaciais para fazer investigação científica.

 

Mais sobre as experiências realizadas durante o voo: Saiba que experiências se fazem em queda livre na atmosfera terrestre

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