Escrito por: Daniel Martins Carneiro
Somando mais de US$ 100 bilhões de dólares investido ao longo dos últimos 25 anos, a International Space Station (ISS, sigla para Estação Espacial Internacional) é um marco na história e na engenharia. Sua construção representa o fim da corrida espacial e o início da colaboração de vários países, liderados por Estados Unidos e Rússia, para a construção de um laboratório fora dos limites das primeiras camadas da atmosfera terrestre, elevando ao máximo os limites da engenharia.
De nômades na superfície para viajantes na Atmosfera
“A fronteira estava em toda parte. Éramos limitados
apenas pela terra, pelo oceano e pelo céu”
Carl Sagan.
Aos poucos, nossos antepassados construíram casas, domesticaram animais, aprenderam a como cultivar alimentos no solo que pisavam e, consequentemente, saíram do nomadismo. Tínhamos superado a fronteira da terra. 9 mil anos depois, mais ou menos 500 anos atrás, colonizadores espanhóis e portugueses, cruzaram o oceano Atlântico a procura de novas terras e riqueza, era esse o fim definitivo da fronteira dos mares. Nossa geração não viu nenhum desses eventos, porém presencia, dia após dia, o fim da fronteira do céu.
Foto 1:Visão da janela da Estação espacial.
Fonte: NASA.
A chegada do homem a lua foi um importante passo para o fim desse último limite, porém, levar seres da nossa espécie para morar fora do nosso planeta, ainda é um desafio e será grande passo rumo às grandes explorações espaciais.
A ISS atualmente abriga 7 pessoas, porém já chegou a alojar 11 pessoas simultaneamente. Se pararmos para pensar, é um time de futebol de seres da nossa espécie vivendo, basicamente, fora dos limites do nosso planeta. Isso é um marco da cooperação internacional, resultado de uma aliança entre 15 países (Estados Unidos com a NASA, Canadá com a CSA, Japão com a JAXA, Rússia com a Roscosmos, e Bélgica, Dinamarca, França, Alemanha, Itália, Países Baixos, Noruega, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido com a ESA).
A Estação em si é um laboratório no espaço que fornece suporte a experimentos em microgravidade, além de estudos de como o corpo humano funciona nesses cenários. Cabe, também, a ISS monitorar a Terra, observando enchentes, queimadas, terremotos, buracos na atmosfera entre outros eventos no nosso planeta e possivelmente, no futuro, dar suporte a missões mais longas, servindo como ancoradouro para espaçonaves. Basicamente um posto de gasolina para missões extraplanetária.
Composição da ISS
“Você tem uma visão ampla de um horizonte a outro,
e você ainda ver as estrelas a partir do espaço. É impressionante.”
Samantha Cristoforetti.
Atualmente orbitando a 400km da superfície da Terra, a ISS percorre cerca de 16 vezes o planeta Terra em um dia, a uma velocidade de cerca de 28 mil km/h, velocidade ideal para não ser sugado ou ser desprendido pela ação força gravitacional do planeta. Caso fosse mais devagar, não atingiria a velocidade de escape do planeta e decairia facilmente. Caso fosse mais rápida, a gravidade não seria suficientemente grande para prendê-la.
A Estação Internacional pesa aproximadamente 450 toneladas, com atualmente 73 metros de comprimento, 20 metros de altura e mais de 109 metros de largura, tudo isso totalizando mais de 1000 metros cúbicos de volume, dividido em 15 módulos, sendo esses laboratórios, módulos de vivência, ancoragem, pressurização entre outros, cada um sendo projetado por uma das agências espaciais dos países envolvidos. Mesmo possuindo grandes dimensões, existe uma réplica idêntica em superfície, para que os astronautas consigam treinar tudo que irão realizar da forma mais realista possível.
Por tal tamanho e distância, é possível ver a ISS a olho nu a partir da superfície da Terra.
Foto 2: Divisão dos 15 módulos e parte adjacentes.
Fonte: NASA.
Mesmo estando na Termosfera, camada entre 85 e 600km da superfície terrestre, o que gera um ar extremamente rarefeito, o arrasto aerodinâmico é suficientemente grande para desacelerar a Estação, fazendo com que ela se aproxime em direção ao centro do planeta. Para evitar que ela decaia, ao atingir sua altitude mínima de 278 km, motores de proporção a ar são acionados até atingir a altura máxima de 460km.
Engenharia aplicada na Estação Espacial
“Tornar o simples em complicado é fácil,
tornar o complicado em simples é criatividade.”
Charles Mingus.
O início da construção da ISS foi em 20 de novembro de 1998, com o lançamento da Próton K, um módulo de propulsão e orientação, construído pelos Russos, mas com finamento dos Norte-americanos. Duas semanas depois o Módulo de Sobrevivência e os laboratórios começaram a ser acoplados à Estação. Ao todo, 50 missões foram realizadas e 15 módulos foram agrupados.
As “camadas de vedação”, que isolam a tripulação do ambiente externo, são feitas com uma liga de alumínio que ao invés de ser uma chapa grossa, o que seria muito pesado, é substituída por 2 chapas esbeltas, sendo a primeira com função de frear e fragmentar qualquer objeto que colida com a Estação, gerando um pequeno impacto na segunda camada. Além disso, ainda existe uma proteção com Kevlar, o mesmo material usado nos coletes a prova de bala, criando uma estrutura sólida, leve e resistente.
Toda energia da Estação é gerada a partir de placas solares colocadas nas extremidades do módulo externo da Main Truss, de forma a gerar uma tensão variável de 130 a 180 volts, que é convertida para uma continua de 124 volts. Essas placas solares sempre se movem adaptando a sua face na direção dos raios solares (tal qual um girassol) e, por esse motivo, sempre aproveitar o máximo de energia possível.
A água também é reutilizada, sendo aproveitado até 95% da urina e suor dos tripulantes. Esses fluidos corporais passam por tratamento de ultima geração, que filtram as impurezas e geram água extremante potável. Parte dessa água é desmembrada e utilizada para “confeccionar” oxigênio. Isso tudo para evitar gastos com transportes de mantimentos básicos, já que 1 g de qualquer coisa custa mais de 100 dólares.
Conclusão: o que podemos tirar da ISS para a Engenharia Civil
“Inteligência é a capacidade de se adaptar a mudanças.”
Stephen Hawking.
Nova forma de pensar estruturas de acordo com a função:
Na engenharia, existem inúmeros tipos de estruturas, as principais são as metálicas, de concreto (armado ou não) e de madeira. Existem também várias formas de vedar uma estrutura, seja com tijolos, gesso, PVC dentre outros. Cada um dos exemplos com suas especificidades e funções. Às vezes o engenheiro civil precisa pensar fora do lugar comum e achar soluções adequadas ao problema, tal qual a que foi desenvolvida para a superfície externa da Estação Espacial Internacional.
Formas de aproveitar a energia solar:
A energia solar é uma energia considerada como renovável e contribui para o desenvolvimento sustentável da sociedade como um todo. O nosso Sol tem um potencial energético muito grande e que ainda não é tão bem aproveitado.
A energia solar pode ser utilizada, a grosso modo, de 3 formas. A primeira usa o potencial luminoso com a função arquitetônica de iluminação de ambientes. A segunda utiliza o potencial térmico do sol, permitindo uma melhoria no conforto térmico em lugares mais frios do planeta. A terceira se vale do potencial fotovoltaico da radiação solar, transformando-a em energia elétrica limpa e sem rejeitos.
Reutilização dos rejeitos:
A construção civil é uma das áreas que geram maior quantidade de lixo, ou seja, material pago que foi desperdiçado. Assim como a ISS reutiliza quase que toda água que é eliminada pelo ser humano (suor e urina), é dever da Engenharia Civil achar novas formas de construir, evitando o desperdício de recursos tão valiosos, tanto no caráter financeiro, quanto no ecológico, já que um tijolo desperdiçado, é um material custeado, que está poluindo o meio ambiente ao invés de ajudar a construir um edifício.
Referências
CANALTECH. Tudo sobre a estação espacial internacional. Disponível em: https://canaltech.com.br/espaco/tudo-sobre-a-estacao-espacial-internacional-18034/#:~:text=O%20in%C3%ADcio%20da%20constru%C3%A7%C3%A3o%20da,8%20de%20julho%20de%202011. Acesso em: 6 abri. 2022.
MUNDO EDUCAÇÃO. Estação espacial internacional. Disponível em: https://canaltech.com.br/espaco/tudo-sobre-a-estacao-espacial-internacional-18034/#:~:text=O%20in%C3%ADcio%20da%20constru%C3%A7%C3%A3o%20da,8%20de%20julho%20de%202011. Acesso em: 6 abri. 2022.
O CANAL DA ENGENHARIA. Como a Estação Espacial foi construída – História da Estruturas. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=i8pCV_WlOTo. Acesso em: 6 abri. 2022.
DW BRASIL. Como é viver na Estação Espacial Internacional | Futurando (30/06/21). Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=_3sAvQQc7rs. Acesso em: 6 abri. 2022.
NASA. International Space Station Facts and Figures. Disponível em: https://www.nasa.gov/feature/facts-and-figures/. Acesso em: 6 abri. 2022.
CIVILIZAÇÃO ENGENHEIRA 