Tecnologia brasileira ajuda a Nasa a planejar próximas missões à Lua

Elton Alisson | Pesquisa para Inovação – Poucas horas antes de a espaçonave Orion cruzar no último dia 1º de abril os céus da Flórida, nos Estados Unidos, rumo à Lua, o engenheiro mecatrônico Rodrigo Trevisan Okamoto recebeu, em São Paulo, uma confirmação que aguardava desde o anúncio da missão Artemis II, em 2023. Um e-mail da Nasa informava que a tripulação do primeiro voo tripulado ao redor do satélite em meio século levaria consigo um dispositivo desenvolvido por ele e sua equipe na startup paulista Condor Instruments, com apoio inicial do programa Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas (PIPE), da FAPESP. 

“O comunicado da Nasa foi repentino e nos pegou de surpresa. E só após a conclusão da missão também soubemos que os astronautas já utilizavam o equipamento em testes nos últimos dois anos”, diz Okamoto ao Pesquisa para Inovação.

Denominado actígrafo, o dispositivo possui o formato de um relógio de pulso e integra acelerômetros e sensores de luz e temperatura para mapear, com alta precisão, os padrões de sono e vigília do usuário ao longo de dias ou semanas.

O funcionamento baseia-se em um sensor de atividade que monitora a frequência e a intensidade dos movimentos do braço. A partir da análise desses dados, é possível inferir os períodos de repouso (ausência de movimento) e os de prontidão (presença de movimentos), registrando com exatidão o comportamento circadiano do indivíduo.

Este "relógio biológico" de aproximadamente 24 horas, que regula as funções físicas e comportamentais da maioria dos seres vivos, é influenciado primordialmente pela luminosidade. Para monitorá-la, o dispositivo conta com dez sensores embarcados que detectam a exposição à luz em diferentes faixas espectrais. Esses dados são cruciais, pois permitem caracterizar não apenas a intensidade da luz, mas também sua composição espectral ao longo do ciclo claro-escuro, principal regulador externo responsável por sincronizar o relógio biológico interno com o ambiente.

“O ciclo claro-escuro é definido pela rotação da Terra e é a partir dele que o cérebro antecipa o momento do sono. No espaço, essa referência se perde, pois os astronautas podem permanecer em claridade ou escuridão constantes, dependendo da posição em relação ao Sol”, explica Mario Pedrazzoli Neto, professor da Escola de Artes, Ciências e Humanidades da USP (EACH-USP). Especialista em cronobiologia – ciência que estuda os ritmos e o relógio biológico interno dos seres vivos –, Pedrazzoli coordenou estudos que embasaram o desenvolvimento do actígrafo brasileiro. 

Sono desregulado

Na Estação Espacial Internacional (ISS), por exemplo, os astronautas testemunham 16 alvoreceres e entardeceres por dia, fenômenos que podem desregular severamente o ciclo sono-vigília. Para mitigar esse estresse, foram instalados na estação sistemas de diodos emissores de luz (LEDs) que simulam o ciclo terrestre, auxiliando na higiene do sono da tripulação.

“Por esses fatores e outros ainda sob investigação, como o efeito da gravidade, os astronautas tendem a apresentar privação de sono. No espaço, o repouso é inerentemente desregulado”, afirma Pedrazzoli.

Como a privação de sono gera déficits cognitivos e motores que podem comprometer missões de longa duração, agências como a Nasa conduzem comumente estudos para avaliar como a irregularidade nos ciclos de luz e os distúrbios do sono impactam o corpo humano, acarretando riscos à saúde tanto a curto quanto a longo prazo, explica o pesquisador.

Pesquisadores ligados à agência estão investigando, por exemplo, como fatores como a luz e o consumo de cafeína afetam os relógios biológicos das tripulações e influenciam a qualidade do sono.

“A cronobiologia nasceu com o financiamento da Nasa, justamente pela necessidade de entender como o astronauta dorme no espaço”, sublinha Pedrazzoli.

Para a campanha Artemis, a agência espacial norte-americana iniciou, em 2023, um estudo para monitorar o bem-estar, o nível de atividade, os padrões de sono e as interações dos astronautas. A motivação do projeto, batizado Archer (Artemis Research for Crew Health and Readiness), reside no ambiente crítico da cápsula Orion: um espaço confinado e reduzido onde a tripulação enfrentará desafios biológicos e psicológicos prolongados, incluindo isolamento e radiação em missões no espaço profundo.

Para viabilizar o estudo, engenheiros da Nasa buscaram no mercado global opções de actígrafos capazes de monitorar a tripulação em tempo real. O dispositivo da Condor Instruments chamou a atenção da agência após a participação de representantes da startup em congressos científicos internacionais de cronobiologia, sono e luz.

“Em 2023, eles nos contataram em busca de um novo fornecedor. Inicialmente, realizaram uma compra pequena para os setores de ciência e engenharia. Desde então, participamos de diversas reuniões à medida que o projeto evoluía. O dispositivo foi submetido a rigorosos testes para avaliar se os dados atendiam às necessidades da missão e se era seguro e confiável para o voo”, recorda Okamoto.

Embora houvesse a sinalização de uso na Artemis II desde o fim de 2025, a confirmação oficial só veio no dia do lançamento. “Só quando a nave decolou soubemos que o dispositivo estava de fato a bordo”, conta o engenheiro.

Diferenciais tecnológicos

De acordo com Okamoto, o actígrafo brasileiro destaca-se frente aos competidores internacionais por integrar o monitoramento da atividade motora, a exposição à luz e a temperatura da pele. Este último dado é crucial, pois a temperatura do corpo humano cai entre 1 ºC e 2 ºC durante o sono, um processo fisiológico do ciclo circadiano que favorece o relaxamento e a conservação de energia.

Outro diferencial é a medição da luz melanópica — espectro da luz azul-ciano (cerca de 490 nanômetros) que impacta o sistema não visual humano. Essa luz ativa as células ganglionares fotossensíveis na retina, inibindo a melatonina e sinalizando ao cérebro que é dia, o que eleva o estado de alerta e suprime o sono.

“Os telefones celulares emitem luz justamente nesse comprimento de onda. Por isso, o uso desses aparelhos à noite altera radicalmente a regulação cerebral do sono”, alerta Pedrazzoli.

O dispositivo conta ainda com um botão de eventos, acionado de forma sincronizada pelos astronautas em momentos históricos, como no dia 6 de abril, quando a Orion atingiu 406.777 km de distância da Terra — o ponto mais distante já alcançado por humanos. Durante a coletiva de imprensa após a missão, o comandante Reid Wiseman destacou outra utilidade do aparelho: “O uso desse dispositivo nos últimos dois anos nos permitia recuperar o foco sempre que nos distraíamos”.

Segundo a Nasa, os dados do actígrafo coletados durante o voo serão comparados a testes de coordenação motora e questionários pré e pós-lançamento. O objetivo é otimizar o design de futuras espaçonaves para garantir a segurança em missões de longa duração. “O que aprendermos nos ajudará a entender como os astronautas podem sobreviver e prosperar mais distantes da Terra”, afirma a agência no site do projeto Archer.

Jornada até o espaço

A trajetória do actígrafo começou por uma necessidade de Pedrazzoli na condução de estudos realizados no âmbito do Centro de Estudos do Sono — um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) financiado pela FAPESP entre 2000 e 2012 e ligado à Universidade Federal de São Paulo (Unifesp). Os primeiros protótipos foram usados para avaliar o impacto do horário de verão na população. 

“Percebemos que era preciso escalar a produção para atender às nossas pesquisas e ter suporte técnico especializado”, explica o professor. Por indicação de Arturo Forner-Cordero, professor da Escola Politécnica da USP, Pedrazzoli conheceu Okamoto e Luis Filipe Rossi, então mestrandos na Poli-USP, interessados em abrir uma startup tecnológica. Com o apoio do programa PIPE-FAPESP, os engenheiros transformaram o protótipo em um produto comercial de alta precisão.

“Após os primeiros protótipos com peças usinadas, buscamos o investimento do PIPE da FAPESP para viabilizar o negócio”, diz Okamoto. Hoje, a startup exporta 80% de sua produção, de 200 a 300 dispositivos por mês, para mais de 40 países, atendendo grandes universidades e centros de pesquisa. O dispositivo é aplicado em estudos que vão desde a epidemia de miopia na Ásia até a recuperação de bebês prematuros em UTIs neonatais.

A meta agora é manter a parceria com a Nasa para as próximas etapas da campanha Artemis, incluindo o pouso no polo sul da Lua previsto para 2028. “Faremos tudo o que pudermos para continuar como fornecedores da agência”, conclui Okamoto.

Exemplo de sucesso

Na avaliação de Rodolfo Azevedo, coordenador da área de Tecnologias e Parcerias de Inovação da FAPESP, a participação da Condor Instruments na missão Artemis II é a materialização do que a FAPESP busca com o programa PIPE-FAPESP: transformar ciência de bancada em soberania tecnológica nacional.

“É fundamental destacar que o apoio do programa foi um dos alicerces no início da formação da empresa, quando o risco tecnológico é mais alto e o capital privado ainda é escasso. Esse fomento inicial permitiu transformar um protótipo acadêmico em um produto comercial de precisão extrema”, afirma Azevedo.

O sucesso da empresa também traz uma lição importante sobre a natureza da inovação: o financiamento precisa chegar cedo, mas os resultados de grande impacto podem levar tempo para maturar, avalia Azevedo.

“Entre os primeiros protótipos apoiados pelo PIPE e o anúncio de que a tecnologia brasileira está monitorando astronautas no espaço profundo, a startup percorreu uma jornada de anos de pesquisa e refinamento. Isso reafirma que a inovação disruptiva exige paciência estratégica e investimento contínuo para que possamos colher frutos que elevam o nome do Brasil no cenário internacional”, conclui.