Em algum lugar acima da sua cabeça, a cerca de 400 quilômetros de altura, um astronauta está bebendo a urina de ontem. Não figurativamente. A água engarrafada presa às paredes do Módulo Tranquilidade da Estação Espacial Internacional foi fervida sob baixa pressão em uma centrífuga, filtrada através de um destilador de vários estágios e esfregada quimicamente até ficar mais limpa do que a maioria da água da torneira na Terra. A máquina que faz isso – junto com o vaso sanitário que a alimenta – levou quase quatro décadas para a NASA aperfeiçoar, e só a nova versão do vaso sanitário custou US$ 23 milhões para projeto e construção.
A taxa de reciclagem está agora em torno de 98%. Para cada cem litros de suor, condensado do hálito e urina que entra no sistema, noventa e oito litros retornam como água potável. Os dois por cento restantes são salmoura – muito salgada, muito concentrada, muito teimosa para quebrar.
Esse banheiro levou seis anos e US$ 23 milhões
O banheiro atual no lado americano da estação é oficialmente chamado de Sistema Universal de Gerenciamento de Resíduos, ou UWMS. Chegou à estação em 2020 a bordo de um veículo de carga Northrop Grumman Cygnus e foi instalado ao lado de cômodas mais antigas já em uso no segmento norte-americano.
É menor e mais leve que a unidade anterior, pesando cerca de 45 quilos. É feito principalmente de titânio, porque o titânio pode ser moldado na estranha geometria interna necessária para o fluxo de ar sem corrosão quando exposto a urina ácida e produtos químicos de pré-tratamento. O assento tem formato. O funil de captura de urina foi especialmente redesenhado para que as astronautas pudessem usá-lo sem as posturas estranhas que o antigo design russo exigia.
O valor de US$ 23 milhões cobre duas unidades – uma para a ISS e outra destinada à cápsula Orion no Artemis II. De acordo com Reportando sobre a missão Artemis IIIsso o torna o segundo banheiro mais caro em vôo. O recorde ainda pertence ao sistema de coleta de lixo do ônibus espacial Endeavour, que custou cerca de US$ 30 milhões no início da década de 1990.
O redesenho foi o primeiro banheiro espacial projetado especificamente para funcionar bem tanto para astronautas quanto para astronautas.
Por que a centrífuga é importante?
Na microgravidade, os líquidos não caem. Ele se apega, fica solto, flutua. Um vaso sanitário convencional – que depende da gravidade para mover os resíduos do vaso sanitário para um cano – é inútil. Portanto, o UWMS usa o fluxo de ar. Um ventilador puxa o ar pelo funil e pela sede em alta velocidade, arrastando a urina e os resíduos sólidos.
A urina é removida imediatamente. Uma mangueira dedicada o encaminha para o conjunto do processador de urina, que é um módulo no nó de paz. A primeira coisa que acontece lá é a centrífuga.
O conjunto de destilação é um tambor rotativo. Ele gira rápido o suficiente para criar gravidade artificial ao longo de suas paredes internas – o suficiente para forçar o fluido a se acumular e fluir de maneira previsível à medida que se comporta na Terra. Dentro do tambor giratório, a urina é aquecida sob vácuo parcial, a uma pressão baixa o suficiente para que a água ferva bem abaixo do ponto de ebulição do nível do mar. Os vapores são condensados, capturados e ventilados. A salmoura concentrada restante é descartada em um tanque separado.
Esse destilado ainda não é potável. Ele vai para um conjunto processador de água, que o passa por um filtro de partículas, depois por um leito de multifiltração que remove contaminantes orgânicos e inorgânicos e, em seguida, por um reator catalítico que oxida tudo o que falta nos filtros. A etapa final é uma dose de iodo para matar os germes. Os trechos mais distantes atendem aos padrões de água potável que a NASA descreve como mais rígidos do que a maioria dos abastecimentos municipais nos Estados Unidos.
Quarenta anos de protótipos fracassados
A linhagem do sistema atual remonta à década de 1970, quando a NASA começou a estudar seriamente o suporte de vida em circuito fechado para as primeiras missões de longa duração. Skylab, a estação americana que voou em 1973 e 1974, não fez nenhuma tentativa de reciclar água. Cada gota teve que ser lançada do chão. O mesmo aconteceu com o abastecimento de água do ônibus espacial, que na verdade era um subproduto das células de combustível que geravam a eletricidade do veículo orbital – combinando hidrogênio e oxigênio para produzir energia e água potável.
O problema é que colocar água em órbita é extremamente caro. A água pesa um quilograma por litro e cada quilograma custa milhares de dólares para ser lançado. Uma tripulação necessita diariamente de água suficiente para beber, higiene e operações da estação. Uma missão de seis meses, que acrescenta massa significativa, é antes de calcular o que as plantas e os experimentos exigem. A matemática simplesmente não funciona para nada além da órbita baixa da Terra.
Assim, a NASA e seus contratantes – Hamilton Standard, depois Hamilton Sundstrand, agora Collins Aerospace – iteraram durante décadas. Os primeiros protótipos nas décadas de 1980 e 1990 usavam membranas de osmose reversa que sujavam muito rapidamente. Versões posteriores tentaram a destilação termoelétrica e falharam. O método de centrifugação foi seleccionado no final da década de 1990 e o primeiro sistema de recuperação de água pronto para voo foi instalado na ISS em 2008, a bordo do vaivém espacial Endeavour.
Não funcionou no início. O motor da centrífuga no conjunto de destilação consome mais corrente do que o esperado e desliga repetidamente. Os engenheiros no terreno passaram meses solucionando problemas via telemetria antes que a tripulação trocasse os componentes. As taxas de recuperação melhoraram nos anos subsequentes. O sistema finalmente ultrapassou o limite de 98% depois de adicionar um processador de salmoura que extraiu o excesso de água do concentrado deixado pelo destilador.
Qual é realmente o gosto dos astronautas?
O astronauta canadense Chris Hadfield, que liderou a Expedição 35 em 2013, filmou uma demonstração amplamente assistida do sistema de recuperação de água em órbita e disse aos telespectadores que a água que ele produz é mais pura do que a maioria das pessoas bebe em casa. Quanto ao sabor, Layne Carter, gerente do subsistema de água da ISS no Marshall Space Flight Center da NASA, diz que tem gosto de água engarrafada – uma vez que você sabe de onde veio. Os membros da tripulação resumiram o ciclo fechado em uma única frase: o café de hoje se tornará o café de amanhã.
O sistema também captura o suor e o vapor de água exalado. A atmosfera da estação é continuamente desumidificada – os humanos geram muita umidade em um tubo de metal selado – e o condensado é alimentado diretamente no mesmo circuito do processador. Num dia normal, cerca de metade da água devolvida provém da urina e a outra metade da humidade da cabine.
Os resíduos sólidos são tratados separadamente. É selado em contêineres e armazenado para retorno à Terra em um navio de carga que parte ou, mais comumente, embalado a bordo de um cargueiro Cygnus ou Progress para ser deliberadamente destacado sobre o Pacífico Sul. Ele queima na reentrada com o resto do lixo.
Por que o banheiro custa tanto quanto custa uma casa?
Vinte e três milhões de dólares por um banheiro parecem uma piada até você ver o número que o cobre. Não é apenas hardware. São anos de remuneração de engenharia, centenas de testes de vibração e vácuo, análises desnecessárias de tolerância a falhas e a necessidade de manter o dispositivo funcionando perfeitamente por anos sem encanador. Nenhum encanador. Se o vaso sanitário quebrar, a equipe o conserta com peças manuais, ou usa reforços russos, ou usa bolsas.
Cada componente deve ser certificado como não inflamável, não tóxico e compatível com atmosferas fechadas. Cada parafuso teve que ser capturado para que não pudesse flutuar e ficar na ventilação. As taxas de fluxo de ar tiveram que ser ajustadas para operar em microgravidade sem respingos. A química do pré-tratamento – produtos químicos adicionados à urina para evitar a precipitação de sais de cálcio que obstruiriam o destilador – tinha que ser medida com precisão, porque muito pouco significava obstruções e muito significava que os processadores posteriores estavam sobrecarregados.
Os problemas não são teóricos. Em abril de 2026, horas depois de a segunda unidade Artemis II – a versão Orion – ter sido embarcada, a mangueira do mictório apresentou defeito. A especialista da missão, Christina Koch, reiniciou-o no dia seguinte, mas o banheiro continuou a causar problemas durante o voo: relatou a tripulação Um cheiro de queimado vem da unidade Os engenheiros voltam aos mictórios de emergência em determinados momentos para resolver o problema. Mais tarde liderado pela NASA Defesa dos custos contra os críticosObserve que a alternativa – bolsas, como as usadas pela Apollo – é aquela a que você recorre se a máquina falhar, e ninguém em uma missão longa quer isso.
Relatórios da WIRED sobre o processo de design Observando que o UWMS foi projetado com a exploração em mente, a NASA disse que ele poderia eventualmente voar em um módulo lunar ou em uma espaçonave para Marte. Em uma viagem de ida e volta a Marte com duração de um ano, não há reabastecimento de carga. Cada quilograma de água que a tripulação utiliza deve ser lançado da Terra ou recuperado do que possui. Uma taxa de recuperação de 98% não é um luxo para essa missão. É a diferença entre uma campanha bem sucedida e morrer de sede.
Quantos banheiros estão circulando atualmente pelo mundo?
Por um breve período, em abril de 2026, o planeta tinha dez banheiros avançados ao mesmo tempo. Desde a sua aterrissagem em 10 de abril, com o retorno da cápsula Artemis II Orion à Terra, nove permanecem em órbita, espalhados por três espaçonaves e duas estações espaciais. Quatro estão na ISS: o novo UWMS americano no nó Tranquility, ao lado do antigo Commode com hardware de fabricação russa no módulo Zvezda. Dois estão na estação Tiangong, na China. Um de cada é instalado nos veículos Soyuz, Crew Dragon e Shenzhou quando eles estão atracados. A décima, a unidade Orion construída para Artemis II, voou ao redor da Lua e voltou para casa com sua tripulação.
A Tiangong, que a China terminará de montar até o final de 2022, utiliza seu próprio sistema regenerativo de suporte à vida. A mídia estatal chinesa informou em 2023 que a reciclagem de água de Tiangong opera com cerca de 95% de eficiência – próximo ao número da ISS, embora a engenharia subjacente seja diferente. Tiangong é pequeno, novo e projetado do zero com a reutilização em mente, em vez de modernização como a ISS.
A estação em si é o objeto mais caro alguma vez construído pela humanidade, custando cerca de 150 mil milhões de dólares em todos os países parceiros. O sistema de reciclagem de água é um pequeno item nesse livro, mas é sem dúvida o equipamento que tornou todo o resto possível. Sem isso, a procura de reabastecimento teria esmagado o orçamento operacional há anos.
O que acontece quando você desce na estação?
A ISS está programada para uma saída de órbita controlada por volta de 2031, com o veículo de saída de órbita construído pela SpaceX nos EUA contratado por US$ 843 milhões para rebocá-la através do Oceano Pacífico. O sistema de recuperação de água queimará com o resto. Mas a tecnologia não desaparecerá. A Collins Aerospace, que desenvolveu o hardware atual, já está fornecendo variantes para estações comerciais que a NASA planeja alugar da Axiom, do Orbital Reef da Blue Origin e do StarLab da Voyager. A cápsula Orion da Lockheed Martin traz uma versão reduzida. Qualquer rover de Marte carregará um descendente.
Enterrada no preço de US$ 23 milhões está a lição de engenharia de que fechar um ciclo é muito mais difícil do que abri-lo. Foram necessários quarenta anos de iterações, três gerações de estações e repetidas falhas durante o voo para evoluir dos tanques descartáveis do Skylab para uma máquina que transformasse o café de ontem no café de hoje. Os museus catalogaram a estranha linhagem de objetos que as pessoas colocaram em órbita, desde lembranças pessoais até fichas simbólicas. Os banheiros não carregam o mesmo romance. Mas está fazendo algo que nenhum desses artefatos jamais fez, que é manter as pessoas vivas.
Neste ponto, se você olhar no momento certo, verá um ponto de luz brilhante cruzar o céu em cerca de quatro minutos – a estação, movendo-se a uma velocidade de 27.600 quilômetros por hora. Lá dentro, alguém está enchendo uma garrafa de bebida na torneira da cozinha. Aquela água engarrafada, há três semanas, estava saindo do corpo humano. A centrífuga pegou. O destilador ferveu tudo. Filtre-o limpo. O iodo o esteriliza. E agora está voltando.
