Alçak Dünya yörüngesindeki mikro yerçekimi insan vücudu için zorlu bir ortam. Astronotlar üzerindeki etkileri halen araştırılıyor ve astronotlar Uluslararası Uzay İstasyonu'ndayken (UUİ) formlarının en üst düzeyde kalmasını sağlamak gerekiyor. 

Dünya'daki fitness rutinleri genellikle kiloya göre tasarlanır. Peki astronotlar uzayda ağırlıksız haldeyken ağırlıklarını nasıl ölçebilirler?

ISS'de bunu yapabilen iki cihaz var: NASA'nın Uzay Doğrusal İvme Kütle Ölçüm Cihazı (SLAMMD) ve Rusya'nın Vücut Kütle Ölçüm Cihazı (BMMD). Her iki cihaz da astronotların ağırlığı yerine vücut kütlesini ölçmek için yayların hareketini uyguluyor.

Ağırlığa karşı kütle

İnsanan ağırlı, kütlenin etrafındaki yerçekimi alanının neden olduğu ivme ile çarpımıdır. Örneğin Ay'da yerçekimi Dünya'dakinden daha düşük olduğu için Apollo astronotları Ay yüzeyinde yürürken daha az ağırlığa sahipti. Ancak Dünya'da fazla kiloluysanız, fazladan vücut kütleniz öylece yok olmaz. Ay'daki bir tartı size Dünya'dakinden farklı bir değer verse de kütle ölçümleriniz aynı olacaktır. Bu yüzden ISS'deki astronotlar ağırlıklarını değil vücut kütlelerini ölçerler.

Kütle de ağırlık gibi pound veya kilogram cinsinden ölçülür, belki de bu yüzden bazen karıştırılır. İnsan kütlesi, yerçekiminden bağımsız olarak vücudun yoğunluğu ile birlikte içerdiği madde miktarıdır.

Astronotlar kütlelerini nasıl ölçer?

Peki UUİ'deki astronotlar kütlelerini nasıl ölçüyorlar? SLAMMD, Isaac Newton'un ikinci hareket yasasından yararlanır; bu yasaya göre bir kuvvetin gücü, kuvvetin ittiği kütle ile bu kütlenin kuvvet tarafından itildiği zamanki ivmesinin çarpımına eşit. Ya da kısaca, F = ma.

Space portalında yer alan yazıya göre, UUİ'nin Avrupa yapımı Columbus laboratuvarında bulunan SLAMMD, yerleşik ekipman içeren bir dizi “panel-ünite çekmecesi” olan İnsan Araştırma Tesisi Rafının bir parçasıdır. SLAMMD kalın bir “kılavuz kol” üzerinde durur. SLAMMD'yi kullanmak için bir astronotun bacaklarını bacak destek tertibatının etrafına sarması, karnını göbek yastığına hizalaması ve başını ya da çenesini baş desteğine dayaması gerekir. Panel ünitesi çekmecelerinden birindeki iki yay serbest bırakılır ve bunların kuvveti kılavuz kolu astronota doğru iterek astronotun geri itilmesine neden olur.

Yayların uyguladığı kuvvet, yayların belirli özelliklere göre inşa edildiği göz önüne alındığında zaten bilinmektedir. Astronotun yaylar tarafından geri itilirkenki ivmesi, kılavuz kolun hareketini ve belirli bir süre içinde ne kadar hızlı hareket ettiğini izleyen optik bir alet tarafından ölçülür.

İvme, bu mesafe (yaklaşık bir metre) boyunca hızdaki değişimin geçen süreye bölünmesiyle hesaplanır. SLAMMD'ye bağlı bir dizüstü bilgisayar daha sonra astronotun vücut kütlesini 0,2 kilogramdır ve hassasiyetle belirlemek için F = ma basit hesaplamasını gerçekleştirebilir.

Rus ölçüm aleti

Rus yöntemi uzay istasyonunun Zvezda modülünde bulunan BMMD'yi kullanıyor. SLAMMD gibi yaylar kullanıyor. Ancak tek seferlik bir itme kullanmak yerine, bir astronot üzerine çömeliyor (mikro yerçekiminde bunu yapmak ve dengede kalmak çok daha kolay) ve onu bir pogo çubuğu gibi yukarı ve aşağı hareket ettiriyor. 

Salınım hızı, üzerindeki astronotun kütlesine bağlıdır; üzerinde hiçbir şey yokken BMMD çok daha hızlı salınır. Bu nedenle, periyodun zamanlaması astronotun vücut kütlesinin iyi bir tahminini sağlar.

Astronotların vücut kütlesini takip etmek neden önemli?

Astronotların çok fazla vücut kütlesi kaybetmediklerinden emin olmak için uzaydayken vücut kütlelerini ölçmeleri önemli. Bunun nedeni mikro yerçekiminin insan vücudu için zorlu bir ortam olmasıdır. Bir astronot uzaydayken her ay kemik yoğunluğunun ortalama yüzde 1'ini kaybeder. Kaslar da körelir ve kalp zayıflar çünkü bir astronotun vücuduna kan pompalamak için o kadar çok çalışması gerekmez.

UUİ'deki astronotlar mikro yerçekiminin etkilerine karşı koymak için uzay istasyonundaki spor salonunda her gün iki saat egzersiz yaparak kas kütlelerini, kemik yoğunluklarını ve kardiyovasküler sağlıklarını koruyorlar. Vücut kütlelerinin ölçülmesi, zinde ve sağlıklı kaldıklarının kontrol edilmesinde hayati bir rol oynuyor.