איך אסטרואנאוטים שוקלים את עצמם בחלל?

לאחרונה התעוררה מיני-שערוריה, לאחר שעיתון פרסם שמועות לפיהן אחד האסטרונאוטים השוהים בתחנת החלל הבינלאומית חווה הידרדרות במצבו הרפואי. נאס"א הכחישה את השמועות, והאסטרונאוטים עצמם טענו בשיחות וידאו של שאלות ותשובות כי משקלם תקין. אבל איך בעצם הם יודעים זאת? איך יכולים אסטרונאוטים לשקול את עצמם בסביבת אפס כבידה? ביקשנו הסבר מ-Claude.

כאשר אסטרונאוטים מרחפים בחלל, הם אינם יכולים פשוט לעלות על משקל כמו שאנחנו עושים על כדור הארץ. ובכל זאת, מעקב אחר מסת הגוף שלהם חיוני לשמירה על בריאותם בסביבת המיקרו-כבידה המאתגרת. כדי לפתור בעיה זו, סוכנויות החלל פיתחו מכשירים מתוחכמים המשתמשים בעקרונות פיזיקליים בסיסיים למדידת מסה בתנאי חוסר משקל.

רגע – מה ההבדל בין משקל למסה?

אנחנו רגילים להשתמש במשקל כדי לעקוב אחר הכושר שלנו על כדור הארץ – אבל בחלל מה שבאמת חשוב למדוד הוא המסה. משקל הוא פשוט מסה מוכפלת בתאוצת הכבידה. במיקרו-כבידה, אסטרונאוטים נראים חסרי משקל, אך המסה האמיתית שלהם – כמות החומר שגופם מכיל – נשארת ללא שינוי. הבחנה זו חיונית למעקב אחר בריאותם בחלל.

השיטה האמריקאית: קפיצים
מכשיר מדידת המסה הלינארית בחלל (SLAMMD) של נאס"א, הממוקם במעבדת קולומבוס בתחנת החלל, משתמש בחוק השני של ניוטון כדי לקבוע את מסת האסטרונאוט. התהליך מדויק להפליא:

1. האסטרונאוט מקבע את עצמו למשענות לרגליים, לבטן ולראש;
2. שני קפיצים מכוילים משתחררים בכוח ידוע;
3. מכשיר אופטי עוקב אחר התאוצה הנוצרת;
4. מחשב מחשב את מסת האסטרונאוט באמצעות נתוני הכוח והתאוצה. התוצאות מדויקות עד לרמה של 200 גרם.

השיטה הרוסית: מדידה בתנודות
סוכנות החלל הרוסית נוקטת בגישה שונה, עם מכשיר מדידת מסת הגוף (BMMD) שלהם הנמצא במודול זווזדה:

1. האסטרונאוטים מתכופפים על פלטפורמה מצוידת בקפיץ;
2. הם קופצים מעלה ומטה כמו על מקל קפיצה. תדירות התנודות משתנה בהתאם למסת האסטרונאוט - תנודה איטית יותר מצביעה על מסה גדולה יותר, בעוד תנודה מהירה יותר מצביעה על מסה קטנה יותר.

חשיבות המעקב אחר המסה

מעקב אחר מסת הגוף חיוני, מכיוון שמיקרו-כבידה מציבה אתגרים משמעותיים לבריאות האדם:

• צפיפות העצם יורדת בכ-1% בחודש;
• השרירים מתנוונים ללא התנגדות הכבידה של כדור הארץ;
• הלב נחלש בשל העומס המופחת בהזרמת דם;

אימוני כושר יומיים של שעתיים עוזרים להילחם בהשפעות אלו, ובאמצעות מדידות מסה קבועות, האסטרונאוטים יכולים לוודא שתוכניות האימונים והתזונה שלהם אכן שומרות על בריאותם במהלך משימות חלל ארוכות (בד”כ, כל אסטרונאוט שוהה בחלל כ-6 חודשים, אם כי כבר היו מקרים בודדים של אסטרונאוטים ששהו בתחנות החלל הרוסית, הבינלאומית והסינית כשנה תמימה). נתונים אלה מסייעים לסוכנויות החלל לשפר את האמצעים הננקטים נגד השפעות המיקרו-כבידה על גוף האדם, ומקדמים את הבנתנו לגבי שהייה ממושכת בחלל.