Astronotlar uzayda neden uzuyor?

Uzaya giden insan geri döndüğünde tartıya değil, mezuraya bakmak gerekir. İstasyonda aylar geçiren mürettebatın boyu, görev boyunca yüzde üçe kadar artıyor ve Dünya'ya dönünce eski hâline geliyor [K1]. 1,80 metrelik biri için bu, kabaca 5 santimetre demek — bir anda değil, ilk günlerde hızla başlayıp sonra yavaşlayan bir uzama.

Mekanizma: yük kalkınca omurga açılıyor

Omurga, Dünya'da sürekli sıkıştırılan bir yapıdır. Ayakta durduğun, oturduğun, yürüdüğün her dakika yerçekimi omurları birbirine bastırır; aradaki diskler bu yükü taşır ve omurganın doğal S eğrisi o baskı altında şeklini korur.

Yörüngede bu yük yoktur. NASA Johnson'ın mürettebat ölçümleri üzerine yazdığı teknik raporda mekanizma tam olarak böyle tarif edilir: omurga uzaması, omurga üzerindeki yerçekimi/sıkışma yükünün ortadan kalkmasıyla olur; bu, doğal eğrinin düzleşmesine izin verir ve omurlar arası disklerdeki olası sıvı kayması da boy değişimine katkı verebilir [K2]. Apollo-Soyuz ve Skylab döneminde ayakta ölçülen astronotlarda, ağırlıksızlığın ilk günlerinde hızlı bir artış ve ardından bir plato görülmüş; sonuç, başlangıç ölçümünün yüzde üçüne kadar çıkan bir uzama [K2]. İstasyondaki Spinal Ultrasound deneyi ise bu değişimi ilk kez yörüngede, taşınabilir ultrasonla görüntüledi [K1].

Bu yüzden «uzayda uzamak» aslında bir büyüme değil, bir açılma. Vücut yeni doku üretmiyor; zaten orada olan yapı, üzerindeki baskıdan kurtulunca kendi serbest biçimine dönüyor. Dünya'da da küçük ölçekte aynı şey olur: gün boyu yük taşıyan diskler akşama doğru biraz sıkışır, gece yatay dururken toparlanır. Yörüngedeki fark, o «gece»nin hiç bitmemesidir — yük bir daha geri gelmez, omurga açılabildiği kadar açılır ve orada kalır.

Nerede durduğu da ilginç: uzama sonsuza kadar sürmez. Skylab ve Apollo-Soyuz verisinde görülen plato, yapının mekanik sınırına ulaştığını gösterir [K2]. Diskler bir yere kadar şişer, eğri bir yere kadar düzleşir; sonrası yoktur. Bu, cümledeki «yüzde üçe kadar» ifadesinin neden bir tavan olduğunu açıklıyor — herkes aynı miktarda uzamıyor, ama kimse o sınırın çok üstüne çıkmıyor.

Bedeli: her ay yüzde bir kemik

Uzamanın kendisi zararsız görünür; asıl mesele omurgayı taşıyan sistemin geri kalanında olup bitendir. NASA İnsan Araştırma Programı'nın ifadesiyle, önlem alınmazsa uzayda geçen her ay için yük taşıyan kemikler kabaca yüzde bir daha az yoğun hâle gelir [K3]. Sebep aynı: yük yok. Yeni kemik yapan hücreler, üzerlerinde sürekli bir baskı hissetmeyince işi yavaşlatır; eski kemiği söken hücreler ise çalışmaya devam eder. Sökme, yapımı geçer. Aynı anda, Dünya'da sırf ayakta durmak için bile çalışan kaslar, artık gerekmedikleri için erimeye başlar [K3].

İstasyondaki koşu bandı, bisiklet ve direnç cihazı bu yüzden vardır: egzersiz, eksilen yükü yapay olarak geri koyar. Reeldeki görüntüler NASA'nın egzersiz kaydından; mürettebatın kendini lastiklerle banda bağlaması boşuna değil, yerçekiminin yaptığı işi kayışlar yapıyor.

Dönüş: boy geri gelir, koltuk hazır olmalı

Dünya'ya dönüşte yük geri gelir ve boy, görev öncesi değerine döner [K1]. Ama arada zarif bir mühendislik sorunu vardır. NASA, Orion kapsülünün koltuklarını tasarlarken tam olarak bu yüzden mürettebatın oturma boyunu uçuş öncesi, uçuş sırasında ve sonrasında ölçtü: Orion'da dört koltuk ikişer ikişer üst üste dizilidir ve alttaki koltuktaki astronotun üstteki koltukla arasındaki boşluk sınırlıdır. Uzayda uzamış bir mürettebat, dönüş için kemerini bağlamaya çalıştığında koltuğa sığmayabilir; bu, iniş sırasında yaralanma riskidir. Bu yüzden koltuklar, uzamış boya göre ek boşlukla tasarlanmak zorunda kaldı [K2]. Çalışmada 8'i istasyon mürettebatı olmak üzere 29 astronotun oturma boyu ölçüldü [K2].

Uzay giysisi tarafında da aynı hesap geçerli. Giysiler, kask ve kemer sistemleri belirli bir gövde uzunluğuna göre ayarlanır; uzamış bir mürettebat için o ayar görevin ortasında geçersizleşebilir. Rapor bunu açıkça söylüyor: uzamanın miktarı bilinmeden tasarlanan araç ya da giysi, yaralanmaya, rahatsızlığa ve mürettebat kadrosunun sınırlanmasına yol açabilir [K2]. Bir santimetrelik bilgi eksikliği, uçuş güvenliği sorununa dönüşüyor.

Ay'a ve Mars'a uzayan görevlerde bu konunun ağırlığı artacak. Daha uzun görev, daha uzun süre yüksüz omurga ve daha fazla kemik kaybı demek; egzersiz protokolleri ve koltuk payları tam da bu veriyle ölçekleniyor. İstasyon, bu anlamda bir laboratuvar olduğu kadar bir provadır: orada ölçülen her santimetre, daha uzağa gidecek bir kapsülün çizimine giriyor.

Yani «astronotlar neden uzuyor» sorusunun cevabı bir fizyoloji dersinde bitmiyor; bir kapsül koltuğunun milimetrelerinde bitiyor. Uzay, bedeni değiştirir; mühendislik o değişime göre yeniden çizilir.

Reeldeki sayılar

• %3 — uzun süreli görevde boy artışı üst sınırı [K1][K2].
• %1 / ay — önlem alınmazsa yük taşıyan kemiklerde aylık yoğunluk

kaybı [K3].

• ~5 cm — 1,80 m boy için %3'ün karşılığı; türetilmiş örnek, ölçüm

değil.

Sıradan bir şişe. Altında itki var.

Kaynakça

Bu yazıdaki her sayı aşağıdaki birincil kaynaklara bağlıdır. İkincil kaynak (haber, ansiklopedi, blog) kullanılmamıştır.

• [K1]AJANSNASA · Spinal Ultrasound Investigation · 2015
  https://www.nasa.gov/image-article/spinal-ultrasound-investigation/
• [K2]AJANSK. S. Young, S. Rajulu — NASA JSC (NTRS 20110023150) · The Effects of Microgravity on Seated Height (Spinal Elongation) · 2011
  https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20110023150/downloads/20110023150.pdf
• [K3]AJANSNASA Human Research Program · Astronauts' Spines Under Scrutiny · 2021
  https://www.nasa.gov/missions/station/astronauts-spines-under-scrutiny/