Mikro yerçekimi

Mikro yerçekimi, bir ortamdaki görünür ağırlığın Yer yüzeyindekinin milyonda biri düzeyine indiği durumdur. Yaygın adıyla "ağırlıksızlık" olan bu hâl, yerçekiminin yok olmasından değil, cismin ve çevresindeki her şeyin birlikte serbest düşmesinden doğar.

Nasıl işler?

Uluslararası Uzay İstasyonu yaklaşık 400 km yüksekliktedir ve orada yerçekimi yüzeydeki değerin yaklaşık yüzde 90'ı kadardır. Yani istasyonda ağırlıksızlık, çekimin kaybolmasından değil serbest düşmeden gelir: istasyon saniyede yaklaşık 7,7 km yanal hızla gider ve Yer'e doğru düşerken Yer'in eğriliği kadar önünden kaçar. Bu, sürekli düşüp bir türlü çarpmamaktır. İstasyon da, içindeki astronot da, kalem de aynı ivmeyle düştüğünden hiçbiri birbirine göre ağırlık hissetmez. Asansörün kablosu koptuğunda içerdeki kişinin hissedeceği şey de budur.

"Mikro" kelimesi gerçek bir kalıntıdan gelir: atmosfer sürtünmesi, istasyonun içindeki titreşim ve astronotların hareketi çok küçük ivmeler yaratır, genelde Yer çekiminin milyonda biri kadar. Bu koşulda sıcak havanın yükselmesi (konveksiyon) neredeyse yok olur, alevler yuvarlak yanar, sıvılar küre biçimini alır ve yüzey gerilimi baskın hale gelir.

Örnekler

Yer'de kısa süreli mikro yerçekimi elde edilebilir: Bremen'deki ZARM düşme kulesi birkaç saniye, parabolik uçak uçuşları ise her parabolde yirmi otuz saniye sağlar. Uzun süre için tek yol yörüngedir. Astronotlar burada kemik ve kas kaybı yaşar; ağırlık taşımayan kemiklerde ayda yüzde bir civarı yoğunluk kaybı görülebilir, bu yüzden günde iki saat egzersiz zorunludur. Vücut sıvıları başa doğru kayar, yüz şişer, denge duyusu karışır ve bazılarında uzay tutması yaşanır. NASA'nın ikiz çalışmasında Scott Kelly yaklaşık bir yıl yörüngede kaldı, ikizi Mark ise Yer'de; iki kardeş karşılaştırıldı.

Bilim yönünden mikro yerçekimi, yer yüzünde mümkün olmayan deneyleri sağlar: daha düzgün protein kristalleri, yanma fiziği, sıvı davranışı ve hücrelerin kendi kendini şekillendirmesi.

Mikro yerçekimi insanın günlük işlerini de değiştirir. Yemek yemek, uyumak ve temizlik farklı bir düzen ister: astronotlar yatağa bağlanır, su damlaları kabın yüzeyine yapışır, saç yıkarken su kullanılmaz. Sıvılar yüzey geriliminin etkisiyle toplar halinde kalır. Vücut ise yeni ortama uyum sağladıkça kalp daha az iş görür ve boy birkaç santimetre uzar, çünkü omurlar arasındaki sıkışma kalkar. Yer'e dönüşte bu değişimlerin çoğu aylar içinde geri döner.

Gerçek uzun süreli ağırlıksızlık yalnız yörüngede elde edilir. Bu yüzden yörüngedeki laboratuvar, ilaç geliştirme ve malzeme bilimi için benzersizdir. ISS'te yürütülen deneyler arasında alevlerin davranışı, kök hücrelerin üç boyutlu büyümesi ve kemik erimesinin ilaçla önlenmesi bulunur.

Tarihçe

Serbest düşüşün ağırlıksızlık doğurduğu fikri Newton mekaniğine ve 1900'lerin başında Einstein'ın "eşdeğerlik ilkesi" düşüncesine dayanır. İlk insan ağırlıksızlığı 1961'de Yuri Gagarin ile yaşadı. Skylab, Mir ve ISS ile uzun süreli deneyler başladı.

Mikro yerçekimi çalışmaları, uzayda yaşamayı mümkün kılmak kadar Yer'deki sağlık sorunlarını anlamaya da hizmet eder. Kemik erimesi ve kas kaybı, yaşlılıkta ve uzun yatış sürelerinde de görülür; astronotlar için geliştirilen egzersiz ve ilaç yöntemleri bu alanda da kullanılır.

Neden önemli?

Mars'a yapılacak aylar süren yolculuk, kemik ve kas kaybını, görme değişikliklerini ve ışınım etkisini aşmayı gerektirir. Yapay yerçekimi için dönen yapılar fikri hâlâ tartışılıyor. Ayrıca mikro yerçekimi araştırmaları ilaç, malzeme ve enerji alanlarında Yer'deki yaşama da katkı sağlar.

İlgili terimler

• Serbest düşüş
• Yörünge
• Uzay yürüyüşü (EVA)
• Uzay tutması
• Yapay yerçekimi