Microgravidade em órbita baixa da Terra é um ambiente exigente para o corpo humano. Seus efeitos sobre os astronautas ainda estão sendo pesquisados, e os astronautas devem garantir que permaneçam em plena forma física durante o voo. Estação Espacial Internacional (ISS).
Sobre Terranossas rotinas de condicionamento físico geralmente são projetadas de acordo com nosso peso. Mas como podem os astronautas medir o seu peso quando estão efetivamente sem peso no espaço?
Existem dois dispositivos a bordo da ISS que podem fazer isso: o Dispositivo de Medição de Massa de Aceleração Linear Espacial da NASA (SLAMMD) e o Dispositivo de Medição de Massa Corporal da Rússia (BMMD). Ambos os dispositivos aplicam a ação de molas para medir a massa corporal dos astronautas, em vez do peso.
Peso vs. massa
Seu peso é sua massa multiplicada pela aceleração causada pelo campo gravitacional ao seu redor. Porque gravidade é mais baixo no lua do que na Terra, por exemplo, os astronautas da Apollo pesavam menos enquanto caminhavam na superfície lunar. Mas se você está acima do peso na Terra, sua massa corporal extra não desaparece simplesmente. Embora uma balança na Lua lhe desse uma leitura diferente da que daria na Terra, suas medidas de massa seriam as mesmas. É por isso que os astronautas da ISS medem a massa corporal e não o peso.
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A massa, assim como o peso, é medida em libras ou quilogramas, e talvez seja por isso que às vezes são confundidos. Sua massa é a quantidade de material que seu corpo contém, juntamente com sua densidade, independentemente da gravidade.
Como os astronautas medem sua massa
Então, como é que os astronautas da ISS medem a sua massa?
SLAMMD se aproveita de Isaac Segunda lei do movimento de Newtonque é que a força de uma força é igual à massa que a força está empurrando multiplicada pela aceleração dessa massa quando ela é empurrada por essa força. Ou, abreviadamente, F = ma.
Baseado no laboratório Columbus da ISS, construído na Europa, o SLAMMD faz parte do Human Research Facility Rack, que é um conjunto de “gavetas de unidades de painel” contendo equipamento embutido. SLAMMD se destaca em um robusto “braço guia”. Para usar o SLAMMD, o astronauta deve envolver as pernas em torno do conjunto de apoio para as pernas, alinhar o estômago contra a almofada abdominal e apoiar a cabeça ou o queixo no encosto de cabeça. Duas molas em uma das gavetas da unidade do painel são liberadas e sua força empurra o braço guia contra o astronauta, fazendo com que o astronauta seja empurrado para trás.
A força exercida pelas molas já é conhecida, visto que as molas foram construídas de acordo com determinadas especificações. A aceleração do astronauta à medida que é empurrado para trás pelas molas é medida por um instrumento óptico que rastreia o movimento do braço guia e a rapidez com que ele se move em um determinado período de tempo.
A aceleração é calculada dividindo a mudança na velocidade naquela distância (cerca de um metro) pelo tempo gasto. Um laptop conectado ao SLAMMD pode então realizar o cálculo simples F = ma para determinar a massa corporal do astronauta com uma precisão de meia libra (0,2 quilograma).
O método russo usa o BMMD, que se encontra no módulo Zvezda da estação espacial. Assim como o SLAMMD, utiliza molas. Mas, em vez de usar um empurrão único, um astronauta se agacha sobre ele (na microgravidade, isso é muito mais fácil de fazer e manter o equilíbrio) e o coloca em movimento como um pula-pula, movendo-se para cima e para baixo. A velocidade com que oscila depende da massa do astronauta que está em cima dele; sem nada, o BMMD oscila muito mais rápido. Portanto, cronometrar o período fornece uma boa estimativa da massa corporal do astronauta.
Por que é importante monitorar a massa corporal dos astronautas
É importante que os astronautas meçam a sua massa corporal enquanto estão no espaço para garantir que não estão perdendo muita massa corporal. Isso porque a microgravidade é um ambiente hostil para o corpo humano. Um astronauta perde 1% de sua densidade óssea a cada mês, em média, enquanto está no espaço. Músculos também atrofiae o coração enfraquece porque não precisa trabalhar tanto para bombear o sangue pelo corpo de um astronauta.
Para neutralizar o efeito da microgravidade, os astronautas da ISS exercitam-se durante duas horas todos os dias no ginásio a bordo da estação espacial para manter a massa muscular, a densidade óssea e a saúde cardiovascular. Medir a massa corporal desempenha um papel vital para verificar se permanecem em forma e saudáveis.
