Hoe Gewichtloosheid Werkt

{h1}

Terwijl de astronauten van het internationale ruimtestation terugkeren naar de aarde na een verblijf van drie maanden, leer je over de effecten van gewichtloosheid op het lichaam.

We hebben vaak foto's gezien van astronauten die rondzweven in de spaceshuttle, het International Space Station of Mir. Hoewel gewichtloosheid er leuk uitziet, stelt het hoge eisen aan je lichaam. In het begin voel je je misselijk, duizelig en gedesoriënteerd. Je hoofd en sinussen zwellen op en je benen krimpen ineen. Op de lange termijn verzwakken je spieren en worden je botten broos. Deze effecten op uw lichaam kunnen ernstige schade aanrichten op een lange reis, zoals een reis naar Mars.

In deze editie van Hoe dingen werken, we nemen je mee op een uitgebreide reis aan boord van het internationale ruimtestation, waar we zullen onderzoeken wat gewichtloosheid is, wat er met je lichaam gebeurt, hoe deze veranderingen tot stand komen en wat er kan worden gedaan om deze nadelige effecten te voorkomen of om te keren.

Microzwaartekracht ondervinden

Hoe gewichtloosheid werkt: worden

Stel je voor dat je gekleed bent in je ruimtepak en op je rug ligt in de cockpit van de spaceshuttle. U staat al enkele uren achter elkaar in de stoel terwijl de piloten en missiecontrole de voorbereiding van de preflightlancering hebben doorlopen. Normaal, als je rechtop staat, trekt de zwaartekracht bloed naar beneden zodat het in de aderen van je benen zweeft. Omdat je echter op je rug hebt liggen, wordt het bloed anders door je lichaam verdeeld en schuift het lichtjes naar je hoofd omdat je voeten omhoog staan. Je hoofd kan een beetje benauwd aanvoelen, net als in de nacht als je slaapt.

De raketmotoren schieten en je voelt de versnelling. Je wordt terug in je stoel geduwd terwijl de shuttle omhoog gaat. Je voelt je zwaar als de G-krachten van de versnelling van de shuttle toenemen tot drie keer de normale zwaartekracht (sommige achtbaanritten kunnen dit versnellingsniveau bereiken). Je borst voelt gecomprimeerd aan en je hebt wat moeite met ademhalen. In ongeveer 8 en een halve minuut sta je in de ruimte en ervaar je een heel andere sensatie: gewichtloosheid.

Gewichtloosheid wordt correcter genoemd microzwaartekracht. Je bent eigenlijk niet gewichtloos, omdat de zwaartekracht van de Aarde je en alles in de shuttle in een baan houdt. Je bent feitelijk in een staat van vrije val, net zoals met een vliegtuig springen, behalve dat je zo horizontaal (5 mijl per seconde of 8 kilometer per seconde) zo snel beweegt dat je nooit de grond raakt omdat de aarde van je af buigt. Het is als volgt: wanneer u op een weegschaal staat, meet het uw gewicht omdat de zwaartekracht u en de weegschaal omlaagtrekt. Omdat de schaal op de grond rust, duwt hij je met een gelijke kracht op - deze gelijke kracht is jouw gewicht. Als je echter van een klif zou springen terwijl je op een weegschaal staat, worden zowel jij als de schaal gelijkelijk door de zwaartekracht naar beneden getrokken. Je zou niet op de weegschaal drukken en het zou niet tegen je duwen. Daarom zou uw gewicht nul zijn.

Hoe gewichtloosheid werkt: naar

Hoe gewichtloosheid werkt: werkt

Hoe gewichtloosheid werkt: gewichtloosheid

Omdat de shuttle en alle objecten erin in dezelfde snelheid rond de wereld vallen, zweeft alles in de shuttle die niet is beveiligd, ook. Als je lang haar hebt, zweeft het rond je gezicht. Als je een glas water uitgiet, neemt het een grote, bolvormige druppel aan die je kunt opdelen in afzonderlijke, kleinere druppels (zie deze pagina voor informatie over vloeistof oppervlaktespanning). Voedsel en snoep dobberen zachtjes naar je mond als je ze in die richting duwt. Terwijl u op uw stoel zit, hebt u geen idee dat u zit, want uw lichaam drukt niet tegen de stoel. Als je niet ergens aan vast zit, zweef je. Bovendien, als je een muur of hand / voetsteun niet kunt bereiken, kun je niet van je positie af bewegen omdat je niets hebt om tegen te duwen. Om deze reden heeft de NASA veel beperkingen, handbehoudingen en voetsteunen in de cabine van de shuttle geplaatst.

Newtons derde wet

"Voor elke actie is er een tegenovergestelde, maar gelijke reactie."

Om in elke richting in microzwaartekracht te bewegen, moet u tegen iets duwen zodat het tegen u in de andere richting kan duwen. Bovendien moet alles wat je indrukt verankerd of massiever zijn dan jij, zoals de muur van de shuttle.

Hoe je je voelt in microzwaartekracht

Astronaut Story Musgrave op aarde (links) en in een baan (rechts). Je ziet de wallen rond zijn ogen en wangen veroorzaakt door microzwaartekracht.

Astronaut Story Musgrave op aarde (links) en in een baan (rechts). Je ziet de wallen rond zijn ogen en wangen veroorzaakt door microzwaartekracht.

Wanneer je voor het eerst microzwaartekracht ervaart, heb je de volgende gevoelens:

  • Misselijkheid
  • desoriëntatie
  • Hoofdpijn
  • Verlies van eetlust
  • Congestie

Hoe langer je in microzwaartekracht blijft, hoe meer je spieren en botten verzwakken.

Deze sensaties worden veroorzaakt door veranderingen in verschillende systemen van uw lichaam. Laten we eens nader bekijken hoe uw lichaam reageert.

Spacesick

De misselijkheid en desoriëntatie die je voelt zijn als dat zinkende gevoel in je maag wanneer je auto een duik in de weg neemt of je ervaart een val tijdens een achtbaanrit, alleen heb je dat gevoel constant voor meerdere dagen. Dit is het gevoel van ruimteziekte, of ruimte bewegingsziekte, wat wordt veroorzaakt door tegenstrijdige informatie die uw hersenen van uw ogen ontvangen en de vestibulaire organen in uw binnenoor. Je ogen kunnen zien welke kant op en neer in de shuttle zit.Omdat uw vestibulaire systeem echter afhankelijk is van de neerwaartse aantrekkingskracht van de zwaartekracht om u te vertellen welke kant omhoog of omlaag is en in welke richting u zich verplaatst, functioneert het niet in microzwaartekracht. Dus je ogen kunnen je hersenen vertellen dat je ondersteboven bent, maar je hersenen ontvangen geen interpreteerbare input van je vestibulaire organen. Je verwarde hersenen produceren de misselijkheid en desoriëntatie, die op hun beurt kunnen leiden tot braken en verlies van eetlust. Gelukkig, na een paar dagen, passen je hersenen zich aan de situatie aan door alleen te vertrouwen op de visuele invoer, en je begint je beter te voelen. NASA heeft medicijnpleisters uitgegeven om astronauten te helpen omgaan met de misselijkheid totdat hun lichaam zich aanpast.

Puffy Face en Bird Legs

Bij microzwaartekracht zal je gezicht vol aanvoelen en zullen je sinussen verstopt aanvoelen, wat kan bijdragen aan zowel hoofdpijn als bewegingsziekte. Je voelt je op dezelfde manier op aarde als je bukt of ondersteboven staat, omdat het bloed naar je hoofd raast.

Deze inhoud is niet compatibel op dit apparaat.

Verschuivingen in uw bloed en lichaamsvloeistoffen bij blootstelling aan microzwaartekracht

Op aarde trekt de zwaartekracht aan je bloed, waardoor aanzienlijke volumes in de aderen van je benen zwellen. Zodra je microzwaartekracht ervaart, verschuift het bloed van je benen naar je borst en hoofd. Je gezicht wordt vaak opgezwollen en je sinussen zwellen op, zoals hieronder wordt weergegeven. De vloeistofverschuiving krimpt ook de maat van je benen.

Wanneer het bloed naar de borst verschuift, neemt je hart in omvang toe en pompt meer bloed per slag. Uw nieren reageren op deze verhoogde bloedstroom door meer urine te produceren, net zoals ze doen nadat u een groot glas water hebt gedronken. Ook vermindert de toename van bloed en vocht de secretie van het diuretisch hormoon (ADH) door de hypofyse, waardoor je minder dorst hebt. Daarom drink je niet zoveel water als je op aarde zou kunnen drinken. Over het algemeen combineren deze twee factoren om je borst en hoofd te ontdoen van de overtollige vloeistof, en binnen een paar dagen zijn de vloeistofniveaus van je lichaam minder dan wat ze op aarde waren. Hoewel je nog steeds een enigszins opgezwollen hoofd en verstopte sinussen hebt, is het na de eerste paar dagen niet zo erg. Bij je terugkeer naar de aarde zal de zwaartekracht die vloeistoffen terughalen naar je benen en weg van je hoofd, waardoor je je flauw voelt wanneer je opstaat. Maar u zult ook meer gaan drinken en uw vloeistofniveau zal binnen een paar dagen weer normaal worden.

Ruimte bloedarmoede

Omdat uw nieren de overtollige vloeistof verwijderen, verminderen ze ook hun afscheiding van erytropoëtine, een hormoon dat de productie van rode bloedcellen door beenmergcellen stimuleert. De afname van de productie van rode bloedcellen komt overeen met de afname van het plasmavolume, zodat de hematocriet (percentage van het bloedvolume dat wordt ingenomen door rode bloedcellen) is hetzelfde als op aarde. Bij uw terugkeer naar de aarde zullen uw erytropoëtinespiegels toenemen, evenals uw aantal rode bloedcellen.

Zwakke spieren

Wanneer je in microzwaartekracht bent, neemt je lichaam een ​​"foetale" houding aan - je hurkt een beetje, met je armen en benen half gebogen voor je neus. In deze positie gebruik je niet veel van je spieren, met name die spieren die je helpen om te staan ​​en de houding te behouden (anti-zwaartekrachtspieren). Naarmate je verblijf aan boord van het internationale ruimtestation langer wordt, veranderen je spieren. De massa van je spieren neemt af, wat bijdraagt ​​aan het uiterlijk van de "vogelpoot". De spiervezeltypes veranderen van slow-twitch tot fast-twitch. Je lichaam heeft niet langer uithoudingsvezels met een langzame trek nodig, zoals die worden gebruikt bij het staan. In plaats daarvan zijn er meer snelstrengvezels nodig terwijl je jezelf snel van het oppervlak van het ruimtestation af duwt. Hoe langer je op het station blijft, hoe minder spiermassa je hebt. Dit verlies van spiermassa maakt je zwakker en presenteert problemen voor lange ruimtevluchten en bij terugkeer naar de zwaartekracht van de aarde.

Broze botten

Op aarde ondersteunen je botten het gewicht van je lichaam. De grootte en massa van uw botten worden in evenwicht gehouden door de snelheid waarmee bepaalde botcellen (osteoblasten) leggen nieuwe minerale lagen en andere cellen (osteoclasten) kauw die minerale lagen op. Bij microzwaartekracht hoeven je botten je lichaam niet te ondersteunen, dus al je botten, vooral de dragende botten in je heupen, dijen en onderrug, worden veel minder gebruikt dan ze op aarde zijn. In deze botten wordt de snelheid waarmee je osteoblasten nieuwe botlagen afzetten verminderd (niemand weet precies waarom, hoewel men denkt dat veranderingen in kracht en stress op de een of andere manier een rol spelen), terwijl de snelheid waarmee osteoclasten kauwen, hetzelfde blijft.. Het resultaat is dat de omvang en de massa van deze botten blijven dalen zolang je in microzwaartekracht blijft, met een snelheid van ongeveer 1 procent per maand. Deze veranderingen in botmassa maken je botten zwakker en breken meer af bij je terugkeer naar de zwaartekracht van de aarde. Het is niet bekend hoeveel van het botverlies herstelbaar is bij terugkeer naar de aarde, hoewel het waarschijnlijk niet 100 procent is. Deze veranderingen in botten kunnen de duur van ruimtevluchten beperken. Meer onderzoek is nodig op dit gebied.

Naast de zwakke botten neemt de calciumconcentratie in uw bloed licht toe naarmate uw botten worden opgehoest door osteoclasten. Je nieren moeten zich ontdoen van het teveel aan calcium, waardoor ze vatbaar worden voor het vormen van pijnlijke nierstenen.

Wilt u meer weten?

tegenmaatregelen

Hoe gewichtloosheid werkt: botten

Wat kan worden gedaan om u te helpen omgaan met de microzwaartekrachtomgeving? Wat betreft niet-levende dingen, moet elk object in de shuttle of het ruimtestation worden opgeborgen in kluisjes, vastgebonden of met klittenband aan de muur worden bevestigd.

Hoe gewichtloosheid werkt: naar

Als u bijvoorbeeld een maaltijd met microzwaartekracht eet, moet u met de voetsteunen vastgehouden worden aan de shuttle en uw voedsellade is met een riem aan u bevestigd.Uw voedsel heeft de neiging in kleverige of pasteuze vorm te zijn, zoals rijst of pindakaas, zodat het niet wegzwemt. Als u op een werkplek bent, gebruikt u riemen en voetsteunen om uzelf te bedwingen. Draagbare apparatuur, zoals een laptop, is vastgebonden aan ofwel u (zoals hierboven afgebeeld), een apparatuurrek of de wand van het ruimtevaartuig.

Wat betreft al deze veranderingen die zich tijdens uw verblijf aan boord van het International Space Station in uw lichaam voordoen, wat kunt u doen om gezond te blijven, vooral wanneer u terugkeert naar de aarde? Vergeet niet dat we voornamelijk te maken hebben met drie wijzigingen:

  • Vloeistof verlies
  • Verlies van spierweefsel
  • Verlies van botmassa

Vloeistofverlies

Eén tegenmaatregel om vloeistofverlies aan te pakken is een apparaat dat wordt genoemd Onderdruk van het onderlichaam (LBNP), die onder je middel een vacuümzuigerachtige zuiging aanbrengt om vocht in je benen te houden. Dit apparaat is mogelijk gekoppeld aan een oefenapparaat, zoals een loopband. Misschien besteedt u 30 minuten per dag aan het LBNP om uw bloedsomloop in bijna-aardetoestand te houden.

Hoe gewichtloosheid werkt: botten

Test van LBNP-apparaat

Ook kunt u vlak voor uw terugkeer naar de aarde grote hoeveelheden water of elektrolytoplossingen drinken om de vloeistoffen die u kwijt bent te vervangen. Dit kan voorkomen dat u flauwvalt wanneer u opstaat en de shuttle verlaat.

Verslechtering van spieren en botten

NASA en het Russische ruimtevaartagentschap hebben ontdekt dat de beste manier om verlies van spier- en botmassa in de ruimte te minimaliseren, is door regelmatig te oefenen. Dit traint je spieren, voorkomt dat ze verslechteren en legt stress op je botten om een ​​gevoel te produceren dat lijkt op het gewicht. Je oefent dagelijks maximaal twee uur op verschillende machines (loopband, roeimachine, fiets). Je moet tijdens je oefening in bedwang worden gehouden, meestal door spannende riemen, zoals bungeekoorden, die je vasthouden aan de machine.

Hoe gewichtloosheid werkt: worden

Hoe gewichtloosheid werkt: naar

Hoe gewichtloosheid werkt: werkt

Er moet nog veel meer onderzoek worden gedaan om tegenmaatregelen te ontwikkelen tegen de veranderingen in microzwaartekracht in het lichaam. Dit onderzoek moet zowel op de grond als in de ruimte worden uitgevoerd - aan boord van het internationale ruimtestation - waarbij zowel mensen als dieren worden gebruikt. De resultaten van dergelijk onderzoek zullen de gezondheid van astronauten helpen verbeteren en de weg banen voor langdurige verkenning van de ruimte, zoals een reis naar Mars.

Hoe Micro-zwaartekracht op aarde te simuleren

Hier zijn enkele modellen voor mens en dier voor het simuleren en bestuderen van microzwaartekracht op aarde:

  • Head-down tilt - Een persoon gaat op een bed liggen en kantelt het hoofd ongeveer vijf graden horizontaal. De kanteling reproduceert de verplaatsing van lichaamsvloeistoffen naar voren die optreedt in microzwaartekracht. Bovendien zullen gewichtdragende botten en spieren niet worden gebruikt en zullen ze verslechteren of atrofiëren, zoals te zien is bij astronauten met microzwaartekracht.
  • Zwembad onderdompeling - Plaats een onderwerp gedurende langere tijd in een verwarmd zwembad met water. Het drijfvermogen van het water zal de vloeistofverschuivingen veroorzaken en de gewichtdragende botten en spieren verlichten zoals bij microzwaartekracht.
  • Staart-zwevende ratten - Ratten worden met hun hoofd langsheen hun staarten in kooien opgehangen. De tilt reproduceert de verplaatsing van vloeistoffen naar het hoofd en de inactiviteit van de achterpoten reproduceert de achteruitgang van spieren en botten.
  • KC-135 "Braakselkom" - Bestuur een vliegtuig door een reeks op en neer (parabolische) vliegroutes die korte periodes (30 seconden elk) van microzwaartekracht bij elke piek bereiken. NASA gebruikt deze techniek in astronautentraining en heeft het zelfs beschikbaar gesteld voor onderzoeksprojecten voor studenten.

Hoe u positie en beweging voelt

Vestibulaire organen

Vestibulaire organen

Oriëntatie en beweging worden waargenomen door de vestibulair systeem, die zich in het bovenste gedeelte van het binnenoor bevindt.

Hier is hoe het vestibulaire systeem meet oriëntatie met betrekking tot de zwaartekracht: Het heeft otolithische orgels die bevatten kristallen van calciumcarbonaat (krijt). De kristallen zijn bevestigd haarachtige sensorische zenuwcellen in verschillende oriëntaties (x-, y- en z-assen).

  1. Wanneer je je hoofd in verschillende richtingen buigt (vooruit, achteruit, zijwaarts), trekt de zwaartekracht aan de kristallen die in de richting van de trek zijn georiënteerd.
  2. De aangetaste kristallen stimuleren de aangehechte haarcellen om zenuwimpulsen naar de hersenen te sturen.
  3. De hersenen interpreteren deze signalen om erachter te komen op welke manier het hoofd in de ruimte is georiënteerd.

Hier is hoe het vestibulaire systeem meet beweging: Er zijn er drie halfcirkelvormige kanalen voor het detecteren van beweging, specifiek versnelling. Ze zijn in een rechte hoek ten opzichte van elkaar georiënteerd en elk bevindt zich in een van de drie richtingen (x-, y- of z-as). Ze bevatten geroepen vloeistof endolymfe en haarachtige sensorische zenuwcellen.

  1. Naarmate uw hoofd in een bepaalde richting versnelt, blijft de endolymfe achter vanwege de initiële weerstand tegen verandering in beweging (traagheid).
  2. De achterblijvende endolymfe stimuleert de juiste haarcellen om zenuwsignalen naar de hersenen te sturen.
  3. Het brein interpreteert ze om uit te zoeken welke kant het hoofd heeft bewogen.

Verwante WordsSideKick.com-koppelingen

  • Hoe Space Suits werken
  • Hoe Space Shuttles werken
  • Hoe ruimtestations werken
  • Hoe Mars werkt
  • Hoe Robonauten zullen werken
  • Hoe word ik een astronaut?
  • Hoe lang kan een mens overleven in de ruimte?
  • Hoe functioneren astronauten urenlang tegelijk in hun ruimtepakken?
  • Hoe uw nieren werken
  • Hoe je hart werkt


Video Supplement: Douchen is een hele opgave in de ruimte - RTL LATE NIGHT.




Onderzoek


Wolverines Kunnen Worden Vermeld Als Bedreigd
Wolverines Kunnen Worden Vermeld Als Bedreigd

Hoe Barrière-Eilanden Stormen Overleven
Hoe Barrière-Eilanden Stormen Overleven

Science Nieuws


Wanneer Is De Echte Verjaardag Van George Washington?
Wanneer Is De Echte Verjaardag Van George Washington?

Vrouw Wordt Zwanger Terwijl Ze Al Zwanger Is: Zeldzame 'Twin' Zaak Uitgelegd
Vrouw Wordt Zwanger Terwijl Ze Al Zwanger Is: Zeldzame 'Twin' Zaak Uitgelegd

Wat Zou Er Gebeuren Als Je Tug-Of-War Speelde In De Ruimte?
Wat Zou Er Gebeuren Als Je Tug-Of-War Speelde In De Ruimte?

7 Tips Voor Een Veilige (En Niet-Explosieve) Dag In Turkije
7 Tips Voor Een Veilige (En Niet-Explosieve) Dag In Turkije

Wichelroedelopen: De Pseudowetenschap Van Waterspoken
Wichelroedelopen: De Pseudowetenschap Van Waterspoken


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com