Uzay Boşluğunda Astronotların Kütlesi Var mıdır?

Uzayda Kütle ve Ağırlık Arasındaki Fark

Uzaya çıktığımızda ilk fark ettiğimiz şey, cisimlerin yere düşmemesi olur. Dünya'da yere düşen bir top, uzayda havada süzülür. İşte bu durum, kütle ve ağırlık arasındaki farkı gözler önüne serer. Kütle, bir cismin içinde ne kadar madde bulunduğunu gösteren ölçüdür ve bulunduğun yerden etkilenmez. Yani uzayda da Dünya’da da bir astronotun kütlesi aynıdır. Ağırlık ise kütlenin yerçekimiyle olan ilişkisidir. Yani bir nevi Dünya’nın seni ne kadar çektiğinin ölçüsüdür. Yerçekimi olmazsa ağırlık da olmaz ama kütle hep yerindedir.

Uzayda ağırlık "yokmuş gibi" görünse de aslında sadece hissedilmez hale gelir. Örneğin, Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) bulunan astronotlar, Dünya’nın çekim alanı dışına çıkmazlar. Yalnızca serbest düşüş halindedirler, yani istasyonla birlikte Dünya çevresinde dönmektedirler. Bu yüzden de ağırlıksızlık hissi yaşarlar. Ama dikkat! Bu, onların kütlesiz olduğu anlamına gelmez. Hareket ettirilmeleri hâlâ zordur çünkü kütleleri hâlâ aynıdır. Bir astronotu itmek, büyükçe bir bavulu çekmek gibidir; uzayda bile çaba gerektirir.

Yerçekimsiz Ortamda Kütle Nasıl Ölçülür?

Dünya'da kütleyi ölçmek oldukça basittir: bir terazinin üzerine çıkarsın, ağırlığın yerçekimiyle birlikte ölçülür ve bu değerden kütlen hesaplanır. Ama ya uzaydaysan? Terazi yok, yerçekimi yok, peki kütleni nasıl öğrenirsin? İşte burada devreye biraz yaratıcı fizik giriyor!

Yerçekimsiz ortamda, kütleyi ölçmenin yolu doğrudan ağırlığı tartmak değil, hareket yasalarını kullanmaktır. Uzaydaki astronotların kütlesini ölçmek için kullanılan en yaygın yöntemlerden biri "Atalet Ölçüm Cihazı"dır (İngilizcesiyle: Body Mass Measurement Device ya da Inertial Mass Measurement Unit). Bu cihazlar, bir kişinin ne kadar “direnç” gösterdiğini ölçerek kütlesini hesaplar. Nasıl mı? Bir nevi ileri-geri hareket ettirilen bir koltukta oturduğunu düşün. Bu koltuk bir yayla bağlıdır ve senin o yaya ne kadar kuvvet uyguladığın ölçülür. Ne kadar zor hızlandırılıyorsan, kütlen o kadar fazladır.

Bu ölçüm yöntemi Newton’un ikinci yasasına dayanır: F = m × a, yani "Kuvvet = Kütle × İvme". Kuvvet ve ivme bilindiğinde, kütle hesaplanabilir. Uzayda teraziler işe yaramasa da fizik kuralları değişmez; sadece onları kullanma şeklimiz değişir. Bu yüzden astronotların kütlesi, ağırlıksız ortamda bile oldukça hassas şekilde ölçülebilir.

Astronotların Kütlesi Neden Değişmez?

Astronotların uzayda süzülüyor olması, onların hafiflediği ya da kütlesiz hale geldiği anlamına gelmez. Çünkü kütle, cismin sahip olduğu madde miktarını gösterir ve bu miktar, bulunduğun ortama göre değişmez. Yani Dünya’da 70 kilogram olan bir astronot, uzayda da 70 kilogram kütleye sahiptir. Sadece bu kütle, yerçekimi olmadığı için ağırlık olarak hissedilmez.

Kütlenin değişmemesi, fiziksel bir sabitliktir. Eğer astronot uzayda yemek yer, egzersiz yapar veya kilo verir ya da alırsa o zaman kütlesinde değişiklik olur. Ama sadece ortam değiştiği için kütlesi asla değişmez. Kütle, bir nevi astronotun “varlık ölçüsüdür” ve uzayda yerçekimi olmasa da bu ölçü sabit kalır. Dolayısıyla astronot bir yere çarptığında ya da itildiğinde hâlâ bir direnç gösterir çünkü onun kütlesi oradadır ve etkisini sürdürür.