우주에서 발생하는 미세 중력은 어떻게 인체에 영향을 미치나요?
우주에서 발생하는 미세 중력은 어떻게 인체에 영향을 미치나요? 우주 비행선에 타거나 우주정거장에서 장기 체류 시 발생하는 중력 변화와 그 영향은 어떤게 있나요?
안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.
정확히는 미세 중력이 아닌 중력이 작용하지 않음에 따른 부작용에 대해서 말씀드리는 것이 맞을 것 같습니다.
우리 몸에 일정하게 작용하던 중력이 작용하지 않게 되면 장기나 뼈 등이 조금씩 틀어져서 오랜 시간 우주에서 생활 할 경우 근육이 약해지거나 골격 쪽 질환이 예상되기도 합니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
우주에서 발생하는 미세 중력은 인체에 영향을 미칩니다. 우주 비행사들은 지구 중력과 달리 우주에서는 중력이 없거나 매우 약하기 때문에, 신체에 많은 변화가 일어납니다.
우주에서 미세 중력에 노출되면, 신체의 근육과 뼈가 약해집니다. 우주 비행사들은 우주에서 일정 기간을 머물며 근력과 뼈 밀도가 감소합니다. 이로 인해 우주 비행사들은 골다공증과 같은 질병에 노출될 가능성이 높아집니다.
또한, 우주에서 미세 중력에 노출되면, 혈액 순환에도 영향을 미칩니다. 우주 비행사들은 우주에서 혈액의 상하위 분포가 바뀌며, 혈액 순환에 문제가 생길 수 있습니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
상상 속 우주정거장이 도는 이유는 미세중력 때문
SF소설이나 영화에 등장하는 우주정거장은 대개 커다란 수레바퀴 모양이다. 그 이유는 중력을 인공적으로 발생시키는 가장 간단한 방법이 회전에 의한 ‘원심력’이기 때문이다. 인간은 미세중력이라 통칭하는 무중력이나 저중력에 오랜 시간 노출되면 근골격계 등에 이상을 겪는다. 그러니 미세중력인 곳에서 장시간 거주하려면 어느 정도의 중력이 필요하고, 자연스레 회전에 용이한 수레바퀴 모양을 상상한 것이다.
대중매체 속 장기 거주 우주선이나 우주정거장 모양은 영화 ‘패신저스’의 3중 나선, 아서 클라크의 소설 '라마와의 랑데부'의 기다란 원통형 등으로 다양했지만, 원심력을 일으킬 수 있게 빙글빙글 돌아가는 형태는 그대로 유지했다.
하지만 1998년에 건설을 시작한 국제우주정거장은 대중매체에 등장하는 모습과는 동떨어져 있다. 건설 규모의 제한이나 여러 기술적 이유로 회전하는 모습으로 만들 수 없었기 때문이다. 그래도 여러 나라의 협력으로 인간이 장기 거주하는 최초의 우주정거장을 구현했다는 점에서 의미가 크다. 이곳에서 수많은 연구 업적도 쌓고 있다.
앞으로 새롭게 등장하는 국제우주정거장은 여전히 정부 주도로 개발하는 중국을 제외하면, 민간 기업에 의해 만들어질 전망이다. 민간 우주정거장 사업을 발표한 기업은 액시엄 스페이스(Axiom Space), 나노랙스(Nanoracks), 블루 오리진(Blue Origin) 등이 있다.
인간이 장기 거주하는 최초의 우주정거장인 ‘국제우주정거장’은 30여 년의 역사를 끝으로 2030년에 공식 퇴역할 예정이다. NASA 제공
인간이 장기 거주하는 최초의 우주정거장인 ‘국제우주정거장’은 30여 년의 역사를 끝으로 2030년에 공식 퇴역할 예정이다. NASA 제공
● 빙빙 도는 우주정거장 만들지 못하는 이유는
아직 돌아가는 모습의 우주정거장 모형을 발표한 곳은 없다. 왜일까? 원심력은 반지름이 클수록 각속도가 빠를수록 커진다. 예를 들어 우주에서 질량을 고려하지 않았을 때 지름 100m 정도의 구조물을 분당 네 바퀴 정도 돌리면 그 안에 있는 사람은 지구 중력과 비슷한 조건에서 살 수 있다. 20세기 말에 기획한 국제우주정거장의 길이가 70m를 넘으니, 지름 100m의 원형 구조물은 지금의 기술로도 충분히 만들 수 있다.
그런데 물자를 보급하거나 사람이 타고 내리기 위해서는 움직이지 않는 부분이 있어야 여러모로 좋다. 도킹을 위해 접근하는 우주선이 우주정거장 회전에 맞춰 같이 움직여야 한다면 기술적 어려움도 크지만 자세 제어를 위한 연료 문제도 생각해야 한다.
커다란 구조물 일부는 회전하고 가운데 부분은 도킹을 위해 멈춰 서있어야 한다면 밀봉 문제도 고려해야 한다. 그 외에도 여러 실용적인 문제 때문에 아직 돌아가는 우주정거장 계획을 발표하지 않고 있다.
우주에서 발생하는 미세 중력 변화는 우주 비행사들의 건강에 영향을 미칠 수 있습니다. 여기에는 다음과 같은 주요 영향 요소가 있습니다:골격 건강: 지구 중력이 미세 중력보다 훨씬 강하므로 우주에서 장기간 머무를 경우 골격 건강에 영향을 줄 수 있습니다. 미세 중력에서 뼈 조직은 빠르게 분해되고 잃어버리게 되며, 이로 인해 골다공증과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
근육 약화: 미세 중력에서는 근육 사용이 줄어들기 때문에 근육이 약해질 수 있습니다. 이것은 미세 중력에서 활동이 제한되기 때문에 발생하는 현상입니다.
유체 이동: 지구 중력 아래에서는 심장이 중력을 이용하여 혈액을 지속적으로 몸 전체에 공급합니다. 그러나 우주에서는 중력이 약하기 때문에 혈액은 상체에서 하체로 쉽게 이동하고 반대로 쉽게 상체로 올라갈 수 있습니다. 이로 인해 심혈관 체계에 영향을 줄 수 있습니다.
공간 미각: 미세 중력에서는 공간 미각이 혼동될 수 있습니다. 이는 우주 비행사들이 일상적인 생활에서 어떤 물체가 위, 아래, 앞, 뒤 등 어느 방향인지 파악하기 어려울 수 있음을 의미합니다.
이러한 영향을 줄이기 위해 우주 비행사들은 규칙적인 운동, 고단백 식사, 그리고 우주선 내에서의 미세 중력 환경에서의 건강 관리에 특별히 주의를 기울입니다. 또한 규칙적인 운동 및 미세 중력 환경에서의 건강 모니터링을 통해 이러한 문제에 대처하고 있습니다.
안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.
우주에서는 지구와 같은 강한 중력이 없기 때문에, 우주 비행사들은 무중력 상태, 또는 보다 정확하게 말하면 "미세 중력" 상태에서 생활하게 됩니다. 이러한 환경은 인체에 여러 가지 영향을 미칩니다:
근육과 골격의 약화: 지구에서 우리의 근육과 골격은 지속적으로 중력을 견디는 역할을 합니다. 하지만 우주에서는 이러한 부담이 사라져서, 근육이 약해지고 골격도 점차 밀도를 잃게 됩니다. 특히 하체와 척추가 크게 영향을 받습니다.
신체 액체의 분포 변경: 지구에서는 중력의 영향으로 몸의 액체가 아래쪽으로 몰리지만, 우주에서는 이런 현상이 없습니다. 그 결과 신체 내 액체 분포가 바뀌어 얼굴 부위가 붓고 다리는 상대적으로 마른 상태로 변합니다.
시야 문제: 미세 중력 환경에서 눈앞에 있는 안구 내부 유체의 분포 변경으로 인해 시야 문제를 경험할 수 있습니다.
심장 기능 변화: 지구에서 심장은 피를 몸 전체로 밀어 올리기 위해 일정한 힘을 사용합니다. 그러나 무중력 환경에서 이런 작업이 필요하지 않아져 심장 크기가 줄어들 수 있습니다.
면역 체계 변화: 연구 결과에 따르면, 우주 비행사들의 면역 체계도 달라집니다. 자세한 원인과 메커니즘이 아직 완전하게 이해되진 않았으나, 이 변화로 인해 감염 등 건강 문제 위험이 증가할 수 있습니다.
방사선에 대한 증가된 노출: 마지막으로, 지구 대기권 외부인 우주 환경은 방사선에 대한 보호막이 거의 없습니다. 이로 인해 우주 비행사들은 방사선에 노출되어 암 등의 건강 위험을 가질 수 있습니다.
이러한 문제들 때문에, 우주 비행사들은 규칙적인 운동과 영양 보충, 그리고 다른 건강 관리 방법을 사용하여 이런 영향을 최소화하려고 합니다.
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
우주에서 발생하는 미세 중력은 지구에서의 중력과 비교하면 매우 약합니다. 우주에서의 중력은 거의 없거나 매우 작기 때문에 인체에 직접적인 영향을 미치지는 않습니다.
안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.
중력은 그 거리에 영향을 받습니다.
실제 대기권을 넘어가 우주로 간다면 중력의 영향은 거의 없다고 봐야겠죠.
감사합니다.