Ce este microgravitaţia?

Este ușor de intuit că astronauții plutesc în spațiul cosmic deoarece aceştia sunt mai departe de Pământ şi acolo atracţia gravitațională a planetei noastre este mai mică. Cu toate acestea, Luna este mult mai departe de Pământ decât Stația Spațială Internațională, de exemplu, dar ea orbitează totuşi în jurul Pământului, deoarece este atrasă în permanenţă de planeta noastră.

Gravitația este o forță de atracție, care este mereu prezentă între două obiecte care au masă. Avem nevoie însă de obiecte mari, cum ar fi planetele sau sateliții acestora, pentru a realiza că gravitaţia acţionează într-adevăr. Mişcarea accelerată a unui obiect având masă spre centrul Pământului este descrisă, de obicei, prin intermediul acceleraţiei gravitaționale, notată „g”, care are valoarea standard de 9,81 m/s². Forţa de atracţie gravitaţională scade pe măsură ce distanța dintre obiecte crește. Pentru a scăpa însă complet de atracţia gravitaţională ar trebui să fim la o distanță infinită față de orice obiect cu masă.

Putem însă crea un mediu în care să nu simţim efectele gravitației. De obicei un astfel de mediu este descris prin „microgravitaţie” sau „acceleraţie gravitaţională zero”, tocmai pentru că obiectele acolo par a nu avea greutate.

Dar ce înseamnă de fapt „imponderabilitatea”?

Efectul unei forţe poate fi observat atunci când există o altă forță opusă acesteia, adică o forţă de reacţiune. Deoarece avem masă, atracția gravitațională a Pământului ne va antrena într-o mişcare accelerată spre centrul planetei. Din fericire, scoarţa terestră este în drum. Dacă însă nu ar fi nimic care să ne oprească din cădere, atunci am putea avea senzaţia că nu avem greutate.

Aceasta este prima modalitate de a „scăpa” de gravitaţie: căderea liberă! Unii oameni cred că acest lucru se întâmplă şi în cazul paraşutiştilor, dar un parașutist nu se află niciodată cu adevărat în cădere liberă, deoarece frecarea cu aerul poate încetini căderea obiectelor. Cu toate acestea, pentru experimente științifice, cercetătorii pot depăşi această problemă prin eliminarea aerului din unele turnuri, având o înălţime chiar şi de 150 m, denumite turnuri de cădere în vid. Timp de aproximativ patru secunde, în interiorul acestor turnuri se desfăşoară experimente în condiţii de „microgravitaţie”, până la ciocnirea obiectelor aflate în cădere liberă cu solul.

O altă modalitate de a realiza „căderea liberă” este de a lansa anumite obiecte pe o orbită în jurul Pământului (cum ar fi Stația Spațială Internațională). Acolo forța centrifugă „împinge” obiectele aflate pe orbită într-o direcţie opusă forţei de atracţie gravitaţională a Pământului. În consecinţă, un obiect aflat în „cădere liberă” pe o orbită în jurul Pământului, având viteza și altitudinea corectă, poate părea lipsit de greutate. Stația Spațială Internațională se află în aceste condiţii şi ea este un uimitor laborator ştiinţific pentru studiul microgravitaţiei.

Doi astronauți de pe Stația Spațială Internațională ies in spațiul cosmic. Credit: NASA

Dar ce au însă nevoie oamenii de știință de microgravitaţie? Cercetând microgravitaţia putem afla mai multe despre modul cum funcţionează lumea din jurul nostru şi s-au obţinut deja unele rezultate uimitoare în acest sens.

De exemplu, oamenii de ştiinţă au studiat modul cum metalele interacționează în aliaje în condiţii de microgravitaţie, obţinându-se pale mai uşoare pentru turbinele cu gaze din motoarele avioanelor. Mai mult, precizia măsurării timpului pe Pământ a fost îmbunătățită prin utilizarea unor ceasuri atomice în spațiul cosmic, iar instrumente medicale, care au fost construite iniţial pentru a testa presiunea din costumele astronauților, sunt acum folosite pentru a monitoriza în spitale pacienţii cu traumatisme la cap.

Microgravitaţia este folosită, de asemenea, pentru a elucida enigma modului de formare a planetelor. Se ştie că materialul predominant în regiunile în care se formează planetele este reprezentat de mici boabe de praf și gheață. Cum se unesc acestea pentru a forma o planetă? Cum se ajunge de la nişte particule de ordinul milimetrilor la obiecte de ordinul kilometrilor. Deocamdată nu se ştie.

Pentru a elucida această enigmă, cercetătorii au conceput experimente care sunt însă dificil de efectuat pe Pământ, deoarece particulele implicate în aceste experimente sunt fragile și lente, iar boabele de praf se rup sau, pur și simplu, se lovesc de sol din cauza gravitației terestre. Prin urmare, cercetătorii intenţionează să efectueze cât mai multe experimente de acest gen în condiţii de microgravitaţie, care sunt induse în urma unui zbor parabolic.

Zborul parabolic. Credit: NASA

Zborurile parabolice cu avionul reprezintă o metodă prin care cei din interiorul avionului pot experimenta o senzaţie de imponderabilitate, datorită manevrelor de urcare şi coborâre. Această senzaţie durează timp de aproximativ 22 de secunde, dar se repetă de cel puțin 31 de ori într-un astfel de zbor.

Deşi cercetătorii au reuşit să ciocnească în acest fel diferite particule pentru experimentele lor cu privire la modul de formare a planetelor, ei nu au reușit încă să le facă să se unească.

Ce va urma? Cercetările vor continua atâta timp cât vor putea fi finanţate. Deși Stația Spațială Internațională va fi funcţională până în 2020-2024, unele companii mari deja dezvoltă „avioane spațiale” care ar putea transporta turiști până la „marginea spațiului”, pentru câteva minute, pentru a experimenta imponderabilitatea. Astfel de zboruri sunt oportunități ideale şi pentru oamenii de ştiinţă pentru a efectua experimente. De asemenea, se intenţionează construirea unor sateliți de mici dimensiuni, ieftini, care ar putea fi utilizaţi pentru experimente științifice.

Sursă: The Conversation