Imagen: La Estación Espacial Internacional (ISS) se coloca en órbita terrestre baja, a una altitud de aproximadamente 415 km, gira alrededor de la Tierra en 90 minutos a una velocidad de 7,7 km/s o 27.700 km/h. La tripulación internacional, que se dedica a la investigación científica en el entorno espacial, ve unos 16 amaneceres y atardeceres cada día.
Los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional se encuentran en un estado de ingravidez pero no de microgravedad. La ISS y los astronautas están en caída libre alrededor de la Tierra. Por eso los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional.
¡Gravedad, ingravidez, gravedad cero, microgravedad!
Antes de responder a la pregunta de por qué los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional (ISS), es necesario aclarar ciertos términos de la física, de forma sencilla.
Gravedad es la fuerza del campo gravitatorio que nos jala hacia el centro de la Tierra, este término hace referencia al planeta Tierra. Pero también la fuerza que da un peso a cualquier cuerpo físico.
Gravitación se refiere más generalmente a esta fuerza o interacción entre dos cuerpos celestes masivos. Pero estos dos términos son idénticos.
Ingravidez es la ausencia casi total de la sensación de peso en contraste con la gravedad.
La microgravedad caracteriza una gravitación muy débil que siente un objeto situado muy lejos de cualquier cuerpo masivo o en un rincón del espacio donde las influencias gravitatorias de varios cuerpos masivos se anulan entre sí, como en los puntos de Lagrange.
Zero Gravity o Zero G no existe porque la gravitación impregna todo el espacio hasta las estructuras a gran escala del universo. La experiencia de la "gravedad cero" es una ilusión que da la impresión de que la gravedad desaparece. Pero en realidad es la sensación de peso que desaparece cuando uno está en caída libre. En efecto, si caes en caída libre en un ascensor al que se le ha cortado el cable, los dos cuerpos caen con la misma velocidad y ninguno se apoya sobre el otro. Si los dos cuerpos caen, es precisamente por la gravedad.
¿Cuál es el fenómeno físico que permite a los astronautas flotar en la estación espacial internacional?
La gravedad mide la aceleración de un objeto en caída libre sobre la superficie terrestre.
La segunda ley de Newton, expresada por F=ma, dice que la fuerza de la gravedad (f) es igual a la masa (m) por la aceleración (a).
En esta ecuación, una fuerza de 1 newton que actúa sobre una masa de 1 kg acelera 1 m/s2. Así, la fuerza de gravedad es de unos 9,81 newtons para una masa de 1 kg.
Sin embargo, la gravitación y la aceleración son dos aspectos de la misma fuerza (F=ma y F=mg ⇒ g=a).
La gravedad se expresa mediante g0=9,81 m/s2 o una aceleración debida a la gravedad (al nivel del mar a 45° de latitud).
A diferencia del peso, la masa de un cuerpo (expresada en kg) que interviene en el cálculo de la fuerza gravitatoria g, no cambia según el astro donde se encuentre el cuerpo. Es g que decrece en función del cuadrado de la distancia que separa dos cuerpos.
Nuestra estación espacial internacional viaja en órbita baja ubicada aproximadamente a 415 km de la superficie terrestre. Esta distancia es muy pequeña y la gravedad a esta altura (g=9 m/s2) es prácticamente la misma que en el suelo (g=9,81 m/s2).
Así, los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional se encuentran en un estado de ingravidez pero no de microgravedad. La ISS y los astronautas están en caída libre alrededor de la Tierra. Por eso los astronautas flotan en la Estación Espacial Internacional.
N.B.: La Tierra es una referencia para otros objetos celestes donde la gravitación es diferente. Así la gravedad terrestre es igual a 1 respecto a los demás objetos, por eso confundimos la masa y el peso (p=mg).