La auténtica esencia de la gravedad es geométrica. "El continuo espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse, y la materia le dice al espacio-tiempo cómo curvarse". Esta frase del físico teórico estadounidense John Archibald Wheeler condensa a la perfección una de las ideas fundamentales de la teoría general de la relatividad que Albert Einstein formuló en 1915. Los objetos con masa tienen la facultad de curvar el continuo espacio-tiempo, y, a la par, esta deformación determina la manera en que la materia se desplaza a través de él.
La concepción clásica de la gravedad, la newtoniana, es menos rigurosa que la idea que acabamos de explorar porque prescinde de su esencia geométrica y describe la gravitación exclusivamente en términos de fuerzas, pero también nos sirve para entender cuál es su efecto. Nos dice, sencillamente, que la gravedad es una fuerza de atracción que actúa sobre dos cuerpos con masa, y que su intensidad es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
La gravedad es la interacción fundamental de la naturaleza que nos mantiene pegados a la superficie de la Tierra, que, como todos sabemos, es un objeto con mucha masa, al menos si la comparamos con nuestra propia masa. Y, al mismo tiempo, también es la fuerza que mantiene nuestro planeta en órbita perpetua alrededor del Sol, que es un objeto aún mucho más masivo que la Tierra. Todos estamos acostumbrados a la intensidad de la gravedad terrestre porque el ser humano, al igual que los demás seres vivos de nuestro planeta, está totalmente adaptado a ella.
La microgravedad es una gran aliada de la investigación científica
De una forma intuitiva aceptamos que el hecho de estar pegados a la superficie de la Tierra, o, al menos, muy cerca de ella, explica la fuerza de atracción que nos mantiene unidos a esta gran masa. Sin embargo, esa misma intuición unida a las fotografías y los vídeos que todos hemos visto en muchas ocasiones nos invita a aceptar que en el espacio en general, y en la Estación Espacial Internacional (EEI) en particular, aparentemente no hay gravedad.
Esto parece justificar que los astronautas y los demás objetos siempre aparezcan flotando como si la gravedad no fuese con ellos. Como si no hubiese un ápice de gravedad cuando, en realidad, sí la hay. Hay microgravedad. Si echamos por un momento la vista atrás y recordamos lo que nos dice Newton, la fuerza de la gravedad decrece con la distancia. Esto podría explicar aparentemente por qué los astronautas flotan en la EEI: están lo suficientemente lejos de la Tierra para que su gravedad no les afecte. Sin embargo, esto no es así en absoluto.
La velocidad a la que la EEI orbita en torno a la Tierra es lo suficientemente alta para provocar la aparición de una fuerza lateral y una aceleración centrípeta que compensan el tirón gravitacional del planeta
La EEI orbita aproximadamente a 400 km sobre la superficie terrestre, y su distancia al centro de masas de nuestro planeta no es ni mucho menos suficiente para ser indemne al campo gravitatorio que genera. De hecho, la gravedad a la distancia a la que se encuentra la EEI es solo ligeramente menos intensa que en la superficie del planeta. Entonces ¿por qué flotan tanto los astronautas como los demás objetos de la estación?
La explicación más razonable, y la más certera, es que debe de haber alguna otra fuerza capaz de neutralizar la gravedad. O, al menos, de compensarla en gran medida. Y sí, realmente esto es lo que sucede. La EEI orbita en torno a la Tierra a una velocidad de 7,66 km/s, y tanto sus instalaciones como todo lo que contiene, incluidos los astronautas, están expuestos no solo al campo gravitatorio de la Tierra, sino también al de otros objetos masivos, como la Luna, el Sol y los demás planetas que nos rodean, aunque su influencia es mucho menor que la ejercida por nuestro planeta.
La razón por la que en la EEI parece no haber gravedad es que la velocidad a la que orbita en torno a la Tierra es lo suficientemente alta para provocar la aparición de una fuerza lateral, así como de una aceleración centrípeta, que, como hemos pronosticado unas líneas más arriba, compensan el tirón gravitacional del planeta. Si la EEI no se estuviese moviendo, o no lo hiciese a la velocidad necesaria, no tendría otra opción que caer hacia el centro de masas de la Tierra, pero la velocidad a la que se desplaza es suficiente para mantenerla en caída libre.
Hasta ahora en el interior de la EEI se han llevado a cabo varios cientos de experimentos de todo tipo. De hecho, ante todo ejerce como un laboratorio de experimentación científica
De hecho, cuando un objeto orbita alrededor de otro lo que hace en realidad es caer libremente de forma perpetua debido a que nunca llega a precipitarse sobre este último. Esto es lo que sucede con la EEI en relación a la Tierra. Y también con la Luna en relación a nuestro planeta. Y, cómo no, con la Tierra en relación al Sol. Todos estos objetos se encuentran orbitando otros más masivos, y, por tanto, están sumidos en una caída libre perpetua en torno a ellos. Mientras la velocidad a la que se desplazan sea la adecuada la fuerza lateral a la que están sometidos conseguirá neutralizar o compensar el tirón gravitacional del objeto masivo en torno al que orbitan.
Ya sabemos qué es la microgravedad, pero aún no hemos averiguado por qué es tan interesante llevar a cabo experimentación científica en la EEI en estas condiciones. Hasta ahora en su interior se han realizado varios cientos de experimentos de todo tipo; de hecho, la EEI ante todo ejerce como un laboratorio de experimentación científica. Algunas de las disciplinas que se están beneficiando de la experimentación en microgravedad son la biología, la ingeniería de materiales, la física, la farmacología o la medicina.
Este ambiente es idóneo para estudiar el impacto que tiene la ingravidez en el comportamiento de los fluidos o en las aleaciones más exóticas, entre muchas otras opciones. Pero, sobre todo, es muy valioso para analizar los procesos que rigen el envejecimiento del ser humano en la Tierra debido a que, entre otros efectos, la microgravedad acelera la pérdida de masa ósea y tejido muscular.
Sara García Alonso, la astronauta española, lo explica con mucha claridad en el minuto 01:38:17 durante la interesante conversación que ha mantenido recientemente con Álex Fidalgo:
"Cuando eliminas la gravedad de cualquier ecuación ocurren fenómenos que no se pueden reproducir en la Tierra [...] En las mezclas como no se generan corrientes de convección por cambios de densidad o temperatura todo ocurre por pura difusión. Si quieres mezclar algo y pones una capa de material y otra capa de un material diferente encima vas a obtener una estructura perfecta. Los átomos se van a quedar exactamente donde los coloques. No se van a producir interacciones, ni convecciones, ni corrientes que generen impurezas. El nivel de calidad de los nuevos materiales y las nuevas aleaciones metálicas que es posible poner a punto en estas condiciones es muy alto".
Es muy difícil explicarlo mejor que como lo ha hecho Sara.
Imagen de portada: NASA
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