La gravedad es un fenómeno natural por el cual todas las cosas que poseen masa, como planetas, estrellas, galaxias, super cúmulos, etc., se acercan entre sí. Cuanta más masa tenga un objeto, más gravedad ejercerá sobre los objetos que lo rodean. La fuerza gravitacional de un objeto también depende de la distancia entre los objetos; la atracción que ejerce sobre un objeto disminuye al aumentar la distancia.
La gravedad es una fuerza fundamental. Si no fuera por la gravedad de la Tierra, que es 1 g, haciendo que los objetos caigan hacia la Tierra a una velocidad de 9.8 m / s², todo en la Tierra, incluidos nosotros, flotaría en el espacio. E incluso si la vida en la tierra lograra permanecer de alguna manera en la tierra, sin gravedad, toda la vida terminaría pronto cuando nuestros músculos se degeneraran, nuestros huesos se volvieran frágiles y débiles, y nuestros órganos dejaran de funcionar correctamente. Entonces, podemos decir sin exagerar, que la gravedad es un requisito previo para la vida tal como la conocemos.
Los astronautas en naves espaciales que están lo suficientemente lejos de la Tierra sienten los efectos de la ingravidez porque el efecto de la gravitación es insignificante. Por ejemplo, la gravitación en una nave espacial que se encuentra a unos 15,000 km de la Tierra es aproximadamente una décima parte de la gravedad en la Tierra.
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La Estación Espacial Internacional, aunque solo a unos 400 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, está orbitando la Tierra, o en un estado de ‘caída libre’ hacia la Tierra. (Está viajando a unos 28,000 km por hora. Se requiere mantener la estación en movimiento a esa velocidad para permanecer en movimiento alrededor de la tierra. Es el efecto de la fuerza centrípeta que empuja a la estación en movimiento alrededor de la tierra). La reducción de la gravedad es de alrededor del 5% solamente, pero los astronautas a bordo aún sienten los efectos de la ingravidez. La nave espacial, su tripulación y cualquier objeto a bordo están cayendo hacia la Tierra, pero alrededor de ella. Como todos están cayendo juntos, la tripulación y los objetos parecen flotar en comparación con la nave espacial. (Si un buceador en caída libre deja caer cualquier objeto, cae junto con él, por lo que, para él, parece como si estuviera flotando)
La gravedad artificial es una fuerza que simula el efecto de la gravedad en una nave espacial. No es causada por la atracción hacia la Tierra sino que es causada por la aceleración o la fuerza centrífuga. Existe una necesidad de gravedad artificial en las naves espaciales para contrarrestar el efecto de la ingravidez en los astronautas. Es necesario para facilitar las tareas que los astronautas deben hacer, para que estén más cómodos y para evitar los efectos negativos para la salud de la ingravidez a largo plazo, etc., especialmente si están en un viaje largo.
Una forma de simular una fuerza gravitacional es acelerar un cohete o nave espacial. De hecho, la teoría general de la relatividad establece que no se puede distinguir la diferencia entre la gravedad y la aceleración constante. Si la nave espacial acelerara a 9.8 m / s² o 1g, la inercia del cuerpo del astronauta simularía el efecto de la gravedad sobre él. El único problema es que el efecto es de corta duración, ya que hay un límite en la velocidad de una nave espacial.
Una mejor manera de crear gravedad artificial en una nave espacial es usar el efecto de la fuerza centrífuga, que es una fuerza externa causada por un objeto que hace que siga una trayectoria curva en lugar de una línea recta. Si la nave espacial tuviera una gran forma circular que girara a una cierta velocidad, los astronautas en el interior sentirían la fuerza centrífuga como la gravedad. (En la popular película de ciencia ficción INTERSTELLAR, usan una nave espacial giratoria para producir 1 g en la nave espacial).