¿Por qué la NASA puede hacer lugares sin gravedad en la tierra, pero no puede aumentar la gravedad de la tierra?

¿Recuerdas esa conversación que tuvimos sobre la diferencia entre los sueños y la vida real?

Es una broma. Ni la NASA ni ninguna otra persona pueden hacer “lugares sin gravedad” en la Tierra ni en ningún otro lugar, en parte porque la gravedad es una de las partes menos entendidas de la naturaleza. Realmente no tenemos idea de cómo funciona la gravedad. Bueno, tenemos ideas …

La NASA puede crear un entorno que parece no tener gravedad al lanzar una nave espacial a la órbita. A esa altura, la fuerza de la gravedad sigue siendo fuerte (alrededor del 90% a una fuerza como en la superficie), pero debido a que los astronautas y los objetos en su interior están orbitando junto con ella, esta gravedad no se nota.

¿Por qué? Bueno, ¿cómo sabes que hay gravedad en este momento? Presumiblemente, estás de pie, sentado o acostado sobre algo que te impide caer a la Tierra. La fuerza de ese algo (el suelo, una silla, etc.) está presionando sobre alguna parte de su cuerpo y, a su vez, se transmite a través de sus huesos a todos los tejidos que son, y si presta mucha atención o no, puede siente esa fuerza dentro y dentro de ti.

Bien, ahora imagina que estás invitado a unirte a la tripulación en la EEI. Está en órbita. Estás en órbita El aire está en órbita. Su almuerzo está en órbita (y permanece así después de comerlo). No hay nada que te presione. Tienes esa misma masa, pero no peso, porque el peso es la fuerza con la que presionas la Tierra con tus mocasines. Todavía estás en la gravedad de la Tierra, pero no puedes sentirlo porque estás en caída libre . Si necesita ayuda para entender por qué es eso, vaya a leer mi publicación de blog, Go Jump Off a Planet, que explica qué es realmente una órbita.

Pero sigamos adelante. Imagine que está en un avión, cómodamente sentado en un cómodo sillón reclinable, dentro de una bola de acero sellada con un sistema de soporte de vida en miniatura y un mini-bar. ¿Cómo sabes, mientras buscas una bebida, que no te han dejado caer del avión? Eso es fácil. Mientras vuela en el jet, la elevación aerodinámica mantiene el avión a una altitud constante, por lo que la gravedad de la Tierra lo empuja hacia el sillón reclinable, al igual que lo hace en el suelo. Sin embargo, si te caen, ese ascensor ya no está allí, estás en caída libre. A medida que cae, puede detectar una ligera desaceleración a medida que la bola de acero se desacelera contra el viento, pero esencialmente no tiene peso.

De hecho, la aerolínea no necesita dejarte caer para hacerte sentir ingrávido. Ni siquiera necesita la bola de acero y el mini-bar. Olvídese ya del mini-bar. Si el avión se sumerge hacia la Tierra exactamente a la misma velocidad que cae un objeto que cae, todo el avión puede no tener peso, porque todo el avión ya no resiste la gravedad, y el peso es la fuerza necesaria para resistir el tirón de la gravedad. La gravedad sigue ahí, y sigue tirando, pero no puedes sentirla cuando estás en caída libre: no tienes peso.

Pero eventualmente, el avión tiene que detenerse o, de lo contrario, la bola de acero y el mini bar terminarán dispersos por alguna tierra de cultivo en algún lugar, y eso podría asustar a las vacas. Cuando el avión, que se zambulle en caída libre, se retira de la inmersión, la gravedad regresa instantáneamente, más la desaceleración necesaria para devolver el avión a un vuelo nivelado. Durante unos segundos, te sientes más pesado de lo normal.

Por lo tanto, la NASA no puede producir un lugar sin gravedad, pero puede producir un lugar sin peso y también un lugar con peso extra. Y al igual que la “ingravidez” se puede mantener mientras esté en órbita (porque una órbita también se puede usar como fuerza centrífuga para contrarrestar el tirón de la gravedad), se puede usar una centrífuga para simular peso adicional usando fuerza centrípeta para empujarlo a su asiento y hacer que la tapa del minibar sea demasiado pesada para abrirla. O, la misma idea podría usarse para crear “gravedad artificial”, aunque esto realmente es peso sin gravedad.

Y para los puristas, sí, soy consciente de que las fuerzas centrípetas y centrífugas no son fuerzas reales, y en realidad son solo nombres para un vector inercial en un sistema giratorio.

No hay ningún lugar en la Tierra, ni en ningún otro lugar del universo, que sea “sin gravedad”, o que se pueda hacer que sea así. La gravitación existe en todas partes que está a cualquier distancia menor que el infinito de cualquier objeto que tenga una masa mayor que cero. En otras palabras, todo el universo. Los objetos orbitan la Tierra porque hay gravedad, no porque no haya ninguno. Si no hubiera gravedad, la EEI y todo otro objeto que orbita la Tierra simplemente se alejaría flotando, para nunca volver.

Hacer que los objetos parezcan sin peso es algo completamente distinto. Y no necesita la NASA para que esto suceda, todo lo que necesita hacer es saltar en el aire. Entre el momento en que sus pies dejan el suelo y lo tocan nuevamente, usted está en órbita y aparentemente sin peso. La única diferencia entre que saltas hacia arriba y hacia abajo, y la ISS es que tu órbita se cruza con la Tierra, mientras que la de la ISS no. Para experimentar la sensación de caída libre durante períodos de tiempo más largos, puede dar un paseo en lo que los astronautas cariñosamente llaman el cometa vómito:

Aviones de gravedad reducida – Wikipedia

Ahora, habiendo establecido que no podemos cambiar la gravedad en sí, su pregunta podría reformularse como: dado que la NASA puede crear un entorno en la Tierra en el que los objetos parecen ingravideces, ¿por qué no pueden hacer que los objetos parezcan estar en un campo gravitacional más fuerte?

Bueno, pueden, y lo hacen, en lo que se llama una centrífuga humana:

Nadie puede controlar la gravedad. No hay forma de hacer antigravedad o gravedad artificial. Lo que podemos hacer es simular las condiciones para la gravedad cero y la gravedad más alta.

Para gravedad cero, necesitamos un avión que vuele en un arco parabólico, permitiendo que los que están dentro caigan libremente dentro del fuselaje. Dado que su marco de referencia es el interior del avión, para ellos esto parece ser la gravedad cero “artificial”.

Notarás que en la parte inferior del arco las personas a bordo experimentan una gravedad superior a la normal. Esto se debe a que el marco de referencia interno ahora está acelerando hacia arriba, lo que aumenta la gravedad de la Tierra. Entonces dentro del Vómito Cometa experimentarás una gravedad más alta y más baja de lo normal.

Por supuesto, hay una manera más fácil de experimentar una mayor gravedad en la tierra, incluso puede haberlo hecho usted mismo en uno de estos:

La fuerza que sintió al girar es equivalente a más de 1 G, por lo que desea deslizarse hacia un lado (que en este marco de referencia giratorio ahora está más o menos “hacia abajo”).

Por supuesto, la NASA tiene mucho más equipo profesional para simular esta mayor gravedad de una manera mucho más controlada:

A menos que haya alguna tecnología de la que nadie haya oído hablar, no hay lugar libre de gravedad en la Tierra. La gravedad es un efecto secundario de la masa. La Tierra pesa mucho, por lo que tiene mucha gravedad. Los planetas más grandes o el sol pesan aún más, por lo que su gravedad también es mucho más alta.

Ahora hay variaciones gravitacionales en el planeta, pero es algo realmente técnico y no es adecuado para una respuesta aquí. Es bastante bueno desde el punto de vista de la ciencia y es de esperar que algún día también hayas aprendido lo suficiente para buscarlo.

La NASA simula la ingravidez en un avión llamado en broma el cometa Vomit. Lo que hacen es volar a grandes alturas y luego sumergirse hacia abajo a la misma velocidad a la que caería un cuerpo en caída libre. Entonces, ahora que tanto usted como el avión están “cayendo hacia la Tierra”, experimentan una especie de ingravidez mientras el avión está buceando. Eventualmente, aunque el avión tiene que dejar de bucear o se estrellaría, levante la nariz, vuelva a sus asientos, el avión sube y lo vuelven a hacer.

Nadie (ni siquiera los genios de la NASA) pueden crear un lugar sin gravedad, pero se puede simular la gravedad cero. Google “vomito cometa” para una simulación de gravedad cero particularmente conocida.

Por cierto, no podemos aumentar la gravedad de la Tierra a menos que le agreguemos masa. Esto es algo que teóricamente PODEMOS hacer, “cosechando” asteroides, rastrillando basura espacial, etc., aunque la tasa a la que podríamos hacer esto sería casi ciertamente insignificante.

Pueden usar un avión que vuela por un camino parabólico para crear breves períodos de ingravidez en el aire, no en la superficie de la tierra. Pueden simular un entorno de “microgravedad” en un gran tanque de agua utilizando la flotabilidad para contrarrestar la fuerza de la gravedad. En ninguno de los casos se ha visto afectada la fuerza de la gravedad. En el primer caso, la trayectoria del avión es la misma que la de los ocupantes bajo la influencia de la gravedad. Como tal, los ocupantes no son derribados en relación con el avión, sino que la gravedad los atrae a la Tierra. En el segundo caso, la flotabilidad del agua es más o menos igual y opuesta a la fuerza gravitacional.

Es tan fácil simular estar en un campo gravitacional más alto. Durante el despegue, los astronautas experimentan una fuerza descendente mucho mayor que la de la gravedad. Experimenta una versión menor cuando un elevador comienza a moverse hacia arriba abruptamente.

No hay lugar sin gravedad en la tierra. Algunos aviones se sumergen en una parábola, y durante unos segundos hay una sensación de ingravidez. Esto en un avión, durante unos 20 segundos.

Los brazos giratorios aquí en la tierra se utilizan para pruebas de resistencia piloto que simulan muchos g (unidades de aceleración), que agregan artificialmente sensación de peso.

Si cuenta los únicos lugares verdaderos ‘sin gravedad’ en la tierra: el avión “vomito cometa” que se zambulle para producir microgravedad momentánea de caída libre, su respuesta es que ya aumentan la gravedad.

Los cometas vómito vuelan un camino que se arquea hacia abajo y hacia arriba, y los movimientos ascendentes ponen más de una fuerza G.

OK, ¿entonces dijiste en la Tierra, no en el cielo? Bueno, hay centrifugadoras y trineos de cohetes y similares. O un automóvil ágil en un camino ventoso: cuando ese pequeño desodorante de pinos cuelga a 45 °, experimenta una G de fuerza lateral.

Bien, ¿entonces la aceleración no cuenta a menos que sea verdadera, verdadera gravedad? Bueno, puedes usar botas de plomo y pesas en tus brazos y tobillos. Por supuesto, según ese criterio, no hay un lugar sin gravedad en la Tierra.

Además del Vomit Comet y aviones similares (la ESA opera uno como este, también algunas otras agencias), hay algunas torres de caída libre utilizadas para experimentos de microgravedad (cortos). Para eso, la presión en ellos debe reducirse a un vacío razonablemente bueno.

Uno de los más grandes en uso está en Bremen, Alemania.

Fallturm Bremen – Wikipedia

ZARM: Torre de caída

¿Alguna vez has estado en montañas rusas? Hay momentos en que las fuerzas g son dos o tres veces más de lo normal. Los aviones de fibra incluso alcanzan hasta cinco. Los centros de entrenamiento de cazas tienen una centrífuga de hasta 10 g.

La NASA no puede hacer lugares sin gravedad en la Tierra. Sin embargo, operan aviones de gravedad reducida.

La NASA no puede hacer un lugar sin gravedad en la Tierra, lo máximo que pueden hacer es generar una corriente de aire ascendente que pueda mantener a una persona a flote, no existe un lugar de gravedad 0 en ningún lugar del universo conocido

No sé de ninguna manera de hacer un lugar “sin gravedad”.

Sin embargo, puede dar la impresión de ingravidez al caer libremente un avión.