Tiesitkö, että Kansainvälisellä avaruusasemalla (ISS) olevat astronautit kokevat noin 90 % siitä painovoiman aiheuttamasta kiihtyvyydestä, jonka me tunnemme Maan pinnalla? Tämä saattaa tuntua oudolta, varsinkin kun katsomme heitä, he leijuvat aina ympäriinsä. Vaikka tämän vuoksi onkin houkuttelevaa sanoa, että avaruudessa ei ole painovoimaa, se on aivan selvästi hyvin kaukana totuudesta, joten miksi he leijuvat1?
Maailmassa meitä vedetään alaspäin kohti Maata 9,81 metriä sekunnissa neliössä, mikä tarkoittaa, että jos meitä ei painettaisi maata vasten, nopeutemme kasvaisi 9,81 metriä sekunnissa joka sekunti! Tätä kutsutaan vapaaksi pudotukseksi. Tämän voi kokea laskuvarjohypyn alkuvaiheessa, lentokoneen turbulenssissa tai vuoristoradan jyrkässä alamäessä. Siihen liittyy usein outo pahoinvointi vatsassa.
Voimme nähdä, miksi astronautit ovat painottomia, kun otamme vesipullon ja poraamme siihen muutaman reiän. Sekä pulloon että veteen kohdistuu Maan painovoima. Kun pulloa pidetään paikallaan, vesi putoaa rei’istä ulos, koska painovoima vetää sitä alaspäin. Kun pullo päästetään irti, molempia vedetään alaspäin samalla nopeudella. Koska niiden kiihtyvyydessä ei ole eroa, vesi leijuu tyytyväisenä pullon sisällä eikä lähde lainkaan ulos rei’istä.
Juuri näin noille astronauteille todella tapahtuu. Kun jokin on Maan kiertoradalla, painovoima vetää sitä alaspäin. ISS:n kohdalla tämä on noin 9 metriä sekunnissa neliössä! Jos ISS ei liikkuisi Maan yläpuolella, se putoaisi maan pinnalle alle tunnissa. Astronautti Scott Kelly oli kuitenkin aluksella vain vuoden eikä syöksynyt tuliseen kohtaloonsa. Tämä johtuu siitä, että ISS ei pysy paikallaan. Ei vähääkään.
ISS kulkee noin 17 000 mailin tuntinopeudella, mikä on yli 10 kertaa nopeampi kuin kiitävän luodin nopeus. Tämä on täysin välttämätöntä, sillä kun painovoima vetää ISS:ää alaspäin kohti maanpintaa, avaruusasema on liikkunut tarpeeksi kauas, jotta se ei osuisi pintaan. Tämä tasapaino on hyvin epävarma. Jos ISS kulkisi nopeammin, se sen sijaan etääntyisi joka kerta kauemmas Maasta ja karkaisi avaruuteen. Jos se kulkisi hitaammin, se tulisi jatkuvasti lähemmäs Maata, mitä emme halua2.
Miten astronautit harjoittelevat tottumaan tähän? Palataan vielä kerran vesipullon esittelyyn. Mieti hetki: Mitä tapahtuisi, jos sen sijaan, että vain pudottaisimme vesipullon, heittäisimme sen ilmaan? Katsotaanpa!
Vaikka voisi ajatella, että vesi tulee ulos matkalla ylöspäin ja pysyy sisällä matkalla alaspäin, sen sijaan käy ilmi, että vesi pysyy pullon sisällä siitä hetkestä lähtien, kun se on irti kädestä. Tämä tarkoittaa, että se on vapaassa pudotuksessa myös ylöspäin mentäessä, mikä vaikuttaa oudolta, mutta sekä vesi että pullo ovat saman ajan saman painovoiman alaisina ilman muita ulkopuolisia voimia. Astronauttien harjoittelemiseksi tehdään sama juttu, mutta ilmanp
tasolla. Tämä lentokone, joka tunnetaan nokkelasti ja epämiellyttävästi nimellä Oksennuskomeetta, lentää ylöspäin ja sitten rullaa ilmassa, jolloin se jatkaa ylöspäin samanlaista lentorataa kuin pullo. Sitten, ennen kuin se osuu maahan, lentäjät vetäytyvät ylös ja lentävät hetken taivaalle ennen kuin toistavat prosessin uudelleen. Kuten voitte kuvitella, se saa kenet tahansa hieman voimaan pahoin3.
1Kuva: Satoshi Furukawa leijuu ISS:llä. Kuvan luotto: NASA
2Tämä on todellinen ongelma. ISS hidastuu hieman maapallon ilmakehän uloimman osan vuoksi. Tämän seurauksena he käyttävät työntövoimia päästäkseen takaisin vauhtiin noin kerran kuukaudessa!
3Kuva: Vomit-komeetan lentorata. Courtesy of NASA
Written By: Scott Alton