Lo sapevi che gli astronauti sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) subiscono circa il 90% dell’accelerazione gravitazionale che noi sentiamo sulla superficie terrestre? Questo potrebbe sembrare strano, soprattutto perché quando li guardiamo, stanno sempre fluttuando. Sebbene questo ci induca a dire che nello spazio non c’è gravità, è chiaro che questo è molto lontano dalla verità, quindi perché galleggiano1?
Sulla Terra, siamo tirati verso il basso a 9,81 metri al secondo quadrato, il che significa che se non fossimo premuti contro il suolo, la nostra velocità aumenterebbe di 9,81 metri al secondo ogni secondo! Questo è noto come caduta libera. È qualcosa che si può sperimentare durante la fase iniziale di un paracadutismo, durante una turbolenza in un aereo, o mentre si scende una parte ripida sulle montagne russe. È spesso accompagnato da una strana sensazione di nausea allo stomaco.
Prendendo una bottiglia d’acqua e facendoci dei buchi, possiamo capire perché gli astronauti sono senza peso. Sia la bottiglia che l’acqua sono sottoposti alla gravità terrestre. Quando la bottiglia è tenuta ferma, l’acqua cade attraverso i fori perché la gravità la tira verso il basso. Poi, quando la bottiglia viene rilasciata, vengono entrambe tirate giù alla stessa velocità. Senza alcuna differenza di accelerazione tra loro, l’acqua galleggia felicemente all’interno della bottiglia e non esce affatto dai fori.

Questo è in realtà ciò che sta succedendo agli astronauti. Quando qualcosa è in orbita intorno alla Terra, viene tirato giù dalla forza di gravità. Per la ISS, questo è di circa 9 metri al secondo quadrato! Se la ISS non si stesse muovendo sopra la Terra, cadrebbe sulla superficie in meno di un’ora. Tuttavia, l’astronauta Scott Kelly è stato a bordo solo per un anno e non è precipitato verso il suo destino infuocato. Questo perché la ISS non sta ferma. Neanche un po’.
La ISS va a circa 17.000 miglia orarie, che è oltre 10 volte la velocità di un proiettile in corsa. Questo è del tutto necessario, perché mentre la gravità strattona la ISS verso la superficie, la stazione spaziale si è spostata abbastanza lontano da mancare la superficie. Questo equilibrio è molto precario. Se la ISS andasse più veloce, si allontanerebbe invece ogni volta di più dalla Terra e fuggirebbe nello spazio. Se andasse più lentamente, si avvicinerebbe costantemente alla Terra, che non è quello che vogliamo2.
Come si allenano gli astronauti per abituarsi a questo? Torniamo di nuovo alla dimostrazione della bottiglia d’acqua. Prendetevi un secondo per pensare: cosa accadrebbe se invece di far cadere la bottiglia d’acqua, la lanciassimo in aria? Diamo un’occhiata!

Mentre si potrebbe pensare che l’acqua esca durante la salita e rimanga dentro durante la discesa, si scopre invece che l’acqua rimane dentro la bottiglia dal momento in cui è libera dalla mano. Questo significa che è anche in caduta libera mentre sta salendo, il che sembra strano, ma sia l’acqua che la bottiglia sono soggette alla stessa gravità senza altre forze esterne per lo stesso tempo. Per addestrare gli astronauti, si fa la stessa cosa, ma con un aeroplano. Questo aereo, abilmente e sgradevolmente conosciuto come la Cometa del Vomito, vola in alto e poi costeggia l’aria, permettendogli di continuare a salire con una traiettoria simile a quella della bottiglia. Poi, prima che colpisca il suolo, i piloti tirano su e vanno verso il cielo per un po’ prima di ripetere il processo di nuovo. Come si può immaginare, è abbastanza per rendere chiunque un po’ nauseato3.
1Immagine: Satoshi Furukawa galleggia a bordo della ISS. Photo credit: NASA
2Questo è un problema reale. La ISS rallenta leggermente a causa dell’esterno dell’atmosfera terrestre. Di conseguenza, usano i propulsori per riprendere velocità circa una volta al mese!
3Immagine: Traiettoria della cometa Vomit. Per gentile concessione della NASA
Scritto da: Scott Alton