Porque é que os astronautas flutuam?

NASA Satoshi FurukawaSabia que os astronautas da Estação Espacial Internacional (ISS) experimentam cerca de 90% da aceleração gravitacional que sentimos na superfície da Terra? Isso pode parecer estranho, especialmente porque quando olhamos para eles, eles estão sempre flutuando ao redor. Embora isto torne tentador dizer que não há gravidade no espaço, isso está claramente muito longe da verdade, então porque é que eles flutuam1?
Na Terra, somos puxados para baixo em direcção à Terra a 9,81 metros por segundo ao quadrado, o que significa que se não fossemos pressionados contra o chão, a nossa velocidade aumentaria em 9,81 metros por segundo a cada segundo! Isto é conhecido como queda livre. Isto é algo que pode ser experimentado durante a fase inicial de um skydive, durante a turbulência em um avião, ou enquanto descemos uma parte íngreme em uma montanha russa. É muitas vezes acompanhado por uma estranha sensação de marasmo no estômago.
Ao pegar uma garrafa de água e fazer alguns buracos nela, podemos ver porque os astronautas não têm peso. Tanto a garrafa como a água estão a ser submetidas à gravidade da Terra. Quando a garrafa é mantida imóvel, a água cai pelos buracos porque a gravidade a está puxando para baixo. Então, quando a garrafa é libertada, ambos são puxados para baixo ao mesmo ritmo. Sem diferença na aceleração entre eles, a água flutua alegremente dentro da garrafa e não sai dos buracos.
Demonstração da Microgravidade da Garrafa
É na verdade o que está acontecendo com aqueles astronautas. Quando algo está em órbita ao redor da Terra, ele está sendo puxado para baixo pela força da gravidade. Para a ISS, isto é cerca de 9 metros por segundo ao quadrado! Se a ISS não estivesse se movendo acima da Terra, ela cairia à superfície em menos de uma hora. Contudo, o astronauta Scott Kelly só esteve a bordo durante um ano e não despencou para a sua condenação inflamada. Isto é porque a ISS não fica parada. Nem um pouco.
O ISS vai a cerca de 17.000mph, o que é mais de 10 vezes a velocidade de uma bala em excesso de velocidade. Isto é inteiramente necessário, porque como a gravidade puxa a ISS para baixo em direcção à superfície, a estação espacial moveu-se o suficiente para falhar a superfície. Este equilíbrio é muito precário. Se a ISS fosse mais rápida, ela se afastaria cada vez mais da Terra e escaparia para o espaço. Se fosse mais lento, aproximar-se-ia constantemente da Terra, o que não é o que queremos2.
Como é que os astronautas treinam para se habituarem a isto? Vamos voltar à demonstração da garrafa de água novamente. Tire um segundo para pensar: o que aconteceria se ao invés de apenas deixar cair a garrafa de água, nós a jogássemos no ar? Vamos dar uma olhada!
Atirada da garrafa
Embora você possa pensar que a água sairá no caminho para cima e ficará no caminho para baixo, acontece que a água fica dentro da garrafa a partir do momento em que ela está livre da mão. Isto significa que também está em queda livre enquanto está subindo, o que parece estranho, mas tanto a água quanto a garrafa estão sujeitas à mesma gravidade, sem outras forças externas durante o mesmo tempo. Para treinar os astronautas, eles fazem a mesma coisa, mas com um arpZero_gravity_flight_trajectory_C9-565lane. Este plano, inteligente e desagradávelmente conhecido como o cometa Vómito, voa para cima e depois costura através do ar, permitindo-lhe continuar a subir numa trajectória semelhante à da garrafa. Então, antes de atingir o solo, os pilotos puxam para cima e vão para o céu por um pouco antes de repetir o processo novamente. Como você pode imaginar, é o suficiente para deixar qualquer um um um pouco enjoado3.
1Image: Satoshi Furukawa flutua a bordo do ISS. Crédito fotográfico: NASA
2 Este é um verdadeiro problema. A ISS abranda ligeiramente devido ao alcance exterior da atmosfera terrestre. Como resultado, eles usam propulsores para voltar à velocidade cerca de uma vez por mês!
3Image: Trajectória para o cometa vómito. Cortesia da NASA
Written By: Scott Alton

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