viernes, 19 de marzo de 2010

GRAVEDAD A LA CARTA

 
 

Sent to you by Salamandra (Phillip) via Google Reader:

 
 

via Juan de la Cuerva by Lyd on 9/26/08


Los viajes al espacio son un tema peliagudo, chorlitos. Aunque los humanos intentan por todos los medios que las condiciones de vida en una nave espacial sean lo más parecidas posible a las de la Tierra, no pueden imitarlas todas. Y la que les da más problemas es la falta de gravedad, que hace que las cosas floten si no están bien sujetas y que los cuerpos se atrofien (el vacío espacial también da muchos problemas, pero ése es un tema para tratar en otra ocasión). En la ciencia-ficción han corrido ríos de tinta elucubrando sobre formas de conseguir gravedad artificial, desde «generadores» de fuerza gravitatoria basados en dudosos «principios físicos», hasta enormes estaciones espaciales giratorias que aprovechan la fuerza centrífuga de su giro, pasando por motores de aceleración continua, magnetismo, masa concentrada...


Imagenn artística del interior de un Toro de Stanford

El método aparentemente más viable por el momento es el de la estación espacial giratoria. La fuerza centrífuga es mayor cuanto más lejos esté el centro de rotación y/o cuanto mayor sea la velocidad de giro. Así que, si el radio de la estación es pequeño, debe girar más rápido que si es grande para obtener la misma fuerza de gravedad aparente. El problema, si el radio de giro es pequeño, es que un humano un poco alto notaría diferencia entre la gravedad que sintiera en sus pies y la que sintiera en su cabeza, por lo que seguramente encontraría bastante difícil lo de moverse. Por otro lado, una velocidad de rotación alta tiene otros efectos (principalmente la fuerza de Coriolis), que tienden a revolver un poco el delicado sistema digestivo de los humanos. Ha habido algunos estudios serios sobre este método (el «Toro de Standford» propuesto por la NASA, por ejemplo… y hay hasta un pequeño juguete hecho en Java para experimentar).


Imagenn artística del exterior de un Toro de Stanford

Pero los humanos aún no han conseguido llevar a la práctica ninguna de estas ideas, al menos de forma aprovechable. Sin embargo, irónicamente, sí que han ideado y puesto en práctica un método para deshacerse de la gravedad estando en la Tierra. Ya se sabe: adaptarse o morir. Si no pueden producir gravedad, al menos tienen que saber cómo prepararse para sobrevivir sin ella. Y para ello resulta imprescindible la ayuda de cierto avión al que los chicos de la NASA han apodado cariñosamente el «Cometa del Vómito» (en realidad, han sido varios aviones a lo largo de los años, y no todos de la NASA, aunque es verdad que el suyo fue el primero). No puedo imaginarme el porqué del nombre.


A300 Zero-G de la ESA

El principio de funcionamiento es bastante simple, y muy parecido al de la estación espacial giratoria. Es decir, se aprovechan las fuerzas de inercia, en este caso generadas por una trayectoria en forma de parábola. Los chorlitos con algunas nociones de física sabrán en qué consiste el problema del «tiro parabólico»: cualquier objeto que lancemos y que se mueva después libremente, o, lo que es lo mismo, únicamente sometido a la fuerza de gravedad, lo hará siguiendo una trayectoria perfectamente parabólica (para los chorlitos un poco tiquismiquis: en realidad la trayectoria es elíptica si consideramos que la aceleración de la gravedad, g, varía con la altura; pero, a grosso modo, si la variación de altura es pequeña, se puede considerar que g es constante y que la elipse se aproxima a una parábola).


Tiro parabólico

Pues bien, si suponemos que un chorlito viaja en el interior del objeto que hemos lanzado, dicho chorlito experimentará, por un lado, la gravedad que tira de él hacia abajo, y por otro, la fuerza de inercia derivada del movimiento del objeto; o lo que es lo mismo: una aceleración igual y contraria a la que lleva dicho objeto. Pero resulta, «casualmente», que un objeto que describe una trayectoria de tiro parabólico se mueve en todo instante bajo el efecto de una única aceleración: la de la gravedad. Así que, desde el punto de vista de nuestro chorlito, la gravedad y la inercia (que es igual a la gravedad, pero de signo contrario) se suman para dar como resultado un hermoso cero mondo y lirondo. O, en otras palabras, tanto el objeto como el chorlito caen libremente, por lo que no hay fuerzas entre uno y otro y hay una sensación aparente de ingravidez (podemos imaginar a un humano dentro de un ascensor en caída libre, con el mismo efecto, aunque mucho más divertido de visualizar).


Trayectoria de un Vomit Comet

En el caso de un avión lleno de humanos u otros elementos no atornillados al suelo de la cabina, esto se traduce en una trayectoria casi como la de una montaña rusa. El avión sube con una inclinación de 45 grados y acelerando hasta que alcanza la altitud y velocidad necesarias para comenzar la parábola, sometiendo a todo lo que haya en su interior a una gravedad aparente de entre 2 y 2,5 g's. Cuando llega al inicio de la parábola deja de acelerar y comienzan el vuelo libre y la sensación de ingravidez, que dura sólo unos 25 segundos, ya que al final de la parábola el avión ha descendido mucho y es necesario remontar de nuevo. Y el ciclo comienza otra vez. En un vuelo de entrenamiento o investigación pueden hacerse entre 40 y 80 parábolas.



Así se rodaron, por ejemplo, las escenas de ingravidez de la película Apollo 13 (lo de llevarse un equipo de rodaje al espacio todavía sale demasiado caro, incluso para la gente de Hollywood). Y, cómo no, los humanos también han convertido esto en un negocio: la empresa americana Zero G ofrece vuelos en microgravedad por el módico precio de 5200 dólares, que incluyen también una simulación de la gravedad en Marte y en la Luna (a bordo del G-Force One, nada menos).


El físico Stephen Hawking a bordo del G-Force One

Y, para quien tenga recursos económicos limitados, está la ESA. Todos los años se organiza un concurso en el que se seleccionan experimentos para realizar en gravedad cero, diseñados por alumnos de distintas universidades, que son, por supuesto, quienes viajarán en el A300 Zero-G que la ESA utiliza para estas cosas y los pondrán en práctica, beneficiándose por la gorra de unos cuantos minutos de ingravidez. Por si hay algún interesado, las bases están aquí.


Barco pirata

Aunque, teniendo en cuenta que incluso esto último suele estar fuera del alcance de la mayoría (no todos los humanos son tan ocurrentes como los chorlitos), quizá la forma más sencilla (para un humano) de probar la ingravidez sea subir a una de esas atracciones de feria con forma de barco pirata, dentro de la jaula, y saltar agarrado a los barrotes justo cuando la jaula esté en el punto más alto y comience a descender. Que viene a ser la versión cutre del vuelo parabólico.


(Un ascensor en caída libre, como ya hemos comentado, es más eficaz en ese sentido, pero suele convertirse en una experiencia terminal, así que no se lo recomiendo a nadie.)



 
 

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2 comentarios:

tap dijo...

Hola: creo que encontrarán interesante mi "antigravity simulator". Soy un inventor argentino. Ver en youtube o en www.invenciones.com.ar

El que estuvo allí dijo...

Interesante atracción, pero la considero una estafa, la resultante de fuerzas del diferencial de masa del usuario no es nula, pues hay peso, fuerza centrífuga y rozamiento con el aire... no condiciones de microgravedad.

La fuerza centrífuga no anula la gravedad y de hecho cualquiera que haya estudiado algo de mecánica se da cuenta a simple vista que más simular un entorno de microgravedad (0G) simula uno de hipergravedad (varios G), vamos, como en Júpiter... además, el usuario percibiría mucho la rotación a pesar de la cabina gire, pues sus brazos y piernas serían impulsados hacia fuera en la dirección radial por la fuerza centrífuga.

En los parques de atracciones ya se puede experimentar la microgravedad en las torres de caída libre.