¿Por qué no hay gravedad en el espacio?

¡¡¡ ¿Quién dijo que no hay gravedad en el espacio? !!!

Agustín Talavera, ya que cobras a Quora por hacer mil preguntas (la mayoría muy bobas, por decirlo suavemente) por lo menos mira que la pregunta no esté repetida .… Exactamente la misma pregunta fue hecha y respondida por unas 6 personas hace meses … Copio abajo la respuesta que yo dí.

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¡¡ SÍ HAY gravedad en el espacio !!

Por supuesto que hay. La gravedad no se puede apagar ni apantallar. Es por eso que la Luna y muchos satélites están en órbita alrededor de la Tierra, además de asteroides, cometas y planetas (algunos muy lejanos) que giran alrededor del Sol.

Cuando un astronauta se mueve dentro de una nave espacial, parece que flotara sin gravedad, pero no es así. La confusión proviene de describir el movimiento desde lo que siente la persona que está dentro del sistema que está en órbita (que en Física se denomina “observador NO inercial”). Cuando el movimiento se describe sin caer, desde fuera, se observa que la nave y el astronauta “CAEN” JUNTOS por gravedad. En órbita, esta “caída” se produce en una trayectoria circular.

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En algunas películas, las escenas “sin gravedad” se hicieron cayendo en caída libre.

Por ejemplo, en Apollo 13 filmaron dentro de un avión dejándose caer. Los actores Tom Hanks, Kevin Bacon y Bill Paxton parecían flotar dentro “de la nave” (del avión en realidad), que realmente estaba cayendo (debido a la gravedad) junto con todos ellos.

Desde fuera se ve la caída libre debido a la existencia de gravedad, pero alguien que cae junto con ellos, los ve como flotando en el aire, como si no hubiera gravedad.

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Otra de las razones por las que a veces se escucha decir que “en el espacio no hay gravedad” es, por ejemplo, cuando se habla del problema para la salud de los astronautas de futuros viajes interplanetarios. Efectivamente, debido a “la falta de gravedad”, los viajeros sufren atrofia muscular y graves trastornos en el sistema inmunológico, en los huesos y en el corazón (con un gran porcentaje de irreversibilidad, es decir, daños permanentes).

El “peso” que deja de tener un astronauta en el espacio se debe a que la gravedad es muy débil cuando están lejos de un planeta, y la fuerza peso depende de la masa de ambos cuerpos. Como la masa de una persona es pequeña, su peso es pequeño también. Sin embargo eso no significa ausencia de gravedad. Gravedad hay. De hecho los planetas (que orbitan por la gravedad) están ubicados en órbitas donde un ser humano casi no tiene peso.

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Es interesante comentar también que los astronautas se entrenan “sin gravedad” en piscinas, bajo el agua, donde el empuje compensa el peso y parece que sobre los astronautas no hubiese efectos de la gravedad.

El gran volumen del traje con aparatos de respiración hace necesario el uso de pesos adicionales, para compensar la fuerza de empuje ascendente del agua.

No es lo mismo trabajar en el espacio vacío que en el agua, pero de todos modos ese entrenamiento les sirve mucho porque la gravedad sobre ellos ha sido compensada.

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Un hecho menos conocido en relación a “la falta de gravedad en el espacio” es que existen zonas pequeñas donde se anula la gravedad, debido a la superposición de fuerzas gravitacionales producidas por dos cuerpos. No es que no haya gravedad, sino que los campos gravitacionales se suman vectorialmente y se cancelan. “Hay gravedad nula” en realidad.

“Luigi” Lagrangia (1736–1813), nacido en Torino (ciudad que ahora pertenece a Italia) a quién se le conoce como Joseph-Louis Lagrange, abordó el problema de 3 cuerpos planteado por Newton. Demostró que para una masa pequeña entre dos grandes hay 5 puntos, ahora llamados “Puntos de Lagrange”, L1, L2, L3, L4 y L5, donde se anula la gravedad.

Así se comprendió mejor cómo se distribuyen los asteroides en nuestro Sistema Solar (muchos agrupados en L4 y L5). Pero por otro lado, gracias a la tesis doctoral de Robert W. Farquhar presentada en 1968 en la Universidad de Stanford, se han comenzado a utilizar (desde 1977) “órbitas sin gravedad” (“órbitas de halo”), para colocar sondas y telescopios espaciales.

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En cuanto a la ubicación de los puntos de Lagrange del sistema Sol-Tierra, están en el plano de la trayectoria de la Tierra. Todos giran con la Tierra, de modo que se mantienen siempre en casi la misma posición relativa, como si todo el conjunto (Sol-Tierra-L1-L2-L3-L4-L5) estuvieran estáticos.

Los tres primeros puntos están alineados con el Sol y la Tierra en este orden:

L3 — Sol — L1 — Tierra (con la Luna orbitando) — L2

con L3 sobre la trayectoria de la Tierra (en el lado opuesto exactamente), o sea a 150 millones de km del Sol (como la Tierra). L1 y L2 están a 1.5 millones de km de la Tierra, respectivamente más cerca y más lejos del Sol.

L4 y L5 están sobre la trayectoria de la Tierra, ubicados 60 grados adelantado y atrasado respectivamente, de la Tierra, formando una línea perpendicular a la anterior.

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En L1 se han colocado satélites para estudiar al Sol sin la interferencia de la Tierra, y otras misiones, como ISSE-3 Genesis, GGS WIND, SOHO, ACE, DSCOVR, . . .

En L2 se colocan satélites y telescopios que pueden operar sin la interferencia de la Luna ni el Sol. Algunas misiones en L2 son Herschel Space Observatory, Chang’e 2, WMAP, Planck, GAIA, … y en L1 y L2 del sistema Tierra-Luna, los primeros fueron ARTEMIS P1 y P2.

L3 se ha usado al menos en una película de ciencia ficción (Doppelgänger, conocida fuera de Europa como Journey to the Far Side of the Sun. Dir. Robert Parrish. 1969).

En la novela Time Odyssey 2: Sunstorm (“Odisea temporal 2: Tormenta solar”. A.C. Clarke y S. Baxter. 2005) seres extra-terrestres dejaron ‘ojos’ en L4 y L5 durante millones de años, para espiar la evolución en la Tierra y asegurarse que se cumplieran sus objetivos.

El primer artículo sobre la colonización del espacio utilizando los puntos de Lagrange lo publicó en 1974 el físico estadounidense G. K. O-Neill, y al año siguiente, H. K. Henson y C. Meinel fundaron la L5 Society para promocionar las ideas de colonización de O-Neill, en L4 y L5.

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Marzo 2019. jlgiordano@hotmail.com