¿Por qué flotan los astronautas en la Estación Espacial?

Dicho de otra manera: muchas personas creen que en el espacio no hay gravedad y prueba de ello es ver a los astronautas flotando. Sin embargo, Newton nos dice que no es cierto, si bien ellos están más lejos de la tierra que nosotros, tampoco están tan lejos como para no sentir gravedad.

La clave está en un detalle: la Estación Espacial está orbitando la Tierra, se mueve alrededor del planeta. En otras palabras, la Estación está en caída libre hacia la Tierra. Podría parecer que eso no tiene mucho sentido, pues la Estación no cae, sino que está allá arriba orbitando. A menos que... ¿orbitar sea lo mismo que caer libremente? La respuesta corta: sí, lo es.

En nuestra mente, cuando algo cae, está perdiendo altura hasta que choca con la tierra. La superficie del planeta detiene la caída. Ahora bien, ¿qué tal si el objeto tiene la velocidad necesaria para esquivar la superficie de la Tierra y continuar cayendo por siempre? Pues eso es justamente lo que hace la Estación Espacial, tiene la velocidad adecuada para esquivar el planeta y no chocar con él.

Newton imaginó esa situación. Supongamos que se coloca un cañón en lo alto de una montaña y se dispara en perfecta dirección horizontal. Mientras mayor sea la velocidad de la bala, más grande será la distancia recorrida antes de caer a tierra. Sin embargo, existe una velocidad más allá de la cual, la bala no toca de nuevo la superficie del planeta. Este es justamente el caso de todos los satélites que orbitan la Tierra, incluyendo la Luna y por supuesto, la Estación Espacial.

Ya que establecimos que orbitar es lo mismo que caer libremente, vayamos al verdadero punto clave: los astronautas en la Estación Espacial flotan porque la caída libre anula la gravedad. En nuestros tiempos esto es un hecho comprobado. Pero la primera vez que a alguien se le ocurrió esa fantástica y poderosa idea no era más que un experimento mental. Esa persona fue Albert Einstein y el resultado de sus ideas formuladas con matemáticas es la teoría de la relatividad general: una teoría sobre la gravedad que explicaba todo lo que Newton dijo y mucho más.

Resulta un tanto intuitivo pensar que si estamos en un elevador y de pronto (muy desafortunadamente) el cable que lo sostiene se rompe, empezamos a caer libremente. La gravedad desaparece y todos los objetos dentro del elevador simplemente quedan flotando. Esta situación describe el llamado principio de equivalencia, es decir, una caída acelerada (libre) neutraliza la gravedad. De la misma forma se puede crear gravedad artificial acelerando un objeto. Gravedad y aceleración son equivalentes.

No hay que ir al espacio para comprobar que el principio de equivalencia funciona. Este video de Physics Girl nos muestra que la llama de una vela en caída libre se vuelve esférica, tal como sucede en la Estación Espacial.

Son las mismas leyes de la física para la Estación Espacial que para una caja cayendo de un puente. Eso, para un científico, es belleza de la más pura.

Así que ya lo saben, si están cerca de un objeto masivo como la Tierra, por supuesto que sí hay gravedad en el espacio, es el hecho de caer libremente que hace que su efecto desaparezca.