La gravedad artificial en el espacio es la variación de la gravedad natural (fuerza G) de forma artificial, especialmente en el espacio, pero del mismo modo en la Tierra. Esto puede conseguirse en la práctica utilizando desiguales fuerzas, esencialmente la fuerza centrifuga y la rapidez lineal.
Asimismo, se trata de una tecnología necesaria para la persistencia humana en el universo, a través de estaciones celestes o ambientes espaciales. En este momento, la astrofísica y la ingeniería aeroespacial inquieren y despliegan nuevos métodos para la reproducción y manejo de estos campos gravitacionales.
A lo largo de la historia se han presentado numerosas técnicas para crear gravedad artificial, igual que ha pasado igualmente en el campo de la ciencia ficción donde, en ambos casos, se han pretendido utilizar tanto fuerzas reales como fuerzas artificiales. No obstante, en la práctica, los estudios en el espacio exterior de gravedad artificial para uso humano aún no se han llegado a realizar, especialmente debido al hecho de que se solicita de naves celestes de grandes extensiones que pudiesen acceder la rotación suficiente para suministrar la prontitud centrípeta necesaria.
Técnicas de generación de gravedad artificial en el espacio
La gravedad artificial en el espacio puede ser representada de numerosas formas:
Rotación
Una nave en rotación causará la sensación de gravedad dentro de su morrión. La rotación traslada cualquier cuerpo del interior de la nave hacia sus paredes, dando el aspecto de un brío gravitacional encaminado hacia el exterior. El «brío», a menudo acreditado como fuerza centrífuga es en realidad una expresión de los entes dentro de la nave pretendiendo viajar en línea recta debido a la apatía.
Las paredes de la nave suministran la fuerza centrípeta solicitada para que los cuerpos anden en un círculo (si extendiesen en línea recta dejarían los límites de la nave). Así, la gravedad apreciada por los objetos es una simple resistencia de fuerza del objeto sobre los muros protestando con la fuerza centrípeta de la pared sobre el cuerpo, conforme con la tercera ley de Newton.
En este sentido, desde el punto de vista de la humanidad que rota en el entorno, la gravedad artificial en el espacio por rotación se procede en algunos semblantes de la misma forma que la gravedad normal pero posee los siguientes bienes:
Fuerza centrífuga
Al inverso que la gravedad real, la cual estimula hacia un centro, esta pseudo-fuerza en giro suministra una ‘gravedad’ rotacional que excita fuera del eje de rotación. Los niveles de gravedad artificial varían justamente con la distancia desde el centro de traslación. Con un radio de giro pequeño, la suma de gravedad apreciada sobre la cabeza sería elocuentemente desigual del monto sentido en los pies.
Esto podría crear movimiento y cambios embarazosos en el estado del cuerpo. De acuerdo con la física implicada, las rotaciones más pausadas o con un radio de rotación más grande domarían o excluirían este inconveniente, por la tercera ley de Newton.
El efecto Coriolis
Este da una fuerza aparente que procede sobre los objetos que se agitan con relación a un marco de relato de rotación. Esta fuerza supuesta procede en ángulo recto con el meneo y el eje de rotación y tiende a curvar el movimiento en el sentido opuesto al giro del ambiente. Si un astronauta dentro de una situación de gravedad artificial que gira se menea hacia o desde el eje de rotación, apreciará una fuerza de estimule hacia o lejos de la dirección de giro.
Estas fuerzas ejecutan sobre el oído interno y puede originar mareos, náuseas y confusión. Alargar el periodo de giro (velocidad de traslación más lenta) somete la fuerza de Coriolis y sus consecuencias. En general, se funde que en 2 rpm o menos, no hay efectos hostiles procedidos de las fuerzas de Coriolis; a tasas más altas, algunas personas pueden educarse a ella y otros no; pero a tasas principales a 7 rpm pocas personas pueden adiestrarse.
Todavía no se sabe si las extensas exhibiciones a altos niveles de fuerzas de Coriolis aumentan la propensión a su ajuste. Los efectos de incitación de náuseas por el efecto Coriolis igualmente pueden aminorarse circunscribiendo el movimiento de la cabeza.
La ciencia a raíz de la gravedad artificial en el espacio que surge en las películas de ciencia-ficción
¿Qué se requiere para fingir gravedad de forma artificial en el espacio? Cualquiera que haya percibido un poco de cine argumentará que basta con elaborar una nave que gire sobre sí misma para que la fuerza concéntrico sea semejante a la de la gravedad. La respuesta es hipotéticamente correcta, pero hacer realidad ese propósito es algo muy diferente.
La idea de estaciones celestes en forma de rueda que ruedan para que sus dotaciones puedan persistir adheridos al suelo en lugar de flotar no es nueva. La hemos notado en decenas de películas desde 2001: A Space Odyssey hasta The Martian. En los años 60, la NASA elaboró un farsante gigantesco para tratar de experimentar si la fuerza centrífuga excitada por el giro de un objeto podía utilizarse para fingir gravedad dentro de ese objeto. Los efectos fueron efectivos, pero nunca se ha obtenido a fabricar una nave así. ¿Por qué?
La razón es meramente práctica. Para edificar una estación cósmica así hace falta una suma desarreglada de haciendas y capital.
La primera dificultad es el gigantesco de la estación. En el caso que nos invade, la fuerza centrífuga es igual al diámetro a la velocidad de giro, y las naves celestes de este tipo que vemos en el cine no se inquietan mucho de cálculos. En 2001: A space Odyssey, por poner un ejemplo, la estación galáctica posee un diámetro de 300 metros y gira a una prontitud acercada de 1rpm. Esa disposición apenas basta para fingir la gravedad lunar, que es 1/6 de la terrestre. Para aparentar una gravedad como la de la extensión de la Tierra tendría que rodar a 2,4rpm.
Si la nave gozara de un tamaño más sensato (25 metros de radio), tendría que rodar a 6rpm, lo que posiblemente sería poco práctico para ejecutar ensayos y despistaría a los navegantes espaciales. Al mismo tiempo, la gravedad depende del trayecto al centro de giro. En una estación tan chica, la gravedad descubierta en los pies de una persona sería desigual a la observada en la cabeza. Volviendo a la ISS, en realidad parte de la gracia de nuestra real estación en espacio es que permite notar con microgravedad.
Concluyentemente, para que finja la gravedad de forma eficaz, una estación celeste debe ser muy magna, y solo poner en órbita los bastos para edificarla es increíblemente caro. Poner en órbita un kilo de peso en uno de los existentes cohetes Falcon 9 de SpaceX cuesta 2700 dólares. Cuando la sociedad emprenda a maniobrar su nueva diferencia cargada del Falcon 9, ese precio se someterá a 1.650 dólares por cada kilo de carga.
Probablemente el precio se pueda cortar el día que seamos idóneos de extraer metales de los asteroides que emergen en el Sistema Solar y procesarlos en el cosmos. Inclusive entonces, edificar constituyes de 60 kilómetros de diámetro como la estación de la película Elyssium serán todo un reto de industria. Extraordinario por si quieres conocer la gravedad artificial en el espacio .