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José María Rebés

Simulación de gravedad cero: cayendo sin caer

 Fecha y hora de inicio
 
27/05/2013 16:13:30
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Una de esas experiencias que muchos desearían poder vivir, y muchos odiarían tener que experimentar, es la caída libre. Y puesto que en este foro hablamos de aviones hay que entender que nos referimos a la llamada simulación de microgravedad o simulación de gravedad cero, términos algo equívocos para describir lo que en realidad se experimenta: una caída libre hacia la Tierra desde una altura importante, mientras el aparato en el que se viaja cae a la misma velocidad. De todos es conocido el obligado paso por estas experiencias de los aspirantes a astronautas-cosmonautas.

https://www.youtube.com/watch?v=N6ZJnIJRUCI

El proceso para conseguir una de estas situaciones es bien simple: un avión, cuya cabina de pasajeros está prácticamente vacía de objetos y sin ventanillas, cae desde una cierta altura y con un determinado ángulo de picado, de tal forma que quienes están en su interior, si no van bien ligados, como los pilotos, sentirán que no caen (puesto que caen a la misma velocidad que su entorno, que es el interior del avión) al no haber referencias visuales que confirmen la caída. Al igual que en la caída libre de un paracaidista, los giros durante la caída y cualquier movimiento del cuerpo siguen unas leyes muy sencillas de conservación del momento y de la inercia, lo que permite divertidos juegos mientras se tiene la sensación de flotación en el vacío. Pero solo es una sensación. Se está cayendo atraídos por ese planeta que nos alberga.

El tipo de vuelo realizado durante los ciclos de experimentación de la caída libre se denomina "vuelo parabólico", el mismo tipo de vuelo que realiza una bala, un proyectil lanzado por un cañón. La sensación de caída libre no se produce por caída vertical, puesto que el avión no adquiere más de 45ª de inclinación en el descenso. Pero la componente de la fuerza horizontal, generada por la inercia del avance con respecto a tierra, produce una caída libre en ese ángulo, como le sucede a una bala. Así, tanto el avión como las personas que caen libremente en su interior siguen una trayectoria idéntica y libre de caída.

Por la misma razón los astronautas a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), o de cualquier nave orbitadora de las utilizadas desde el inicio de la era espacial, sienten una sensación de ausencia de gravedad, que no es real. Cualquiera de esas órbitas está demasiado cercana a la Tierra como para que se dejen de apreciar los efectos de su atracción: la atracción a nivel del mar es un valor muy conocido de 9.81 m/s2 (metros/segundo al cuadrado) mientras que a 300 km de altitud es de 9.37 m/s2. Entonces ¿qué es lo que les pasa a los astronautas? ¡Pues que caen hacia la Tierra a la misma velocidad y con la misma trayectoria que la nave en la que se encuentran! Un transbordador en órbita está en realidad cayendo permanentemente, aunque mantenga su altitud con respecto a la Tierra. Parece un contrasentido, ¡la aeronave cae pero mantiene su altitud! Efectivamente, eso sucede porque el punto de la Tierra sobre el que se encuentra la aeronave también cae, gira en realidad, en el mismo sentido y con la misma velocidad con la que cae la aeronave. Así pues tenemos los dos mismos componentes que en un avión realizando simulaciones en caída libre: caída del aparato y caída de los que van en su interior, a la misma velocidad y con la misma trayectoria. Pero no existe microgravedad ni en la ISS ni en el transbordador. [En realidad se necesitan pequeños aportes de energía para mantener la altitud, al igual que en el caso de los satélites geoestacionarios.]

Para realizar estas pruebas los aviones destinados a ellas realizan decenas de ciclos de ascenso con una inclinación en torno a 45º, que producen una sensación de hipergravedad, y descensos picando también más o menos a 45º. La fase de descenso no es mayor de 25 segundos, pasados los cuales el avión ha vuelto a estabilizar en horizontal su vuelo, para reiniciar un nuevo ascenso y su posterior descenso. Cada vuelo puede constar de un total de 40 a 60 ciclos de ascenso-descenso, o de unos 20 en el caso de vuelos de turistas o estudiantes.

La NASA utilizó para estos vuelos durante años el Boeing KC-135A, un avión que al igual que su equivalente comercial, el Boeing 707, deriva del Boeing 367-80. Se le conoce coloquialmente como el "cometa del vómito", algo con lo que explicar la sensación de mal de altura que muchos padecen en esos 25 segundos de caída libre. Un veterano piloto de estos vuelos, y director del Programa de Investigación de Gravedad Reducida, John Yaniec, decía: "un número importante de viajeros que suben por primera vez a uno de estos vuelos experimenta mal de altura. No he llevado estadísticas, pero estoy seguro de que un tercio se sienten terriblemente enfermos, un tercio moderadamente enfermos y el resto no se sienten enfermos". La ansiedad juega un papel muy importante en ello. Prosigue: "es algo fuera de lo corriente, y el miedo a lo desconocido tiene mucha influencia".

La sensación de enfermedad proviene principalmente del oído. El sistema vestibular, localizado en el oído interno, contiene órganos que miden el movimiento tridimensional de la cabeza en el espacio, una medida necesaria para mantener el equilibrio del cuerpo y para permitir que la vista pueda mantenerse fija en objetos mientras la cabeza se mueve. Los canales semicirculares detectan la velocidad angular de la cabeza, y los otolitos detectan los movimientos de caída, la gravedad, en definitiva. Los experimentos de caída libre pueden producir una percepción sensorial no armónica, donde la vista informa de ausencia de caída pero el oído informa acerca de una caída continua. Esa diferencia sensitiva es la que produce el mareo. ¡No queda muy lejos del mareo a bordo de un barco!

El último KC-135A de la NASA realizó su último vuelo el 29 de Octubre de 2004, para pasar después a una exposición del Museo Pima Air & Space, en Ticson, Arizona. Actualmente la NASA utiliza los servicios de la empresa Zero Gravity Corporation (http://www.gozerog.com/ ). Esta empresa utiliza un avión derivado de un Boeing 727-200, conocido como el "G-Force One". Por casi 5000 dólares más impuestos te llevan a un paseo por la caída libre.

En Europa la ESA utiliza un Airbus A300 conocido como Zero-G para ese tipo de vuelos. Véase http://www.esa.int/Our_Activities/Human_...earch/Airbus_A300_Zero-G_Characteristics

Espero haberos entretenido, ¡pero no mareado! Saludos,

José María
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