«En el espacio no hay gravedad»

Las imágenes son inconfundibles: astronautas dando volteretas, gotas de agua convertidas en esferas temblorosas, bolígrafos que se quedan quietos en el aire. Si todo flota, parece evidente que allí arriba no hay gravedad. Pero hagamos una cuenta rápida. La Estación Espacial Internacional orbita a unos 400 km de altura. La Tierra tiene 6 378 km de radio. Cuatrocientos kilómetros, para la Tierra, es como la cáscara para una naranja. ¿De verdad la gravedad desaparece en tan poco espacio?

La cuenta

No. La gravedad de Newton disminuye con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra, no a su superficie. En el suelo estás a 6 378 km del centro; en la Estación, a 6 778 km. La relación entre ambas distancias es 1.063, y su cuadrado, 1.13. Así que la gravedad en la Estación es $1/1.13 \approx 0.885$ veces la del suelo: un 88.5 %. La NASA da la misma cifra (88.8 % a 250 millas). Un astronauta de 70 kg en la Estación sigue siendo atraído hacia la Tierra con una fuerza equivalente a unos 62 kg en el suelo. Eso no es «sin gravedad». Es casi toda la gravedad.

Para que la gravedad terrestre cayera a la mitad habría que subir a 2 640 km; para que bajara al 1 %, a 57 000 km, más allá de los satélites geoestacionarios. Y aun en la Luna, a 384 000 km, la gravedad de la Tierra sigue actuando: es lo que mantiene a la Luna en órbita. Si la gravedad «se acabara» en el espacio, la Luna saldría despedida en línea recta.

Entonces, ¿por qué flotan?

Porque están cayendo. Y la Estación también. Y todo lo que hay dentro. Caen juntos, con la misma aceleración, y cuando todo cae a la vez nada aprieta contra nada: los pies no presionan el suelo, el bolígrafo no presiona la mano. Esa sensación de «no pesar» es la caída libre.

Lo puedes experimentar sin salir del planeta. En un ascensor que empieza a bajar sientes que el estómago se te sube: durante una fracción de segundo pesas menos. Si el cable se cortara (y no hubiera frenos de emergencia), tú y el ascensor caeríais juntos y flotarías dentro de él hasta el final. Las agencias espaciales entrenan así a los astronautas: en aviones que describen arcos de caída libre de unos 25 segundos, y en torres de caída donde los experimentos caen varios segundos al vacío.

La Estación Espacial lleva eso al límite: cae continuamente, pero va tan rápido de lado (28 000 km/h) que, mientras cae, la Tierra se curva debajo de ella y nunca llega al suelo. Cae alrededor de la Tierra. Por eso la gravedad que sienten los astronautas no es cero sino casi cero: los científicos la llaman microgravedad, no «gravedad cero».

La ecuación clave

La gravedad a una distancia $r$ del centro de la Tierra, comparada con la de la superficie $g_0$, es

con $R$ el radio terrestre. En palabras: si doblas la distancia al centro, la gravedad se reduce a la cuarta parte; si la triplicas, a la novena. En la Estación, $r$ es solo un 6 % mayor que $R$, así que la gravedad apenas cae un 11 %. Lo que flota no es un cuerpo sin gravedad: es un cuerpo que ya no tiene nada que lo sostenga.

El pensamiento más feliz de Einstein

En 1907, Albert Einstein, sentado en la oficina de patentes de Berna, tuvo una idea que más tarde llamó «el pensamiento más feliz de mi vida»: una persona que cae desde un tejado no siente su propio peso. Mientras cae, todo lo que lleve consigo cae con ella, y en su entorno inmediato es como si la gravedad no existiera. Esa observación aparentemente trivial fue la semilla de la relatividad general: la gravedad y la caída libre son, localmente, indistinguibles. Los astronautas de la Estación viven dentro de esa idea veinticuatro horas al día.

¿Cómo lo sabemos?

Que la gravedad no desaparece en órbita no es una interpretación: es lo que mantiene allí a la Estación. Si no hubiera gravedad a 400 km, la Estación se alejaría en línea recta a 28 000 km/h y la perderíamos en minutos. Que pase sobre Colombia varias veces al día, en el momento exacto que predicen las efemérides, es la prueba de que la Tierra tira de ella con casi toda su fuerza.

Y la microgravedad no es perfecta: el rozamiento del aire residual, el ligero cambio de gravedad entre un extremo y otro de la Estación (que mide 109 m) y los propios movimientos de la tripulación producen aceleraciones de alrededor de una millonésima de $g$. De ahí el prefijo «micro». Los experimentos de cristalización, combustión o fluidos que se hacen allí aprovechan justamente esa ausencia de peso, no una ausencia de gravedad.

Para llevar

• En la Estación Espacial, a 400 km, la gravedad es el 88 % de la del suelo. No desaparece: decrece con el cuadrado de la distancia al centro de la Tierra.
• Los astronautas flotan porque están en caída libre: ellos y la Estación caen juntos, alrededor de la Tierra.
• La misma gravedad mantiene en órbita a la Luna, a 384 000 km.
• El término correcto es microgravedad, no «gravedad cero».

Cómo se cae alrededor de la Tierra sin tocarla: ¿Por qué no caen los satélites?. Las cuentas de la gravedad con la altura: Gravitación y satélites. Para los más pequeños, cuánto pesarías en otros mundos: ¿Cuánto pesarías en Marte?.