Ingravidez

Astronauta en ingravidez realizando actividades extravehiculares

Se define ingravidez como el estado en el que un cuerpo tiene peso nulo. El motivo por el cual el peso se hace nulo es que la fuerza gravitatoria sea contrarrestada por la fuerza centrífuga (en un sistema de referencia solidario con el cuerpo) o por alguna fuerza de igual intensidad que el peso, pero que actúe en la dirección opuesta.

La ingravidez es la experiencia (de personas y objetos) durante la caída libre. Esta condición se llama también microgravedad. Ésta se experimenta comúnmente en las naves espaciales. La ingravidez representa una fuerza g cero, o peso aparente cero. La aceleración se debe sólo a la gravedad, en oposición a los casos donde actúan otras fuerzas, como:

• cuando uno está de pie sobre el suelo o sentado en una silla sobre el suelo, etc. (La gravedad es contrarrestada por la fuerza reactiva del piso.)
• volando en un avión (la gravedad es cancelada por la sustentación que proveen las alas).
• la reentrada en la atmósfera, aterrizando con un paracaídas: la gravedad es cancelada por la densidad de la atmósfera.
• durante una maniobra orbital en una nave espacial: el cohete provee el empuje.

La diferencia es que la gravedad actúa directamente sobre una persona y otras masas, mientras que las fuerzas como el empuje de un cohete o el frenado atmosférico actúan primero sobre el vehículo, y a través del vehículo sobre la persona. En el primer caso la persona y el piso del vehículo se aprietan uno contra otro, en los otros casos no. Lo que experimentamos como peso no es realmente la fuerza de la gravedad (aunque esa es la definición técnica de peso) sino la reacción normal del piso (o cualquier superficie con la que estemos en contacto) que contrarresta la fuerza de la gravedad.

Cuando estamos en un avión, las alas de éste generan una sustentación. Entonces el piso del avión impide que caigamos hacia la masa del planeta (que genera la fuerza gravitatoria). Pero si estando dentro del avión cayéramos en caída libre, dejaríamos de experimentar esa conocida sensación de peso (el piso oprimiendo nuestros zapatos hacia arriba). La fuerza de gravedad sigue empujando nuestro cuerpo hacia abajo, pero el avión no la estaría contrarrestando, sino que caería junto con nosotros. Este es el principio que se utiliza en los aviones de experimentación gravitatoria, que se utiliza para que los astronautas se acostumbren a la ausencia de gravedad.

Cuando estamos de pie sobre el piso, cada sección horizontal de nuestro cuerpo no soporta el mismo peso. No sólo experimenta la fuerza debida a la gravedad sobre él, sino también el peso de todas las porciones que quedan por encima. Parte de la sensación de peso, entonces, es realmente la experiencia de una presión gradual dentro de nuestro cuerpo.

Cuando estamos de pie sobre nuestro planeta, éste ejerce una fuerza igual y opuesta a la fuerza de gravedad que nos empuja hacia el centro del planeta. Lo que percibimos como peso es justamente la fuerza con el planeta sobre nuestros pies. En cambio cuando un astronauta está en una nave espacial orbitando alrededor de la Tierra, la única fuerza que actúa sobre él es la de la gravedad (y además muy disminuida). La microgravedad es el estado en el cual la única fuerza que actúa sobre un cuerpo es la gravedad. Ese estado se logra durante una caída libre (en un precipicio, por ejemplo) o en una órbita alrededor de un planeta (como la órbita de las estaciones espaciales), que es una especie de caída perpetua.

Ingravidez en el espacio

Combustión como se observa en la Tierra (izquierda) y en estado de ingravidez (derecha).

El peso, fuerza con que un astro atrae a un vehículo espacial, es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia y, consiguientemente, disminuye con rapidez cuando el aparato se aleja de aquél: al doblar la distancia a su centro, la atracción es cuatro veces menor (2² veces); al triplicar la misma, la atracción es 9 veces menor (3² veces), etc. Sin embargo, ésa no es la razón de que los astronautas y los objetos se encuentren en estado de ingravidez. En el caso de un satélite artificial no existe el menor peso aparente, porque la atracción que ejerce el astro sobre el vehículo y su contenido es rigurosamente contrarrestada por la fuerza centrífuga que actúa sobre éste por su trayectoria curva. Como la acción de ambas fuerzas se ejerce idénticamente sobre la cabina y sobre su contenido, estos últimos describen en el espacio la misma trayectoria y con igual velocidad: no existe por consiguiente ninguna razón para que los astronautas o las cosas ejerzan una presión sobre el piso de la cabina. Lo mismo ocurriría con el ocupante de un ascensor si se rompiera el cable y si no existiera ningún roce de la cabina con el aire ni con las guías.

Así, en el interior de una astronave en vuelo balístico (o sea, con los motores parados), los objetos carecen de peso y, en el caso de ser abandonados en el aire, permanecen en él como un cuerpo que flotase entre dos aguas. De ahí la desaparición de la noción física de arriba y abajo. Los líquidos no se vierten al poner los recipientes boca abajo. Todo gesto brusco, como un simple estornudo, provoca un movimiento por reacción. El aire caliente no es más ligero que el aire frío, y por lo tanto no existe circulación natural por convección, por lo que ésta debe producirse artificialmente mediante ventiladores.

Efectos en el organismo

La astronauta Marsha Ivins experimentando ingravidez durante una misión espacial.

Las funciones fisiológicas apenas son perturbadas por el estado de ingravidez. El sentido de la orientación puede ser afectado, ya que en el suelo lo rige el peso de los otolitos (minúsculos depósitos cálcicos que se hallan inmersos en el humor que llena los canales semicirculares del oído interno). Al no pasar los otolitos, se producen vértigos, náuseas y otros trastornos que no son sino los de un mareo común. De todos modos, los astronautas se hallan sometidos a un entrenamiento apropiado que les preserva de tales molestias. Una consecuencia, no aparente, de la ingravidez es una leve atrofia muscular y la desmineralización o pérdida de materia ósea por el esqueleto al cabo de una estancia prolongada en el espacio.

En el programa de todos los vuelos del hombre en el espacio exterior figuran experimentos biológicos que se efectúan mediante observaciones personales o con animales de laboratorio. También existen satélites biológicos especialmente lanzados para estudiar todos los problemas relativos al comportamiento de los organismos en estado de ingravidez y sometidos a las radiaciones cósmicas.

Los principales efectos del cuerpo humano a la ingravidez o a la microgravedad son:

1. ) Síndrome de adaptación al espacio o enfermedad del espacio. Malestar que ocurre en diferente medida según cada organismo humano y sólo se manifiesta dentro del primer día en ingravidez. Rara vez sucede por dos días y los casos de tres o más son nulos. Se manifiesta por mareos y vómito así como debilitamiento general. Se usó la escapolamina con poco éxito, más ahora se usa la prometazina con muchos mejores resultados.
2. )

   

   Efectos de la microgravedad en la distribución de fluidos en el cuerpo humano.

   Desplazamiento de líquidos hacia la parte superior del cuerpo. Los líquidos se desplazan hacia el tórax y la cabeza originando hinchazón y con sensación de pulsaciones en el cuello, obstrucción nasal y adelgazamiento de las extremidades inferiores y de la cintura. Este efecto provoca intolerancia ortostática al regresar a la Tierra, es decir, dificultad para estar de pie. El problema se alivia bebiendo un litro de solución salina antes de regresar a condiciones de gravedad normal.
3. ) Descondicionamiento cardiovascular y pérdida de glóbulos rojos. El corazón reduce su trabajo debido a la reducción de líquidos en el cuerpo que es de aproximadamente 10%. Así mismo disminuyen los glóbulos rojos por causas aún no comprendidas. Este efecto no afecta en la práctica a los astronautas y desaparece luego de varias semanas en la Tierra.
4. ) Descondicionamiento muscular. Debido a la falta de gravedad los músculos tienden a perder masa ya que ni las piernas tienen que cargar el peso del cuerpo como comúnmente lo hace, además la mayoría de los demás músculos requieren sólo una ínfima parte de su energía para mover el cuerpo humano, ya que el peso de las extremidades y cabeza desaparece quedando sólo la inercia. Este efecto se remedia con la realización de ejercicio durante todo el tiempo de ingravidez. Los rusos han acoplado es sus trajes espaciales para misiones prolongadas unos tirantes que comprimen el cuerpo de los hombros los pies originando a los músculos del cuerpo una fuerza contra la que deben oponerse.
5. ) Deterioro óseo. En estancias largas los huesos se descalcifican. Este efecto no es reversible y es uno de los más serios. El ejercicio no ha reflejado mejoría en este problema.

Véase también

• Astronáutica
• Fuerza G
• Gravitación
• Peso

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre [[commons:

Category:Weightlessness (zero gravity)|Ingravidez]].

• Exploration.grc.Nasa.gov (estudio de la NASA acerca de la ingravidez).
• olivierpascaud.com (ingravidez en los viajes a bordo del Airbus A300 Zero-G).
• microgravityuniversity.jsc.nasa.gov (NASA Microgravity University).
• ManiacWorld.com vídeos de simulación de condiciones aeroespaciales en aviones de la NASA).