Microgravedad: Definición y características ¿Cómo funciona el fuego en el espacio?

¿Qué es la Microgravedad?

La microgravedad es la apariencia de la ingravidez, por lo tanto, la microgravedad a veces se denomina ingravidez. La microgravedad también se conoce como gravedad cero, pero ese término no es del todo correcto. Debido a que todos los objetos ejercen gravedad sobre todos los demás objetos, incluso objetos tan separados como diferentes estrellas en el universo, no existe la ausencia total de gravedad, solo una cantidad insignificante de gravedad. La microgravedad generalmente se encuentra en situaciones en las que todo cae al mismo ritmo. Por ejemplo, si alguien estuviera en un ascensor con cables que se rompieran, experimentaría microgravedad hasta que el ascensor tocara el suelo. En otras palabras, si estuvieran parados en una báscula mientras el ascensor aceleraba hacia la Tierra, la báscula marcaría cero o muy cerca de cero aunque la masa de la persona no hubiera cambiado.

Creación en microgravedad

Cuando las personas o los objetos están en caída libre, caen únicamente en función de la gravedad. En otras palabras, no están sujetos a otras fuerzas como la resistencia del aire. Esto crea una sensación de ingravidez cuando todo en el marco de referencia está en caída libre (ver Figura 1). Por ejemplo, si un astronauta en la Estación Espacial Internacional (o ISS para abreviar) sostiene una herramienta y luego la suelta, la herramienta no caerá al suelo como lo haría en la Tierra. Más bien, parecerá flotar frente al astronauta. Sin embargo, el astronauta y la herramienta no están estacionarios. Más bien, ambos están acelerando hacia la Tierra al mismo ritmo.

Figura 1: Astronautas en microgravedad.

La NASA crea ráfagas cortas de microgravedad mediante el uso de torres de caída (que son como atracciones de parque de diversiones de caída libre con maquinaria especializada) y aviones que vuelan en patrones parabólicos. Cualquiera o cualquier cosa en el avión estará en microgravedad durante 20-30 segundos cerca del vértice de cada parábola invertida. De manera similar, alguien puede experimentar la microgravedad cuando sube por una gran montaña rusa o cuando viaja en caída libre.

Efectos de microgravedad

La microgravedad afecta a los astronautas de diversas formas. Los efectos de la microgravedad en el cuerpo humano incluyen:

• Mareo por movimiento espacial: el oído interno depende de la gravedad para la propiocepción (detectar la posición de uno en el espacio tridimensional). Sin gravedad, este sentido se perturba.
• Efectos musculoesqueléticos: tener que trabajar contra la gravedad proporciona a los músculos y huesos una especie de entrenamiento. Sin este entrenamiento, se vuelven más débiles.
• Efectos cardiovasculares: así como los músculos esqueléticos no tienen que trabajar tanto en ausencia de gravedad, el corazón tampoco tiene que trabajar tanto, ya que ya no está bombeando sangre contra la gravedad. Esto conduce a la intolerancia ortostática (la incapacidad de permanecer en una posición erguida sin sentirse enfermo).
• Un balance de calcio negativo: esto resulta en la pérdida ósea.
• Cambios en la distribución de líquidos: esto da como resultado una disminución del volumen plasmático.

Aplicaciones de la Microgravedad

La NASA estudia la microgravedad no solo para proteger a sus astronautas contra problemas de salud, sino también porque la microgravedad tiene implicaciones abióticas. Las aplicaciones de la microgravedad incluyen:

• Los materiales, incluidos el metal y el estireno, pueden formar esferas muy uniformes, ya que la gravedad no distorsiona sus formas.
• Los cristales crecen más perfectamente. Por lo tanto, la microgravedad se puede utilizar para producir cristales de alta calidad.
• El engrosamiento de las suspensiones puede ocurrir sin aglomeración (agrupamiento) de las partículas suspendidas debido a la falta de flotabilidad y convección que ocurriría con la gravedad normal.

¿Cómo funciona el fuego en el espacio?

La microgravedad también afecta al fuego. ¿Puede el fuego arder en el espacio? La respuesta es «no» en el contexto del espacio vacío, pero «sí» en un lugar oxigenado como la ISS. El fuego es el resultado de la combustión, que es una reacción redox rápida en la que el combustible se quema en presencia de oxígeno (o, rara vez, una molécula diferente capaz de oxidar el combustible). La llama se apagará sin suficiente oxígeno u otro oxidante para mantenerla encendida. En el vacío del espacio, no hay oxígeno para sostener una llama. En la ISS, hay mucho oxígeno. La forma de los incendios en microgravedad es diferente de la forma de las llamas en la Tierra. Los incendios en microgravedad son esféricos, mientras que en la Tierra tienen forma de lágrima.

Efecto de la gravedad sobre el fuego en el espacio

Para repasar: ¿El fuego es afectado por la gravedad? Sí. Cuando arde un fuego en la Tierra, el aire más caliente sube porque es menos denso, y el aire más frío se hunde porque es más denso. A medida que el aire más caliente asciende, atrae más aire detrás de él en una columna, lo que da como resultado la forma de lágrima del fuego en la Tierra. Esta separación del aire por densidad no se produce sin la gravedad. Entonces, el fuego en el espacio no tiene forma de lágrima. Más bien, es esférico porque arde por igual en todas las direcciones, ya que el aire caliente no se eleva por encima del aire frío en el espacio. Consulte la Figura 2 para ver una imagen de una llama en la ISS.

Figura 2: Quemando una muestra de combustible en microgravedad.

Quema de velas en el espacio

Las mechas de las velas suelen estar hechas de algodón, del cual la gran mayoría es celulosa (C12H22O11). Primero, las moléculas de celulosa se vaporizan por calor. Luego reaccionan con el oxígeno. En la Tierra, la combustión de la celulosa es: C12H22O11 + 12O2 –> 12CO 2 + 11H2O. Algunas de las piezas vaporizadas de la mecha también producen hidrocarburos aromáticos policíclicos, que luego se convierten en hollín. Entonces, en la Tierra, encender una vela produce dióxido de carbono, vapor de agua y hollín. Como se ve en la reacción impresa arriba, el oxígeno gaseoso es un reactivo. Sin embargo, no hay oxígeno en el vacío del espacio, por lo que las reacciones de combustión no pueden ocurrir en el espacio vacío (una estrella puede parecer una llama en el espacio, pero las estrellas llevan a cabo reacciones nucleares, no reacciones de combustión). Por lo tanto, una vela en el espacio no arderá a menos que esté en un contenedor oxigenado artificialmente como la ISS. A diferencia del espacio vacío, un área cerrada como la ISS puede tener suficiente oxígeno gaseoso para que se produzca la combustión. Entonces, las velas en la ISS se queman, aunque con formas de llama diferentes a las que tienen las velas en la Tierra. Además, el fuego en el espacio puede arder a temperaturas mucho más bajas que el fuego en la Tierra. Esto se llama fuego frío o llamas frías. Las llamas frías no solo arden a temperaturas mucho más bajas, sino que también producen diferentes productos. En lugar de dióxido de carbono y vapor de agua, producen monóxido de carbono y formaldehído.

Resumen de la lección

La microgravedad es la apariencia de la ingravidez. La microgravedad existe donde hay una cantidad insignificante de gravedad o donde los objetos están en caída libre, lo que significa que un objeto está acelerando solo debido a la gravedad y no a otras fuerzas, como en la Estación Espacial Internacional (ISS). Se pueden crear períodos cortos de microgravedad con juegos mecánicos y equipos de la NASA. La microgravedad afecta al cuerpo humano de diversas formas y también afecta a cosas no vivas como los cristales y el fuego. El fuego requiere una reacción de combustión, lo que significa quemar algo en presencia de oxígeno gaseoso (o una molécula similar que pueda desempeñar el papel del oxígeno). Debido a que no hay oxígeno gaseoso en el espacio vacío, el fuego no puede existir en el vacío del espacio. Por el contrario, las áreas oxigenadas como la ISS contienen suficiente oxígeno para sostener un incendio. Por lo tanto, el fuego puede arder en lugares como ese aunque estén en el espacio. Sin embargo, tiene propiedades diferentes a las que tiene en la Tierra. Por ejemplo, el fuego en la ISS es aproximadamente esférico. Produce monóxido de carbono y formaldehído como productos, mientras que el fuego en la Tierra tiene forma de lágrima debido a los efectos de la gravedad y produce dióxido de carbono, vapor de agua y hollín. Además, el fuego en el espacio arde a temperaturas mucho más bajas; esto se llama fuego frio o llamas frías.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador