Πειράματα Μικροβαρύτητας

Πώς θα ήταν η ζωή σε μια κατάσταση “μικροβαρύτητας” (προσοχή, όχι απαραιτήτως “μηδενικής βαρύτητας”, που δεν ανταποκρίνεται στη φυσική πραγματικότητα¹), δηλαδή σε μία κατάσταση που δε θα νιώθαμε το βάρος μας; Σίγουρα θα έχετε δει μια εικόνα όπως την Εικόνα 1, όπου αστροναύτες αιωρούνται μέσα στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, και φαίνονται σαν να “κάθονται” χωρίς να κάνουν κάτι! Παρότι η βαρύτητα είναι η ασθενέστερη από τις υπόλοιπες γνωστές μας δυνάμεις, η επίδραση της στις ζωές μας στη Γη είναι συνεχής, με αποτέλεσμα πολλές από τις συνέπειες της να τις θεωρούμε δεδομένες. 

Σε συνθήκες μικροβαρύτητας πολλά από τα καθημερινά φαινόμενα θα ήταν πολύ διαφορετικά. Πάρτε για παράδειγμα μια φλόγα (Εικόνα 2). Στη Γη, η θερμότητα της φωτιάς ζεσταίνει τον αέρα. Ο θερμότερος αέρας είναι λιγότερο πυκνός και ανεβαίνει, με τον πιο κρύο και πυκνότερο αέρα να παίρνει τη θέση του, δημιουργώντας την τυπική εικόνα μιας επιμηκυμένης φλόγας. Στο διάστημα, σε συνθήκες μικροβαρύτητας, η πυκνότητα δε διαδραματίζει τον ίδιο ρόλο, και ο αέρας δεν ανανεώνεται με τον ίδιο τρόπο. Η φλόγα καίει τον αέρα που βρίσκεται πάντα δίπλα της, σε ένα σφαιρικό κέλυφος. Οι αστροναύτες μελετούν φλόγες, και γενικότερα τα φαινόμενα της καύσης και ανάφλεξης, σε συνθήκες μικροβαρύτητας, εκμεταλλευόμενοι τις ευνοϊκότερες συνθήκες (χωρίς τις πολυπλοκότητες των φαινομένων βαρύτητας). Κάτι τέτοιο είναι απαραίτητο για την ασφάλεια των διαστημικών αποστολών, καθώς για παράδειγμα μια φωτιά διαδίδεται στο διάστημα με διαφορετικό τρόπο από ότι στη Γη, αλλά μπορεί να έχει περιβαλλοντικές συνέπειες με την ανάπτυξη τεχνολογίας για πιο οικολογικά (γήινα) οχήματα στο μέλλον.

Παρομοίως, πολύ σημαντική είναι η μελέτη των υγρών στο διάστημα (Εικόνα 3), όπως και των κρυστάλλων (Εικόνα 4). Η μικροβαρύτητα επιτρέπει στις δυνάμεις συνοχής των υγρών να πάρουν το πάνω χέρι.  Τα υγρά τείνουν να σχηματίζουν τέλειες σφαίρες, να κολλάνε σε επιφάνειες και να μη “ρέουν φυσικά” όπως στη Γη. Η μέλετη τους είναι σημαντική όχι μόνο για την επιβίωση των αστροναυτών (από την ενυδάτωση τους, μέχρι την τουαλέτα), αλλά και για τη διερεύνηση νέων τεχνολογιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μελλοντικά τηλεσκόπια, και συγκεκριμένα σε φακούς και κάτοπτρα.

Αντίστοιχα, οι κρύσταλλοι στο διάστημα μεγαλώνουν με διαφορετικό τρόπο από ότι στη Γη: παρουσιάζουν πιο ομοιόμορφη δομή, με λιγότερες ατέλειες. Υπάρχει μια σειρά από τεχνολογικές εφαρμογές στο πεδίο αυτό, από παραγωγή μικρο-ηλεκτρονικών μέχρι την παραγωγή φαρμάκων. 

Την επόμενη φορά λοιπόν που θα σας πουν ότι οι αστροναύτες “κάθονται” στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, θυμηθείτε ότι μεταξύ πολλών άλλων πραγμάτων, μελετούν φαινόμενα με άμεσο αντίκτυπο στη ζωή στη Γη, αλλά και την εξερεύνηση του διαστήματος!

Διαβάστε περισσότερα:

• Βίντεο με φωτιά στο διάστημα (στα αγγλικά): εδώ, και περισσότερα για τη μελέτη της ανάφλεξης σε συνθήκες μικροβαρύτητας: εδώ.
• Βίντεο με υγρά στο διάστημα (στα αγγλικά): εδώ, και περισσότερα για τη μελέτη τεχνολογιών εφαρμογών: εδώ.

1. Η έννοια της “έλλειψη βαρύτητας” στο διάστημα είναι λανθασμένη. Βαρύτητα υπάρχει και στο διάστημα – σκεφτείτε την κίνηση των πλανητών γύρω από τον Ήλιο, λόγω της βαρύτητας! Σίγουρα η βαρύτητα μπορεί να είναι πιο ασθενής, εξαιτίας των μεγάλων αποστάσεων (είναι μια δύναμη, που γίνεται αρκετά πιο ασθενής όταν μεγαλώνουμε την απόσταση μεταξύ δύο σωμάτων που αλληλεπιδρούν βαρυτικά), αλλά δεν εξαφανίζεται. Οι περιπτώσεις που συνήθως ακούγεται η φράση “έλλειψη βαρύτητας”, είναι οι εικόνες με τους αστροναύτες που αιωρούνται μέσα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Στην πραγματικότητα όμως ο λόγος που αιωρούνται είναι ότι βρίσκονται σε ελεύθερη πτώση, με άλλα λόγια πέφτουν προς τη Γη, με επιτάχυνση ίση με την επιτάχυνση της βαρύτητας. Την ίδια στιγμή όμως ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός συνεχίζει την τροχιά του γύρω από τη Γη, με ικανή ταχύτητα, ώστε η πτώση να ακολουθεί την καμπυλότητα της Γης, και οι αστροναύτες να αιωρούνται.  Μια καλή αναλογία “ελεύθερης πτώσης” είναι τα κενά αέρος στα αεροπλάνα, ή το παιχνίδι στο λούνα παρκ που πέφτετε από έναν πύργο! ↩︎