Perché gli astronauti galleggiano sulla ISS se c’è gravità?

Gli astronauti galleggiano sulla Stazione Spaziale Internazionale perché astronauti, oggetti e stazione sono in caduta libera insieme attorno alla Terra. La gravità è ancora presente: a circa 400 chilometri di quota conserva quasi il 90% dell’intensità che ha al suolo. Quello che manca è il sostegno continuo del pavimento che, sulla Terra, ci impedisce di cadere.

Per questo “assenza di peso” e “assenza di gravità” non descrivono la stessa cosa. La prima esprime ciò che si sperimenta a bordo; la seconda darebbe una spiegazione sbagliata dell’orbita.

Quanta gravità c’è sulla ISS?

La spiegazione della NASA sulla microgravità indica circa l’88,8% della gravità al suolo a una quota di 250 miglia, poco più di 400 chilometri. La distanza da considerare parte dal centro della Terra, non dalla superficie: salire di alcune centinaia di chilometri cambia quella distanza meno di quanto si potrebbe immaginare.

Un calcolo approssimato rende visibile il rapporto. Assumendo un raggio terrestre di 6.400 km e una quota di 400 km, l’intensità relativa è (6.400 ÷ 6.800)² ≈ 0,886, cioè circa l’89%. Sono valori arrotondati per illustrare il modello sferico; non una misura della quota della stazione in questo momento.

Il conto spiega anche perché non basta dire “sono lontani dalla Terra”. Una gravità ridotta di circa un decimo non giustifica, da sola, una persona sospesa al centro di una cabina.

Perché la stazione non cade fino al suolo?

La ISS cade, ma possiede anche una grande velocità lungo l’orbita. La sua traiettoria curva attorno al pianeta: mentre avanza, la superficie terrestre si incurva sotto di lei. Nella descrizione divulgativa NASA, una stazione in orbita si muove a circa 28.000 km/h.

È il principio illustrato dall’esperimento mentale del cannone di Newton: aumentando la velocità orizzontale, un proiettile copre una distanza maggiore prima di incontrare il suolo; nelle condizioni ideali appropriate, la traiettoria continua attorno alla Terra. Non occorre che la gravità scompaia: è proprio la gravità a curvare il percorso.

Perché anche una penna sembra restare sospesa?

La guida NASA al galleggiamento in orbita chiarisce che cabina, equipaggio e oggetti cadono insieme. Una penna lasciata andare con velocità iniziale simile a quella dell’astronauta continua a muoversi con lui e con la stazione: rispetto alla cabina può sembrare quasi ferma.

“Lasciare” e “lanciare” restano però azioni differenti. Se dai una spinta alla penna, introduci un moto relativo e la vedrai allontanarsi. Il galleggiamento non rende gli oggetti immobili né cancella l’effetto di una forza.

Per leggere un video ripreso sulla ISS, il riferimento conta: un astronauta può essere quasi fermo rispetto alla parete mentre entrambi percorrono l’orbita a grande velocità. Fermarsi nell’inquadratura non equivale a fermarsi rispetto alla Terra.

La massa degli astronauti diminuisce?

No: galleggiare non significa perdere massa. Il corpo mantiene la propria inerzia. Spostare o arrestare un oggetto massiccio richiede ancora una forza, anche quando non è necessario sostenerlo contro il pavimento.

Una bilancia a molla o un comune sistema che misura la forza di appoggio non funzionerebbe come al suolo se bilancia e persona fossero entrambe in caduta libera, senza un vincolo che le comprima. Una lettura vicina a zero descriverebbe l’appoggio, non la scomparsa della materia del corpo.

Si può ottenere microgravità anche sulla Terra?

Sì, per intervalli limitati. La NASA utilizza voli parabolici e torri di caduta per creare condizioni di caduta libera. Non sono stanze che spengono la gravità: cambia il movimento del laboratorio e di ciò che contiene.

Questa distinzione aiuta anche a capire perché la microgravità sia utile alla ricerca. Su Tech abbiamo raccontato SCAMPI, l’ecosistema acquatico studiato sulla ISS, e gli esperimenti biologici della missione CRS-35. La condizione fisica è il punto di partenza; gli effetti su ogni sistema devono poi essere misurati sperimentalmente.