Gravedad artificial en misiones espaciales

Uno de los más conocidos efectos adversos de las largas estancias en el espacio es la reducción de masa muscular y debilitamiento oseo debido a la disminución y/o cancelación de la gravedad (lo que comúnmente se denomina micro-gravedad) pero no son los únicos. En estancia breves en el espacio el cuerpo humano ha demostrado poder adaptarse bastante bien al mismo, no así en periodos prolongados de tiempo, teniendo efectos físicos y psicológicos negativos.

Por ejemplo durante un vuelo espacial de largo período de tiempo la densidad ósea disminuye, y parte de esta disminución puede ser permanente, por esto los astronautas se entrenan diariamente en el espacio para mitigar los efectos, pero no es una solución a largo plazo.

Pues la solución para estos vuelos espaciales de larga duración es la gravedad artificial. Llamamos de esta manera al aumento o disminución aparente de la gravedad ( fuerzas g ) a través de medios artificiales, no solo en el espacio, sino también en la Tierra. Se puede lograr prácticamente por el uso de diferentes fuerzas, en particular la fuerza centrípeta y la aceleración lineal .

La creación de la gravedad artificial se considera conveniente para los viajes espaciales de larga duración o estancias prolongadas en una estación espacial, para facilitar la movilidad, para la gestión de fluidos en el espacio, y para evitar los efectos adversos sobre la salud de la ingravidez a largo plazo.

Se han propuesto un buen número de métodos para generar gravedad artificial durante muchos años, así como un número aún mayor en las obras de ciencia ficción, utilizando fuerzas tanto reales como ficticias . Ningun hardware de aplicación practica de gravedad artificial para los seres humanos ha sido construido todavia, principalmente debido al gran tamaño de la nave espacial que sería necesaria para permitir la aceleración centrípeta de una nave espacial giratoria.

gravedad artificial por rotación

Es la más conocida y estudiada de todas, al menos en teoría debería ser muy fácil de construir. Una nave espacial que gira producirá la sensación de gravedad en su casco interior. La rotación impulsa cualquier objeto dentro de la nave espacial hacia el casco, dando así a la aparición de una fuerza gravitatoria dirigida hacia fuera.

Este tipo de nave espacial presenta algunos problemas relacionados con la fuerza centrifuga y el efecto Coriolis que pueden manifestarse en forma de mareos, nauseas y hasta perdida de conocimiento. Pero lo mismos pueden ser anulados bajando la velocidad de rotación, pero eso disminuye la atracción gravitatoria por lo que tenemos un problema. Pero de fácil solución, la mejor forma de tener una elevada fuerza de gravedad artificial y al mismo tiempo una baja velocidad de rotacion de una nave espacial giratoria (2 rpm) es haciendo lo más grande posible nuestra nave para que el radio de rotación sea grande. Por este motivo es que una nave espacial giratoria es tan grande.

Pero no debe ser necesariamente tan pesada, de hecho podríamos fácilmente prescindir de gran parte de la estructura necesaria para generar una fuerza centrípeta, pues podrían utilizarse cables para la estructura, el hábitat tripulado estaría en un extremo mientras que en el otro estarían los demás equipos de la nave actuando como un contrapeso. No hace falta decir que los cables deben ser de una alta resistencia pues en caso de romperse pondrian en peligro a la tripulación.

Gravedad artificial por aceleración lineal

Cualquier cohete en funcionamiento proporciona unas cuantas fuerzas g durante el viaje, los combustibles químicos solo lo hacen por unos minutos pero si se consiguiese algún tipo de motor, como los iónicos pero con un alto empuje se podría acelerar continuamente en una línea recta, obligando a los objetos dentro de la nave espacial a moverse en la dirección opuesta de la dirección de la aceleración.

Una aceleración lineal constante teóricamente podría proporcionar pocas horas de vuelo en todo el sistema solar. Si desarrollamos una técnica de propulsión capaz de permitir una aceleración de 1 g continuamente disponible, una nave espacial con este tipo de motor llegaría a Marte dentro de unos días. Lastimosamente el concepto aun esta en pañales por lo que es poco probable que veamos en el futuro próximo una nave como esta.

Propuestas de gravedad artificial

Algunas misiones propuestas en el pasado fueron.

Discovery II: basada en la ficticia nave Discovery de 2001, Space Odyssey, se trataba de una nave nuclear de 1650 tonelada que podria llevar poco más de 100 toneladas a jupiter en solo 118 días. No hace falta decir que la propuesta no paso de la fase de diseño.

Nautilus-X: es un concepto de nave tripulada de espacio profundo estudiado por la NASA, Se trata de un vehículo capaz de aguantar hasta 24 meses en el espacio con una tripulación de seis personas. Usaría propulsión eléctrica (tanto solar como nuclear), así como módulos hinchables en diferentes configuraciones según la misión (viaje a la Luna, asteroides, etc.) Además, también haría uso de una centrífuga para mitigar los problemas fisiológicos asociados con la ingravidez.

Viaje a Marte: si la humanidad intenta alguna vez viajar a Marte con un viaje "lento" (muchos meses de ida y otros tantos de vuelta) es muy probable que la misión emplee algún tipo de sistema de gravedad artificial.

Como vemos la gravedad artificial es posible pero aun esta un poco verde el concepto, pero si en el futuro la humanidad desea explorar más lejos de su planeta natal es necesario investigar más las tecnologías que permitan un diseño eficiente de gravedad artificial.