Gravidade zero não existe. Entenda o que astronautas experimentam no espaço!

Por que é errado dizer "gravidade zero"? Os astronautas experimentam gravidade zero ou microgravidade quando estão no espaço? Para responder, usaremos a Estação Espacial Internacional (ISS) como exemplo (mas não apenas ela), porque, bem, é onde sempre tem astronautas demonstrando como é a gravidade no espaço.

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Com certa frequência, os tripulantes da ISS aparecem em vídeos “flutuando” pelo laboratório orbital, dando a impressão de uma ausência da gravidade. Mas pense com a gente: a Lua, que está muito mais longe da Terra do que a ISS, é atraída pela gravidade do nosso planeta, e ambos são atraídos pelo Sol. Então, como poderia não haver gravidade na ISS, se ela também está nessa "dança" orbitando a Terra e, consequentemente, o Sol?

Microgravidade e queda perpétua

O que as pessoas experimentam na ISS, mesmo do lado de fora, durante as caminhadas espaciais, é a microgravidade. Sabemos que "micro" significa algo "muito pequeno", mas quão pequeno, exatamente?

Lembra que na Lua os astronautas caminhavam aos “pulinhos”? Isso porque, por lá, há uma gravidade bem menor que a da Terra, mas forte o suficiente para ninguém sair flutuando.

Nesse ponto você já deve ter deduzido que alguma coisa na ISS faz com que a gravidade lá pareça ainda menor que na Lua, já que os tripulantes flutuam. Isso ocorre porque a estação está em queda livre perpétua acima da Terra. A gravidade do planeta está puxando o laboratório para si, mas a circunferência de sua queda é tão grande que o objeto permanece em órbita, dando voltas ao redor da Terra em vez de cair nela, de fato.

Isaac Newton explicou objetos em órbita de um modo muito inteligente, em um experimento mental onde um canhão na superfície da Terra atira uma bala para a frente. À medida que a bala avança, a gravidade da Terra a puxa para baixo até ela cair no chão. Atire com uma “força” (velocidade de avanço) maior, e a bala ainda cai e, eventualmente, atinge a Terra, mas um pouco mais distante que a anterior.

Se você der à bala velocidade o suficiente, ela ainda cairá, mas nunca conseguirá atingir o solo. A curvatura da Terra ficará mais acentuada em relação à curvatura da trajetória do projétil, por isso ele continuará caindo, porém “errando” a superfície da Terra, até que perca velocidade.

Isso é exatamente o que os satélites fazem — incluindo a ISS. Para fazer um objeto orbitar a Terra, você só precisa dar-lhe velocidade lateral suficiente para que ele “erre” a Terra quando cair.

Um objeto nessa trajetória acabaria perdendo a força necessária para manter essa trajetória de curvatura acentuada, principalmente os mais próximos da superfície. A ISS, por exemplo, tem um sistema propulsores que corrige a órbita, quando necessário. Mas há certas distâncias em que a órbita simplesmente se mantém bastante estável, como é o caso dos planetas em torno do Sol.

O que é gravidade zero? Afinal, gravidade zero existe?

A sensação de queda livre pode ser semelhante à gravidade zero — na verdade, não há muito como diferenciar as duas coisas. Esse efeito é conhecido como imponderabilidade. Você poderia experimentar algo próximo a essa sensação por curtos instantes, como em uma montanha russa, por exemplo. Mas isso não anula a gravidade. Ou seja: a gravidade não é zero, apesar da sensação.

Outro exemplo é um elevador, que tem às vezes movimento e velocidade tal que não sabemos se está parado ou não. Por outro lado, se o cabo arrebentar, teremos a sensação de estarmos sem peso durante a queda livre, porque tanto nossos corpos quanto o elevador estarão caindo com a mesma aceleração.

Faça um exercício mental (já que não recomendamos ficar dentro de um elevador em queda, nem mesmo pelo bem da ciência). Se segurarmos um objeto durante essa queda e o soltarmos, ele continuará caindo com a mesma aceleração. Ele não pode cair mais rápido, a ponto de colidir com o chão do elevador. Ele estará “flutuando” à sua frente, mas, para um observador externo, tanto você quanto o objeto estão caindo.

Por isso, caso esse objeto tenha 500 kg, você poderia “movê-lo” facilmente dentro do elevador, pois estaria simplesmente alterando um pouco sua trajetória de queda. A massa do objeto não importa, porque todos caem à mesma velocidade. Se uma pessoa deixar cair um martelo e uma pena, o ar fará com que a pena caia mais lentamente, mas, se tirarmos o ar da equação, ambos terão a mesma aceleração.

Todos os objetos do universo estão caindo constantemente. A Terra está constantemente caindo em torno do Sol, e o Sistema Solar está constantemente caindo em torno do centro da galáxia. Nós experimentamos toda essa queda, mas não percebemos, porque as proporções são tão grandes que as trajetórias parecem lineares, em escala humana — assim como o horizonte do mar parece reto.

Qual é a gravidade na Estação Espacial Internacional?

Voltando à ISS, a gravidade terrestre por lá é de gh = 8,7 m/s², então o termo gravidade zero é tecnicamente incorreto — mesmo que a NASA já o tenha utilizado no passado, causando confusão entre o público geral que interpretava isso como gravidade nula.

A diferença entre o elevador em queda rumo à superfície e a ISS em órbita é que a estação está em uma altitude de 400 km, onde a queda é de 8,7 m/s², enquanto o elevador experimenta queda de 9,8 m/s².

Tudo isso fica mais fácil de assimilar se compreendermos que não existe gravidade zero em nenhum lugar do universo, pois, quando um agente gera algum campo — incluindo o gravitacional —, ele o gera em todo o cosmos. Nosso planeta, por exemplo, gera um campo gravitacional que se estende muito além de suas proximidades. À medida que nos afastamos da Terra, esse campo fica cada vez mais fraco, até se tornar irrelevante, mas nunca chegará a zero. Por isso, em qualquer ponto do espaço-tempo sempre haverá gravidade gerada por tudo o que existe no universo.

Se você quiser saber mais sobre a órbita como queda infinita, confira este simulador do cachão de Newton, onde você pode alterar a velocidade de lançamento do projétil até encontrar aquela que colocará o objeto em órbita.

Fonte: NASA, Física na Veia, Science Questions With Surprising Answers