La nuova campagna di voli parabolici dell'ESA

Microgravità è un termine che indica una quasi totale assenza di peso. Intuitivamente tutti noi sappiamo che cosa sia il peso. Il peso è quella forza che tiene la Luna in orbita intorno alla Terra e la Terra in orbita intorno al Sole. Il peso è quella forza che ci tiene letteralmente con i piedi per terra. In breve il peso è la forza con la quale la Terra ci attira perché abbiamo una certa massa, cioè "siamo" un certo numero di kg. Il legame fra peso e massa è talmente profondo che quando ci misuriamo su una bilancia, quelle che comunemente vengono usate per le diete, la bilancia misura proprio la forza con la quale la Terra ci attrae, trasformando poi questa misura in kilogrammi, dicendoci la nostra massa. La forza di attrazione responsabile del nostro peso è la forza di gravità o, in breve, la gravità.

Microgravità significa quindi gravità ridotta. Ma come è possibile ridurre la gravità?

Ridurre la gravità significa eliminare, o meglio, equilibrare, la forza con la quale la Terra ci attrae. Il modo più semplice è quello di … cadere. Si pensi a questo: supponiamo di cadere dal quarto piano. E supponiamo di avere con noi una mela. Bene, se lasciamo la mela mentre stiamo precipitando, il frutto precipita insieme a noi. Ma noi la vediamo ferma, perché stiamo precipitando insieme. Sarebbe come avere una mela sul sedile di fianco al nostro di un'auto. La mela non si muove rispetto a noi, è ferma.

Allora, se mentre precipitiamo guardiamo solo la mela, non possiamo concludere che la mela sta cadendo, perché rispetto a noi la mela è assolutamente ferma! Dunque, per noi che guardiamo la mela, la gravità non ha effetto su di essa. Siamo in assenza di gravità, appunto. Una situazione analoga a questa si realizza a bordo di un satellite che orbita intorno alla Terra.

L'ESA sfrutta questo effetto nei cosiddetti voli parabolici. Che cosa è un volo parabolico?

Per un volo parabolico l'ESA utilizza un Airbus A-300 della compagnia francese Novespace, facendo capo all'aereoporto di Bordeaux-Merignac. L'Airbus si alza in volo e inizia a salire a 45 gradi, con un'accelerazione molto grande: in questa fase i passeggeri sono schiacciati contro i loro sedili, come se il loro peso fosse raddoppiato. Questa situazione dura per circa 30 secondi, il tempo dell'ascesa. Poi il pilota smette di alimentare i motori dell'Airbus, che prosegue la sua corsa senza più alcuna spinta. La situazione è simile a quella di un lanciatore del peso in una gara d'atletica: in una prima fase, il peso da lanciare è accompagnato dalla forza dell'atleta, che poi distende il braccio e lascia andare l'attrezzo. Il peso compie una parabola e ricade a terra.

Lo stesso accade con l'Airbus. Una volta spenti i motori, l'Airbus percorre una parabola e, una volta raggiunto il punto di massima altezza, inizia a ricadere verso terra. È proprio questa la fase in cui i passeggeri sperimentano l'assenza di peso: stanno precipitando verso terra. Dopo 20-30 secondi di caduta libera, l'Airbus riprende il controllo della situazione e dopo un certo intervallo ritorna a salire. Il tutto per una trentina di volte nel corso di un paio di ore di volo. Siamo arrivati ormai alla 29esima campagna di voli parabolici e i risultati sono eccellenti, tanto che l'ESA promoverà due campagne annuali fino al 2003.

Che genere di esperimenti si possono condurre durante voli parabolici?

I voli parabolici sono ottimi per condurre esperimenti in assenza di peso che non richiedano lunghi tempi per la loro esecuzione. Come dicevo, si tratta di 20-30 secondi di assenza di peso, anche se poi questa situazione è ripetuta molte volte. Per esempio si studia il comportamento di certe schiume che possono esistere solo in condizioni di microgravità, perché nel momento in cui si formano sono molto fragili. Successivamente le schiume solidificano e si irrobustiscono. Questo è importante nella produzione di materiali più leggeri e resistenti, che saranno utilizzati poi nella costruzione di auto, case e così via.

Nel corso di una delle precedenti campagne di voli parabolici, si è studiato il comportamento di filamenti di tungsteno per la produzione di lampadine più efficienti e durature. Molti altri esperimenti riguardano la biologia e la fisiologia: per esempio utilizzando colture cellulari, sono stati compiuti esperimenti sui meccanismi di rigenerazione dell'osso. Spesso si tratta di studi preliminari per successive esperienze a bordo della Stazione Spaziale.

L'ESA ha appena concluso una campagna di voli parabolici aperti anche agli studenti, permettendogli di eseguire semplici esperimenti in assenza di peso…

Dal 16 al 26 ottobre, oltre 100 studenti sono stati coinvolti dall'ESA in una campagna di voli parabolici organizzata dall'ESA e dalla Commissione Europea. La campagna era aperta anche ad alcuni giornalisti. I migliori esperimenti accettati per questa campagna, saranno selezionati e parteciparanno a una campagna di voli parabolici professionale e senz'altro più impegnativa. I migliori saranno ulteriormente selezionati per essere realizzati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. È un bel modo per far prendere familiarità con un progetto scientifico così importante.

Quali sono i vantaggi offerti dai voli parabolici?

Ce ne sono diversi di ordine pratico. Innanzi tutto passa poco tempo dall'ideazione dell'esperimento alla sua realizzazione. Inoltre il servizio è del tutto gratuito per gli sperimentatori. E poi gli scienziati possono partecipare al volo, intervenire sull'apparato strumentale, seguire direttamente l'andamento delle misure. È chiaro invece che su un satellite in orbita intorno alla Terra, come la Stazione Spaziale Internazionale potranno essere eseguiti tutti quegli esperimenti che necessitano di tempi lunghi. Per esempio la cultura e lo studio nel tempo di una colonia batterica, o il comportamento dell'organismo umano in prolungate condizioni di assenza di peso.

La Stazione Spaziale Internazionale è un vero e proprio laboratorio in orbita intorno alla Terra in cui si lavora costantemente in assenza di peso. Sulla Stazione Spaziale Internazionale l'ambiente in cui si vive è diverso da quello terrestre: in orbita, la forza di attrazione delle Terra è controbilanciata da una forza dovuta alla rotazione della "casa nello spazio" intorno al nostro pianeta, la forza centrifuga. In pratica, a differenza che sulla Terra, un corpo lasciato cadere… non cade. Rimane lì, a galleggiare in aria. Questo proprio perché le forze che agiscono sul corpo si annullano a vicenda. E questo è vero sempre, in ogni momento. Ecco perché la microgravità è molto stabile.