La razón por la que en la Estación Espacial Internacional (EEI o ISS por su sigla en inglés) parece no haber gravedad es que la velocidad a la que orbita en torno a la Tierra es lo suficientemente alta para provocar la aparición de una fuerza lateral, así como de una aceleración centrípeta, que compensan el tirón gravitacional del planeta. Si la EEI no se estuviese moviendo, o no lo hiciese a la velocidad necesaria, no tendría otra opción que caer hacia el centro de masas de la Tierra, pero la velocidad a la que se desplaza es suficiente para mantenerla en caída libre.

De hecho, cuando un objeto orbita alrededor de otro lo que hace en realidad es caer libremente de forma perpetua debido a que nunca llega a precipitarse sobre este último. Esto es lo que sucede con la EEI en relación a la Tierra. Y también con la Luna en relación a nuestro planeta. Y, cómo no, con la Tierra en relación al Sol. Todos estos objetos se encuentran orbitando otros más masivos, y, por tanto, están sumidos en una caída libre perpetua en torno a ellos. Mientras la velocidad a la que se desplazan sea la adecuada la fuerza lateral a la que están sometidos conseguirá neutralizar o compensar el tirón gravitacional del objeto masivo en torno al que orbitan.

Este fenómeno se conoce como microgravedad. Ya sabemos con cierta precisión cuáles son sus mecanismos, pero aún no hemos averiguado por qué es tan interesante llevar a cabo experimentación científica en la EEI en estas condiciones. Hasta ahora en su interior se han realizado varios cientos de experimentos de todo tipo; de hecho, la EEI ante todo ejerce como un laboratorio de experimentación científica. Algunas de las disciplinas que se están beneficiando de la experimentación en microgravedad son la biología, la ingeniería de materiales, la física, la farmacología o la medicina, pero viene mucho más.

En microgravedad se puede fabricar un vidrio imposible de obtener en la Tierra

Sara García Alonso, la astronauta española, explica con mucha claridad en el minuto 01:38:17 de la interesante conversación que ha mantenido con Álex Fidalgo por qué la experimentación en condiciones de microgravedad marca la diferencia frente a la ejecución de experimentos en los laboratorios de la Tierra:

“Cuando eliminas la gravedad de cualquier ecuación ocurren fenómenos que no se pueden reproducir en la Tierra […] En las mezclas como no se generan corrientes de convección por cambios de densidad o temperatura todo ocurre por pura difusión. Si quieres mezclar algo y pones una capa de material y otra capa de un material diferente encima vas a obtener una estructura perfecta. Los átomos se van a quedar exactamente donde los coloques. No se van a producir interacciones, ni convecciones, ni corrientes que generen impurezas. El nivel de calidad de los nuevos materiales y las nuevas aleaciones metálicas que es posible poner a punto en estas condiciones es muy alto”.

Lo que acaba de explicarnos Sara es el punto de partida de la idea que han tenido varios grupos de investigación pertenecientes a la NASA, la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa, el Departamento de Energía de EEUU, el Laboratorio Nacional Argonne (EEUU) o la Universidad de Nuevo México (EEUU), entre otros. Y es que estos científicos se han dado cuenta de que en condiciones de microgravedad es posible fabricar materiales que no se pueden obtener en los laboratorios de la Tierra, como nos ha explicado Sara García Alonso.

En el artículo que han publicado en Nature npj microgravity aseguran que han descubierto que en microgravedad es posible fabricar nuevos tipos de vidrio que pueden ser empleados en dispositivos ópticos de próxima generación. “Nuestro propósito es explorar los mecanismos detrás de la fabricación de nuevos materiales en el espacio, lo que nos puede conducir a la creación de materiales que no están necesariamente disponibles en la Tierra”, asegura Jörg Neuefeind, que es uno de los científicos que están involucrados en este interesantísimo proyecto.

A diferencia de lo que sucede en los sólidos cristalinos como la sal, en el vidrio los átomos no adquieren una estructura uniforme. Esto permite a este material presentarse bajo diferentes formas, como polímeros, óxidos o metales. Su manipulación en condiciones de microgravedad empleando el equipo de laboratorio adecuado ya está permitiendo a los científicos producir nuevos vidrios cuyas peculiares propiedades ópticas pueden ser aprovechadas en dispositivos de próxima generación. En su artículo los investigadores que lideran este experimento apenas nos dan pistas acerca de sus posibles aplicaciones, pero parece razonable concluir que quizá este conocimiento pueda en el futuro marcar la diferencia en la puesta a punto de telescopios, interferómetros y otros dispositivos de naturaleza óptica.

Imagen | NASA

Más información | Nature npj microgravity

En Xataka | Este experimento de física cuántica es una bizarrada. Y al mismo tiempo es lo más apasionante que hemos visto