Astronauti in allenamento

Come vengono creati quegli ambienti per l'allenamento degli astronauti, in cui si simula l'assenza di gravità?

Marina Emilio
8 dicembre 2002
In realtà più che di assenza di gravità, bisognerebbe parlare di assenza della forza peso. Questo perché le navette spaziali (come lo Shuttle) o le stazioni permanenti (come la Mir o la ISS) sono generalmente situate a un'altezza di circa 300-400 km sopra la superficie terrestre, dove orbitano a una velocità di circa 28 000 km/h seguendo un moto di tipo circolare. Ora, secondo le leggi della fisica, su un sistema in moto circolare agisce sempre una forza Fc diretta verso il centro della traiettoria percorsa (chiamata forza centripeta) e proporzionale al quadrato della velocità. In un moto circolare la direzione della velocità cambia infatti di istante in istante (anche se la velocità è costante) e non si può quindi parlare di moto uniforme.
Nel nostro caso, l'astronave è il sistema in moto circolare e subisce quindi una forza verso il centro della traiettoria che mantiene l'astronave in orbita. Chi si trova invece a bordo dell'astronave subisce una forza Fext diretta verso l'esterno (chiamata forza centrifuga, avente la stessa intensità della forza centripeta, ma in direzione opposta) che si oppone alla forza peso Fp (conseguenza della gravità terrestre e diretta verso il centro della Terra e quindi dell'orbita). Se la velocità dell'astronave è sufficientemente elevata, la forza centrifuga è così intensa da annullare gli effetti della forza peso. Ecco perché vediamo svolazzare gli astronauti in orbita. A terra bisogna dunque ricreare le stesse situazioni.
Gli astronauti si preparano alle loro missioni in diversi tipi di simulatori costruiti a terra. Per eliminare la forza peso, si sfrutta il principio di Archimede e cioè che ogni corpo immerso in un liquido subisce una forza verso l'alto equivalente al peso del liquido spostato. Ciò significa che sott'acqua si è più leggeri e in certi particolari liquidi la spinta verso l'alto di Archimede compensa la forza peso. Ecco quindi che il modo migliore per simulare gli effetti dell'assenza di peso è di far eseguire agli astronauti un particolare addestramento in grandi piscine.
Il centro di addestramento più famoso è il Sonny Carter Training facility presso il Johnson Space Center di Houston in Texas, dove è stato realizzato il Neutral Buoyancy Laboratory che è una grande piscina nella quale gli astronauti si immergono per simulare le operazione cosiddette di extra vehicular activity (EVA). Qui si simulano i lavori da effettuare durante le passeggiate spaziali, riproducendo in parte le condizioni dell'assenza di peso esistente in orbita. Al Johnson si addestrano astronauti americani, europei e giapponesi. Il Giappone dispone comunque di un suo centro di preparazione della NASDA a Tsukuba con simulatori e piscina. In Russia il centro che ospita la preparazione dei cosmonauti è la città delle stelle, vicino a Mosca. Anche qui si sfrutta la stessa tecnica con addestramenti subacquei. In pratica il miglior allenamento per andare nello spazio è andare sott'acqua.
Vojko Bratina Istituto Nazionale di Ottica Applicata, Firenze

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