El vol parabòlic

L'Agència Espacial Europea organitza vols parabòlics extrems per assajar tecnologia espacial i estudiar la resposta del cos humà a la ingravidesa. Pere Renom s'hi embarca i viu una experiència pròpia d'un astronauta. La ingravidesa s'assembla al submarinisme, es té la sensació de flotar a l'aire, desapareix completament la noció de dalt i a baix, i qualsevol acrobàcia és possible. Així descriu l'experiència el reporter Pere Renom després de participar en una campanya de vol parabòlic que organitza anualment l'Agencia Especial Europea (ESA) per assajar tecnologia espacial i estudiar la resposta del cos humà a la ingravidesa. La gravetat és una magnitud física omnipresent a la superfície de la terra. No hi ha cap material ni dispositiu capaç d'eliminar-la. L'única manera de no sentir gravetat és en caiguda lliure. Alguns avions efectuen una maniobra que consisteix a descriure una paràbola com la que faria una fletxa disparada per un arquer. Durant uns 22 segons els passatgers es converteixen en astronautes ja que experimenten la mateixa ingravidesa que si fossin a l'espai. Aquest capítol va merèixer la Menció d'Honor 2018 de "Ciencia en Acción". Una magnitud omnipresent Al llarg del temps hem après a aïllar-nos de diverses magnituds físiques. Podem aïllar-nos fàcilment de la llum. També podem aïllar-nos del so. Ens podem aïllar de la temperatura ja sigui baixa o alta. Aïllar-nos nosaltres o els nostres experiments o aparells. Amb una làmina metàl·lica podem evitar les radiacions electromagnètiques i, els camps elèctrics i, si fos de plom, fins i tot la radioactivitat. Però hi ha una magnitud física que és molt difícil d'evitar, per no dir impossible. Ho travessa tot! La gravetat. No hi ha cap material ni dispositiu capaç d'aïllar-nos de la gravetat. No es pot suprimir, però es pot compensar. Astronautes per un dia L'Agència Espacial Europea (ESA) convida l'equip del Quèquicom a participar en una campanya científica de vols parabòlics per posar a prova la tecnologia espacial. En l'edició del 2017 hi concorren 12 experiments dissenyats per centres de recerca i universitats d'arreu d'Europa. L'avió és un Airbus A310 igual que els utilitzen les companyies aèries comercials. A la part posterior hi ha una quarantena de butaques per encabir els científics durant les maniobres d'enlairament i aterratge. Com en tots els vols, donen les instruccions de seguretat pertinents. Això si, amb algunes particularitats escatològiques: en cas de vòmit cal tancar hermèticament la bossa o podrien tenir sorpreses durant la ingravidesa. I el pipí s'ha de fer en ampolles d'aigua o en uns envasos especials per a les dones, ja que no hi ha lavabos. Novespace, propietària de l'avió, és una filial de l'Agència Espacial Francesa (CNES), des de 1997 ha fet 129 campanyes i més de 15.000 paràboles. Quan s'assoleix l'altitud de creuer els científics abandonen els seients i se situen a la zona dels experiments, una àrea diàfana de 100 m2 al centre de l'avió a l'espera de les paràboles. La maniobra de l'avió s'inicia amb un fort ascens. En aquest moment a l'interior es genera 1.8 g, és a dir, una gravetat de 1.8 vegades superior a la normal. L'avió s'inclina 30º, després 40º i aleshores els pilots baixen el motor al ralentí per la qual cosa l'avió es converteix en un projectil i descriu una paràbola a l'aire com la que faria una fletxa disparada per un arquer. És en aquest moment quan es genera la ingravidesa. Durant 22 segons els passatgers floten com si estiguessin a l'espai. Seguidament, els pilots tornen a donar potència al motor i comencen a redreçar-lo, per la qual cosa a l'interior s'experimenta de nou 1.8 g fins que l'avió recupera l'horitzontalitat. La maniobra complerta dura prop de dos minuts. Durant el vol es fan 31 paràboles, amb un total d'11 minuts d'ingravidesa. Maniobra del vol parabòlic Des del moment que inicia el vol en "mode projectil" en cada unitat de temps recorrerà sempre la mateixa distància horitzontal, però no sempre pujarà el mateix que abans, ja que la gravetat el frena. En l'instant següent, el recorregut horitzontal serà el mateix, però pujarà una mica menys que a l'instant anterior, ja que la gravetat, l'acceleració cap a baix, el continua frenant. I en l'instant següent passarà el mateix: mateixa distància horitzontal i una pujada menor que l'anterior. I arribarà un moment en què la velocitat ascendent haurà estat tan minvada per la acceleració cap a baix que valdrà zero. No pujarà. Però l'avió continua "fent de projectil" i la gravetat mana. I la gravetat diu que la seva velocitat ha de variar 9.8 m/s en direcció cap a baix. Començarà ara a baixar cada cop més ràpid. Primer recorrerà poca distància i a cada instant recorrerà més distància. De fet, com que la variació de velocitat és la mateixa que quan pujava, els triangles seran iguals. Si fem una composició de tots els instants, podem veure que l'avió ha dibuixat una paràbola. L'avió va baixant i arriba un moment, de fet una alçada, que per tal de preservar la integritat de l'aparell, el pilot reprèn el control de l'avió i frena la caiguda. Un vals hipergravetat i ingravidesa Tant l'entrada com la sortida de la paràbola generen condicions d'hipergravetat, és a dir, acceleracions superiors als 9.8 m/s2. Segons el reporter Pere Renom en hipergravetat la pesantor del cos és absolutament extraordinària, costa aixecar els peus per caminar, costa alçar el braç i gairebé costa parpellejar, és com si el cos estigués imantat contra el terra. La hipergravetat no és una experiència exclusiva dels vols parabòlics. Cada dia vivim situacions quotidianes d'hipergravetat. Un esternut produeix una acceleració de 2.9 g, un copet a l'esquena de 4.1 g i baixar un esgraó de 8.1 g. Es tracta, però, de situacions molt breus, de poques fraccions de segon. Un astronauta, en canvi, està sotmès a 3 g durant els minuts que dura el llançament. Un pilot de F1 suporta entre 3 i 6 g tant en les corbes com en les frenades brusques, unes acceleracions similars a les dels parcs d'atraccions més extrems. Per contra, en ingravidesa la inèrcia és gairebé perfecta. Amb un lleugeríssim impuls es podria travessar flotant l'avió sencer. A terra tot i la gravetat, també trobem algunes situacions en què la inèrcia és important. Amb molt poc impuls una patinadora pot descriure llargues trajectòries i realitzar elegants acrobàcies. I sota l'aigua, certs animals com les tortugues marines, neden sense esforç aparent, i avancen diversos metres a cada aleteig. El vol parabòlic és, doncs, una colossal muntanya russa en la que s'alterna la hipergravetat i la ingravidesa. Un vals entre la pesantor i la lleugeresa, la resistència i la inèrcia. Dues situacions oposades que permeten posar a prova la ciència, la tecnologia i el cos humà. L'odissea per conquerir l'espai, continua. Deixar-se dur per la gravetat Imaginem un riu tant ample com l'Amazones, amb una barca lligada a la riba. Qualsevol que des de la barca estant fiqui la mà a l'aigua, podrà comprovar si el corrent és molt fort o si el riu baixa tranquil. Però si amollem, perdem de vista les vores i deixem que la barca es deixi portar pel corrent, ficant la ma a l'aigua ja no podrem saber com és el corrent. El corrent continua existint, no ha desaparegut, però no el podem notar perquè viatgem amb ell. En el vol parabòlic passa una cosa similar. Mentre l'avió fa la maniobra impròpiament dita de gravetat zero, la gravetat continua actuant sobre els tripulants i els seus objectes, però no es nota. El que passa és que es deixen portar per la gravetat i d'aquesta manera, com si estiguessin al mig del riu, els sembla que la gravetat és zero. Què s'ha de fer per deixar-se portar per la gravetat? Donar-li la raó. Respectar sempre l'acceleració que marqui. Recordem que la gravetat és una acceleració. I una acceleració és una variació de velocitat, ja sigui augmentant-la o disminuint-la. Frenar també és una acceleració. A la superfície de la Terra el valor d'aquesta acceleració és de 9,8. Què vol dir, això? Que cada segon anirem 9,8 metres per segon més lents o més ràpids, depèn de si pugem o baixem. Mentre tenim un objecte a la mà, la força del braç domina l'atracció de la gravetat, però en el moment que l'alliberem estarà sempre sotmès a l'acceleració de la gravetat. Tant bon punt l'hem llençat amunt, puja, és cert, però també és cert que cada segon va 9,8 metres per segon més lent, es deixa dominar per l'acceleració de la gravetat, que l'empeny sempre cap a baix, fins a un punt en que canvia de sentit. I començarà a baixar. Amb quina acceleració? Igual que abans, la seva velocitat variarà cada segon 9,8 metres per segon, sempre cap a baix. Tant pujant com baixant li ha donat la raó a la gravetat. Si entenem això podrem entendre que fins i tot pujant podem deixar de notar la gravetat, sempre que anem frenant amb l'acceleració que demana la gravetat. Participants Hi intervenen Jean-Francois Clervoy ESA astronaut & Novespace chairman, Neil Melville ESA Parabolic Flight & Drop Tower coordinator, Stéphane Besnard metge al CHU de Caen, Daniele Mangini Universitat de Bérgamo, Paolo Di Marco Universitat de Pisa, Thodoris D. Karapantsios Universitat Aristòtil de Tessalònica, Bertrand Rameau pilot Novespace. Paraules clau: Gravetat, ingravidesa, vol parabòlic, aviació, avió, espacial, espai, astronauta, hipergravetat, acceleració, física, caiguda lliure, microgravetat, força, camp gravitatori, satèl·lit, coet, ESA, NASA, tecnologia, planeta, planetari, geometria, llei, gravitació, òrbita, orbital, paràbola, enginyeria, aeroespacial, llançament, desacceleració, massa, altitud, latitud, pes, observatori, experiment, maniobra, mareig, pirueta, inèrcia, pilot, acrobàcia, pilotatge, muntanya russa, repte, aventura, experiència. Primera emissió: 13 de Desembre 2017 Director i presentador del programa: Jaume Vilalta Un reportatge de: Pere Renom i Cari Pardo