¿Qué es un vuelo parabólico?
Un vuelo parabólico es una técnica de vuelo en la que un avión adaptado (la zona de pasajeros se vacía y se acolcha todo) desciende en caída de forma controlada con el objetivo de que en su interior se genere un estado de caída libre o ingravidez.
La utilidad de un vuelo parabólico es generar un tiempo de ingravidez (alrededor de 22 segundos) para poder realizar experimentos en microgravedad sin tener que estar en órbita. Otro objetivo puede ser meramente recreativo o para que los futuros astronautas experimenten la ingravidez como entrenamiento.
En el siguiente vídeo puede verse cómo es un vuelo parabólico así como una breve explicación de por qué se experimenta la ingravidez:
¿Cómo se realiza un vuelo parabólico?
Normalmente en un vuelo parabólico se realizan una secuencia de parábolas. Cada una de estas parábolas se compone de 3 fases:
- Fase de entrada: El piloto inclina el avión con un ángulo de 50º. Debido al cambio en inclinación y aceleración, dentro del avión aumenta hasta 1.8 veces la gravedad, produciéndose lo que se conoce como hipergravedad.
- Fase de parábola: Cuando el avión está en pleno ascenso, se reduce enormemente la potencia de los motores y el avión sigue una trayectoria balística de pura caída libre. Esta fase dura aproximadamente 22 segundos y en ella puede experimentarse la microgravedad.
- Fase de salida: Cuando el avión está cayendo en picado y alcanza un ángulo de 42º, vuelven a activarse los motores y la aeronave se endereza. En esta fase también se experimenta una hipergravedad de 1.8g.
Para reducir al máximo posible las perturbaciones el control sobre los motores y el ángulo del avión debe ser extremo: por dicho motivo en este tipo de vuelos hay 3 pilotos. Un piloto controla el cabeceo, otro piloto controla el balance y el tercer piloto controla los motores y el resto de parámetros de vuelo. Entre los tres, los pilotos mantienen un nivel de aceleración casi nulo en los tres ejes para garantizar una precisión de ingravidez de ± 0,02 g.
En Europa estos vuelos los realiza la Agencia Espacial Europea en colaboración con Novaspace en un Airbus A310 Zero G.
¿Por qué se anula la gravedad en un vuelo parabólico?
Cuando hablamos de ingravidez o gravedad 0 siempre pensamos en los astronautas y cómo en el espacio “no hay gravedad” y estos flotan. Esta idea es errónea, puesto que la ISS se encuentra orbitando a una altura media de 400km, existiendo a dicha distancia una aceleración de 8.693 m/s^2, es decir, un 88% de la gravedad apreciable en la superficie terrestre. Por lo tanto, no existe la gravedad 0. Para más información acerca de esto podéis leer el artículo que escribí al respecto.
Lo que se produce en la ISS es un estado de ingravidez, que se define como el estado en el que un cuerpo que tiene un cierto peso se contrarresta totalmente con otra fuerza o se mantiene en caída libre sin sentir los efectos de la fuerza gravitatoria.
Empleando una formulación de las fuerzas según el Principio de D’Alembert, obtenemos el resultado de que en todo momento las suma de las fuerzas activas y de inercia debe de ser nula. De esta forma obtenemos su valor indirectamente;
\(\sum_{i=1}^{n} \vec{F}_{i} + \vec{F}_{in} = \vec{0} \rightarrow \boxed{\vec{F}_{in} = -\sum_{i=1}^{n} \vec{F}_{i}}\)
Cuando sobre un cuerpo sólo actúa la fuerza de la gravedad, las fuerzas de inercia son de igual valor y sentido opuesto a esta, y por lo tanto se anula completamente. De esta forma, se establece el estado de ingravidez, donde las cosas no pesan.
En un cuerpo en caída libre, la gravedad tira hacia abajo. Sin embargo, la inercia le tira hacia arriba, como cuando estamos en un coche acelerando. Esto es lo que produce que se anule el peso.
Además, no es necesario ni que esté cayendo hacia abajo, sino que un cuerpo lanzado hacia arriba también lo experimenta. Un cuerpo lanzado hacia arriba sufre la gravedad hacia abajo y una deceleración o aceleración negativa que genera una fuerza de inercia hacia arriba, como cuando un coche frena. De esta forma, también se anula la gravedad.
Es decir, que si saltamos desde un sitio elevado, durante la caída experimentaremos ingravidez. No obstante, esto tiene un límite puesto que el rozamiento con el aire genera una fuerza adicional que cobra peso a medida que aumenta la velocidad, siendo máxima en el momento que se alcanza la velocidad terminal y el cuerpo en caída no se acelera más.
En un vuelo parabólico se intenta que la parábola sea lo más perfecta posible, de forma que la orientación del avión debe ser perfecta y el rozamiento existente debe ser contrarrestado perfectamente con los motores. No obstante, como es imposible alcanzar ese nivel de perfección, hay una cierta perturbación que no permite alcanzar la ingravidez al 100%.
Otra plataforma que permite alcanzar dicha ingravidez con una calidad muy alta es la ZARM Drop Tower. Esto es una torre en la que se deja caer una cápsula y se aprovecha la caída libre para experimentar con la ingravidez. Como el tubo por el que cae la carga está al vacío, no hay aire ni rozamiento, lo que permite alcanzar la ingravidez de manera casi perfecta.
