Tyngdlöshet
Från Rilpedia
Tyngdlöshet kallas det tillstånd som människan är i när hon befinner sig i fritt fall. Detta kan bero på flera saker, men den mest kända är den tyngdlöshet som upplevs i rymden. Tyngdlösheten upplevs i sådana stunder då vi inte känner något stöd under våra fötter, till exempel då vi hoppar upp i luften.
Ordet tyngdlöshet ersätts i vetenskapliga sammanhang ofta av ordet mikrogravitation, vilket är missvisande eftersom tyngdlöshet ofta förekommer i ett gravitationsfält av samma storleksordning som på jorden. På den internationella rymdstationen ISS är jordens gravitationsfält ungefär 90% av fältet på jordytan. Tyngdlöheten på ISS beror helt på fritt fall och inte på avsaknad av gravitation. Förledet mikro avser förekomsten av små avvikelser från perfekt tyngdlöshet på grund av rotation eller differentiella effekter, vilka ofta uppgår till miljondelar av normal tyngdkraft på jorden.
Mikrogravitation existerar i praktiken endast under två förhållanden:
- Om något befinner sig tillräckligt långt ut i tomma rymden.
- Om något befinner sig i fritt fall utan luftmotstånd i förhållande till ett gravitationsfält.
Det första förhållandet är mycket opraktiskt om man har för avsikt att utföra experiment i mikrogravitation, man måste nämligen mycket långt ut från både jorden och andra himlakroppar eftersom solens gravitationsfält fortfarande är relativt kraftigt i jordens närhet.
Det andra förhållandet kan åstadkommas på tre sätt:
- Fritt fall i en vakuumkammare.
- I ett flygplan som flyger i en parabolisk båge.
- I omloppsbana runt en himlakropp.
Det första sättet är enkelt och billigt, men ger mikrogravitation endast under delar av en sekund på grund av vakuumkammarens begränsade storlek. Redan för att uppnå en sekunds mikrogravitation krävs en kammare med 5 meters höjd. Inget för experiment i större skala alltså. Dessutom tillkommer problemet att många ämnen kokar i vakuum vilket kan vara till hinder för experiment man vill utföra. Man kanske även önskar kunna utföra experimentet vid ett specifikt tryck, vilket leder till att man måste innesluta experimentet i en tryckkammare i det redan trånga utrymme man har till sitt förfogande. I Bremen finns ett torn med ett 123 meter långt evakuerat rör för att studera effekter av mikrogravitation.
Det andra sättet, ett flygplan som flyger i vertikal båge (kastparabel), är det som normalt används för snabba experiment i mikrogravitation och även för astronautträning av NASA. I bästa fall kan man uppnå ca 1/2 minuts mikrogravitation. Här har man mer utrymme till sitt förfogande. Utrustningen måste stå löst på golvet så att den lyfter och svävar fritt från golv, väggar och tak inne i kabinen då flygplanet i sig själv inte kan styras tillräckligt exakt för att upprätthålla mikrogravitation. Precis som i föregående exempel har föremålen och personerna en vikt, eftersom de faller mot jordytan, men den är inte uppenbar.
Det tredje sättet är i en rymdfarkost i omloppsbana. Omloppsbanan är en extrem variant av fritt fall och kan ses som att marken böjer undan under rymdfarkosten lika fort som den faller. Gravitation och centrifugalkraft motverkar varandra så att resultanten blir nära mycket nära noll. Detta är enda sättet att utföra experiment i mikrogravitation som kräver lång tid.
Experiment i mikrogravitation är intressanta bland annat för att vissa ämnen som normalt inte kan blandas går att blanda i mikrogravitation, vilket kan användas för att t.ex. framställa nya material. Även tillväxt av kristaller kan ske på ett mer symmetriskt sätt när de inte utsätts för jordens gravitation, resulterande i till exempel bättre, mindre och tillförlitligare elektronikkomponenter.
