Perché gli astronauti nella ISS fluttuano? Non è per assenza di gravità ma per la caduta libera

Gli astronauti all'interno della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) sembrano senza peso, fluttuando all'interno del nostro avamposto orbitale come se lassù non ci fosse gravità. Questo effetto non è affatto dovuto all'assenza di gravità, bensì al fatto che gli astronauti – come la nostra Samantha Cristoforetti nella foto qui sopra – sono in caduta libera verso la Terra insieme alla stazione spaziale e tutto ciò che contiene. In altre parole, gli astronauti stanno cadendo insieme alla stazione spaziale con la stessa accelerazione, e per questo risultano fermi l'uno rispetto all'altro, un po' come nel nostro esperimento dell'acqua nella bottiglia bucata.

Siamo abituati a vedere immagini di astronauti e oggetti all'interno di stazioni spaziali che fluttuano come se non avessero un peso. È credenza comune, ma erronea, che questo fluttuare sia dovuto all'assenza di gravità nello spazio. È indubbiamente vero che più ci si allontana dalla massa terrestre e minore è l'attrazione gravitazionale che si subisce. È altrettanto vero, però, che l'attrazione gravitazionale terrestre diminuisce, ma non si annulla, anche a migliaia di km di distanza dalla superficie del nostro pianeta.

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) orbita infatti a 400 km di distanza dalla superficie terrestre, che sono molti pochi in termini astronomici. Pensate che il raggio della Terra è di circa 6400 km (16 volte la quota della ISS) e che la Luna – che orbita attorno alla Terra proprio grazie all'attrazione gravitazionale di quest'ultima – dista mediamente 384.400 km da noi (961 volte la quota della ISS).
Calcolatrice alla mano, l'attrazione gravitazionale a 400 km di altezza è circa l'88% di quella che percepiamo sulla superficie terrestre: l'accelerazione di gravità scende da 9,8 m/s² sul livello del mare a circa 8,7 m/s².

Questo significa che l'ISS e tutto ciò che contiene sono in caduta libera verso la Terra alla stessa velocità. È questo il motivo per cui gli astronauti sembrano fluttuare: essendo in caduta alla stessa accelerazione della Stazione Spaziale Internazionale, risultano fermi rispetto a essa. Questo provoca la cosiddetta assenza apparente di peso: gli astronauti non esercitano alcuna forza sul pavimento dell'ISS, dato che stanno cadendo insieme.

Ma se la ISS sta cadendo verso la Terra, perché non precipita schiantandosi al suolo? L'ISS non si trova ferma a 400 km di distanza dalla Terra, bensì sta orbitando attorno a essa. Ogni giorno, la Stazione Spaziale compie infatti circa 16 circumnavigazioni del globo terrestre ad una velocità di circa 7,7 km/s (quasi 28.000 km/h).

La traiettoria della ISS è il risultato della composizione di due componenti perpendicolari: una rivolta verso la Terra, la cui velocità è dovuta all'accelerazione di gravità, e una tangenziale all'orbita, la cui velocità di 7,7 km/s è stata fornita dai razzi che hanno lanciato i moduli della ISS nello spazio. L'equilibrio tra queste due velocità fa si che la Stazione Spaziale rimanga in orbita mantenendo tendenzialmente costante la sua distanza dal suolo terrestre. In parole semplici, mentre la ISS cade si “sposta di lato” quanto basta per trovarsi alla stessa quota su un altro punto della superficie terrestre.

Insomma, gli astronauti stanno sempre cadendo, ma nel farlo “schivano” continuamente la Terra. Lo stesso vale ogni volta che un corpo orbita attorno a un'altro: la Luna sta cadendo sulla Terra e anche noi stiamo perennemente cadendo verso il Sole – ma con una velocità tangenziale sufficiente (circa 30 km/s) per non terminare mai la caduta!

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