Astronauten zweven in de ruimte omdat er geen zwaartekracht is. Toch? Nee! Het is een hardnekkige mythe dat de ruimtevaarders in het ruimtestation geen gravitatie ervaren. De zwaartekracht is er zelfs bijna even sterk als op aarde.
Het is ongetwijfeld de meest gestelde vraag aan astronaut André Kuipers: hoe ga je in de ruimte naar de wc? Als je niet oppast dan zet je plasje het in het internationale ruimtestation ISS immers op een gevaarlijk loopje. Het is dan ook de reden dat astronauten naar een speciale wc gaan. Kuipers demonstreert het ding hier.
Als je de astronauten door het ruimtestation ziet zweven dan is het misschien moeilijk voor te stellen dat ze bijna evenveel zwaartekracht ervaren als mensen op het aardoppervlak. Hoe zit dat?
Dichtbij de aarde
Het ruimtestation draait om de aarde op een hoogte van zo’n 400 kilometer. Dat doet het met maar liefst 28.000 km/h, waarmee het over een rondje slechts 1,5 uur doet. De afstand tot het aardoppervlak is zo gezien behoorlijk klein. De planeet heeft een diameter van ruim 12.000 kilometer en van een afstandje gezien bevindt het ruimtestation zich maar net boven het oppervlak.
Erg ver van de aarde is het ruimtestation dus niet en dat is de reden dat er op die hoogte nog steeds zo’n negentig procent van de aardse zwaartekracht is. Gravitatie doet daar dus gewoon zijn werk. In feite valt het ruimtestation net als alle dingen naar de aarde toe. Toch raakt het de planeet nooit vanwege zijn grote zijwaartse snelheid.
Wel gravitatie maar geen gewicht
Waarom is er dan wel gravitatie maar geen gewicht in het ruimtestation? Dat heeft te maken met het feit dat objecten ongeacht hun massa precies even snel vallen. De Vlaams-Nederlandse natuurkundige Simon Stevin liet dat eind zestiende eeuw al zien toen hij twee verschillende loden ballen van de kerktoren in Delft liet vallen. Ze kwamen gelijktijdig beneden aan.
Een gelijke valsnelheid betekent ook dat het half miljoen kilo zware ruimtestation precies even snel valt als de astronauten die erin zitten. Zou een astronaut een weegschaal hebben meegenomen dan zou deze niets aangeven op het moment dat de astronaut er zijn voet op probeert te zetten. De wegschaal valt immers met het ruimtestation en de astronaut mee: de voet oefent er geen kracht op uit. Een weegschaal is waardeloos in de ruimte.
Gewichtloos zijn kan dus gewoon als er zwaartekracht is. Het blijkt zelfs vrijwel onmogelijk om aan de zwaartekracht te ‘ontsnappen’. Volgens de zwaartekrachtwet van Newton neemt de gravitatiekracht af met de afstand (met het kwadraat van de afstand om precies te zijn). Hoe verder je weg bent hoe minder zwaartekracht je ervaart van bijvoorbeeld de aarde. Bij de maan is er nog zo’n 0,03 procent van over (maar daar heb je weer de zwaartekracht van de maan). Stel je vliegt naar de rand van het zichtbare universum, dan nóg is daar de zwaartekracht van de aarde (en van de rest van de materie in het universum). In theorie althans, want in de praktijk zal dit in de lege ruimte verwaarloosbaar zijn.
De gewichtloze redacteur Roel van der Heijden tijdens een paraboolvlucht.
ESA/Anneke Le Floc'hEindeloos vallen
Het enige dat je dus hoeft te doen om geen gewicht te ervaren is vallen. Tegenwoordig gebruiken wetenschappers de valtruc om onderzoek te doen naar processen in gewichtsloosheid, bijvoorbeeld in de materiaalkunde of vloeistofdynamica. De universiteit in het Duitse Bremen heeft een ruim honderd meter hoge toren waarin onderzoekers experimenten verpakt in een capsule naar beneden laten buitelen. Tijdens de val is er op die manier zo 4,7 seconden gewichtloosheid, genoeg voor sommige proeven.
Ook kun je meevliegen met een zogenoemde paraboolvlucht. Een (aangepast) passagiersvliegtuig trekt tijdens de vlucht de neus omhoog en maakt vervolgens met de motor uit een paraboolvormige glijvlucht. Alles en iedereen aan boord is dan 22 seconden gewichtloos tot dat het vliegtuig weer moet optrekken om niet neer te storten. In 2014 vloog ik mee en was tijdens 31 parabolen zo’n 11 minuten gewichtloos. Wil je nóg langer zweven? Dan moet je onherroepelijk een ticket naar de ruimte boeken, waar je in theorie eindeloos kunt blijven zweven, ondanks de zwaartekracht.
