Er man virkelig vektløs i verdensrommet?

Mange har en forestilling om at hvis man reiser ut i verdensrommet og stopper der, så blir man vektløs. Da kan man sveve der og titte ned på jorda eller "svømme" bort til månen, akkurat som man vil. Noen tror denne vektløsheten skyldes fraværet av luft, så hvis man pumper ut lufta i et rom i et hus nede på bakken, så vil ting inne i rommet begynne å sveve vektløse omkring.

Men nei, det er ikke sånn det fungerer. Grunnen til at man opplever såkalt vektløshet i verdensrommet er fordi man faller like fort som omgivelsene. Hvis man er inne i et romskip som faller gjennom rommet, så vil alt inne i romskipet falle i samme fart som romskipet, og man opplever vektløshet i forhold til romskipet.

Noen av dere har kanskje opplevd kortvarig vektløshet nede på jorda, f.eks på et tivoli. På toppene av en berg- og dalbane eller når en såkalt slingshot snur øverst, da føler man et kortere eller litt lengre øyeblikk av vektløshet. Opplevelsen kan være så ubehagelig for noen at de blir kvalme, selv om vektløsheten bare varer et sekund eller to. Årsaken er at balanseorganet inne bak ørene ikke lengre klarer å finne ut hva som er opp eller ned, og dette kan noen bli svimmel og kvalm av.

Romfartsorganisasjonene NASA og ESA har såkalte parabelflyvninger der kommende astronauter kan trene på vektløshet. Flyet flyr som i en berg- og dalbane der de som er ombord opplever å falle like fort som flyet på hver topp av banen. En sånn simulert vektløshet kan vare i et par minutter per topp, altså vesentlig mer enn de få sekundene man kan oppleve på tivoli. Også noen av astronautkandidatene blir kvalme av opplevelsen, derfor kalles slike fly ofte "vomit comet", altså oppkastkomet. Hovedbildet til denne artikkelen viser innsiden av flyet ved toppen av frittfallsbanen.

Grunnen til at satelitter og romstasjonen ikke faller ned er altså egentlig ikke fordi de er vektløse, men fordi de beveger seg i såkalte frittfallbaner. En frittfallbane består av to faktorer, tyngdekraften (gravitasjon) og farten forover. Hvis farten forover er stor nok vil fallet nedover gi en rund bane rundt og rundt det som gir tyngdekraften, i vårt tilfelle jordas tyngdekraft. På samme måte kan man "parkere" sonder i frittfallbaner rundt andre himmellegemer, som månen, sola eller en annen planet. De henger altså ikke vektløse over planeten, men beveger seg rundt planeten i frittfallbaner.

Alt som befinner seg i samme frittfallbane oppleves som det er vektløst i forhold til hverandre. Hvis romstasjonen ISS hadde blitt bremset helt opp, så ville den falle mot jorda som en stein. Dette ville forsåvidt også vært en frittfallbane, i hvert fall til romstasjonen ble bremset opp av luftmotstanden i jordas atmosfære. I praksis ville mesteparten av romstasjonen ha brent opp på grunn av oppvarmingen fra luftfriksjonen før den rakk å skade noen nede på bakken.

Romstasjonens banehøyde er ca. 408 km (over jordoverflata) og banehastigheten er ca. 7,66 km/s (27 580 km/t). Denne farten gjør at det kun tar halvannen time for romstasjonen å fullføre en runde rundt jorda. Alt og alle som er inne i romstasjonen faller rundt jorda med samme fart, de har samme frittfallbane, derfor opplever astronautene at de lever i et vektløst miljø.

Fordi det knapt er noe støv eller luft i den banehøyden romstasjonen er "parkert", så vil frittfallbanen opprettholdes runde etter runde etter runde. Bare av og til tennes det små styreraketter for å kompensere for bremsingen fra det lille som tross alt er der. Enda lengre ute er støv- og gassnivåene så minimale at mange satelitter i prinsippet kan fortsette å snurre rundt jorda til evig tid, uten ekstra skyv.

I lavere frittfallsbaner (lavere ned mot jorda) må banehastigheten økes for å unngå styrt mot bakken, i høyere frittfallsbaner må man senke hastigheten, ellers farer man videre utover i verdensrommet. Hvis man har skutt opp en rakett som skal levere noe på romstasjonen, så må oppskytningsøyeblikket synkroniseres slik at de to farkostene møtes på rett øyeblikk i samme frittfallbane. Hvis man bommer på møtestedet må man enten øke farten og dykke ned i en lavere bane for å ta igjen romstasjonen bakfra, eller legge seg i en høyere frittfallsbane med lavere banehastighet for å vente på at romstasjonen innhenter romskipet.

Sånn sett beveger man seg friere nede på bakken enn ute i verdensrommet. Vi kan godt bremse helt opp og kjøre motsatt vei uten å risikere å brenne opp i et ildhav fordi vi måtte stoppe på rødt lys. Ute i verdensrommet må man finberegne frittfallsbanene for å få noe til å møtes, eller oftere for unngå at de møtes. Hvis romstasjonen med sine 27 580 km/t skulle kollidere med noe der ute, f.eks vrakdeler fra tidligere satelitter, så kan det bli en katastrofe. Derfor er alle objekter større enn små malingsflak som surrer rundt i nærområdet til jorda, der de fleste satelittene snurrer rundt jorda, overvåket hele tiden. Det er mange tusen av disse vrakdelene, det kalles romskrot.

Se også:
Wringing out water on the ISS (YouTube-video)
How to brush your teeth in ISS (YouTube-video)