O que é microgravidade

O ambiente espacial é único devido ao vácuo, radiação de alta energia proveniente do Sol e de outras fontes cósmicas, e da aparente ausência de efeitos gravitacionais. Este último fator, chamado de microgravidade, permite observar e explorar fenômenos e processos em experimentos científicos e tecnológicos que seriam mascarados sob a influência da gravidade terrestre. A condução de experimentos num ambiente de microgravidade possibilita o melhor entendimento, e o posterior aperfeiçoamento na Terra, de processos físicos, químicos e biológicos.
A exposição de longa duração à uma gravidade quase nula, é uma situação que não pode ser reproduzida na Terra. A gravidade é uma das quatro forças fundamentais da física (sendo as outras a força eletromagnética, a força de ligação nuclear fraca e a força de ligação nuclear forte), e não pode simplesmente ser "desligada".
É importante entender como a condição de ausência de gravidade aparece em espaçonaves orbitando a Terra em altitudes relativamente baixas. A maioria dos veículos de acesso ao ambiente de microgravidade aqui caracterizados como plataformas, tais como o Ônibus Espacial e a Estação Espacial Internacional (ISS), possuem órbitas entre 200 e 450 km de altitude.   A estas distâncias, a aceleração da gravidade é da ordem de apenas 10% menor do que aquela da superfície da Terra, isto é, o espaço em si, não é uma região livre de gravidade. Se pudéssemos construir um prédio com 400 km de altura, os moradores de sua cobertura estariam firmemente fixados ao assoalho pela força gravitacional terrestre, ao invés de flutuarem livremente como os tripulantes de uma espaçonave orbitando na mesma altura.
Pela lei da gravitação de Newton, que diz que dois objetos possuem uma atração gravitacional um pelo outro proporcional a suas massas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre seus centros, uma nave teria a atração gravitacional da Terra reduzida em um milhão de vezes, somente quando estivesse a 6,4 milhões de quilômetros de distância, ou seja a uma distância 17 vezes maior do que aquela entre a Terra e a Lua.
O fenômeno da microgravidade ocorre porque a espaçonave e tudo que se encontra dentro dela está num estado chamado de queda livre. Todo o objeto em queda livre fica sujeito a condição de microgravidade, que ocorre quando ele cai em direção ao centro da Terra com uma aceleração igual àquela da gravidade (9,8 m/s2 ou 1 g). Um veículo orbital caí continuamente em volta da Terra, pois lhe foi dada uma certa velocidade inicial tal que sua trajetória o leva além da superfície da Terra, antes que o campo gravitacional terrestre possa puxá-lo para o solo. Assim, a astronave e todos os objetos em seu interior estão sob a influência da gravidade; eles só "não tem peso" relativamente ao sistema de referência que se move com  o veículo.

Issac Newton propôs o "experimento imaginário" de colocar um canhão no topo de uma alta montanha e disparar um projétil a uma velocidade suficientemente alta para que entrasse em órbita ao redor da Terra. Se a bala fosse apenas solta, cairia verticalmente em direção ao centro da Terra; conforme sua velocidade tangencial fosse sendo aumentada, seguiria a trajetória de um segmento de elipse, com seu ponto de intersecção com o solo cada vez mais distante; a uma velocidade ainda maior, sua trajetória não mais seria interceptada pela Terra. Conforme a velocidade for aumentada mais ainda, sua trajetória será um círculo, depois uma elipse para, finalmente, quando a velocidade for 41% maior que a velocidade de órbita circular, o projétil seguir uma trajetória parabólica, ou de escape, para nunca mais retornar.

O termo microgravidade vem do fato de não existir um ambiente de gravidade zero num veículo orbital. Uma série de efeitos produzem forças do tipo gravitacional. Qualquer objeto solto dentro do veículo possuí sua própria órbita ao redor da Terra. Somente se o objeto estiver localizado exatamente no centro de massa da nave, terá a mesma órbita desta. Objetos fora do centro de massa da nave, irão completar um circulo ao redor deste durante cada órbita. A atmosfera residual existente na altitude da órbita (basicamente átomos de oxigênio), irá exercer um efeito de freamento na nave e, como um objeto no seu interior não está sujeito a esta desaceleração, terá uma pequena aceleração aparente em relação a esta. Em média a microgravidade obtida numa nave, como a ISS, é de 10-6 g e os efeitos gravitacionais residuais acima descritos são da ordem de 10-7g.
As operações associadas normalmente à uma espaçonave, também influem na alteração da gravidade no seu interior. Elas geralmente são vibrações de natureza aleatória (g-jitter) variando de 10-2 a 10-6 g. Por exemplo, um astronauta balançando a cabeça (10 kg com amplitude de 10 cm e freqüência de 1 Hz numa nave de 100 toneladas), irá  imprimir uma aceleração de 10-5 g  sobre a nave. Astronautas andando originam acelerações aleatórias que variam de 10-2 a 10-4 g. Manobras para correção de órbita da astronave também produzem variações no nível de gravidade e, todo este conjunto de perturbações, deve ser cuidadosamente considerado quando do planejamento de um experimento em microgravidade.
Veja mais detalhes sobre estes efeitos