Ún dos maiores problemas que se lle presentan aos escritores, e en xeral aos creadores, de ciéncia-ficción é como facer que os seus persoaxes non anden aos vorcallóns polo interior das súas naves espaciais, batendo contra o teito e as paredes e tendo que se agarrar a mangos, soportes e manúbrios para simplemente ir dun cuarto a outro, mentres flotan libremente polo aire coma un mexacán, suxeitos a mareos, vómitos e toda caste de complicacións gástricas. Por suposto, isto xa o fan na actualidade os astronautas sen moitos atrancos, así que tampouco sería de estrañar que o mesmo continuara a acontecer dentro duns, digamos, cen anos no futuro. Pero con todo, a ninguén lle gusta a ideia.
E por iso é polo que os escritores crearon a necesidade da gravidade artificial. Nela, os nosos protagonistas non deben voar polo aire, senón que camiñan con naturalidade coma seres humanos, abren portas e caixóns sen que os obxectos saian flotando por todas partes, abren billas e o auga sae cara abaixo, e en xeral, a vida é normal dentro desas caixas de metal, grandes ou cativas, ás que chamamos naves, que xa é abondo difícil imaxinar como se desprazan a grandes velocidades coma por riba ter que pensar no que acontece coa xente que vai dentro.
No mundo práctico, a breve duración das viaxes e mais os poucos efectos negativos para a saúde da auséncia de gravidade non fan rendíbel a creación dunha gravidade artificial, pero se temos en conta que os astronautas están moi ben preparados fisicamente, o contrário que a xente normal, probabelmente só sexa cuestión de tempo o desenvolvemento desta tecnoloxía, que será necesária xunto ao aumento da duración média das viaxes entre as estrelas.
O que di a Física
Segundo a Física newtoniana tradicional, a gravidade é a forza coa que se atraen os corpos, os uns aos outros. Polo tanto, para describir unha gravidade artificial dun xeito non especulativo, podemos supoñer que o piso da nosa nave posúe unha masa grande abondo coma para imitar á gravidade da Terra. Isto supón que a masa do piso dunha nave é a mesma dun planeta enteiro, o que é difícil de facer pasar coma feito científico. Ou podemos imaxinar algo mais exótico, coma algún elemento gravitacionalmente repulsivo coma “masa negativa”, algo que non existe, polo que estamos nas mesmas.
Porén a Física mais moderna di que a gravidade non é unha forza de seu, senón unha propiedade inherente da masa e mais un efecto causado pola distorsión da masa sobre o espazo-tempo. Así que temos que nos limitar a explicar como se conseguen imitar os efectos da gravidade, pero non podemos aínda explicar como creamos gravidade per se, á parte de xerando ou axuntando matéria. Isto, se o pensamos ben, é perfectamente razoábel, porque se a gravidade non é unha forza, a gravidade artificial tampouco pode se-lo. O que sería posíbel é imitar os seus efectos. Para entender-mos, é coma tentar imitar unha enfermidade copiando os seus síntomas, pero sen saber o que é a enfermidade nin como apareceu.
E logo, o que pasa coa investigación actual sobre antigravidade? Non podemos simplemente construír unha máquina coa que acender e apagar a gravidade a vontade? E armas de gravidade? Sabemos que a antimatéria existe, así que por que non antigravidade? Semella unha ideia interesante, pero a triste realidade e que estamos mais preto de conseguir dragóns voadores que cuspan lume que de ter unha pistola de antigravidade. Si, a antimatéria existe, pero tamén xera… gravidade normal e corrente.
E con forzas electromagnéticas? Os supercondutores, superfluídos e demais non cancelan a gravidade, esta segue a existir mália que un imán aboie sobre outro. De novo temos que nos aferrar á posibilidade de meramente reverter os efectos da gravidade, pero non eliminar ou nulificar a gravidade mesma.
Na ciéncia-ficción, que é o que nos interesa, a gravidade é creada de dous xeitos principais: por imitación, xa sexa por medio dunha forza centrífuga ou pola inércia da aceleración linear da nave, ou por medio de ideias mais especulativas que non se diferencian moito da simple máxia. Ou sexa, sen explicar como se acadou. E aínda que o segundo caso é o mais habitual, agora imo-nos enfocar no primeiro xeito, que sería o que se dá por chamar “ciéncia-ficción dura”, na que o autor tenta, con mais ou menos éxito, dar-lle unha explicación razoabelmente científica ao que está a narrar.
As primeiras ideias ou conceptos proveñen dos anos 50 e 60, cando a ciéncia e mais a fantasía comezaron a mirar-se na cara a unha á outra seriamente por primeira vez. Os autores de ciéncia-ficción decataron-se de que tiñan a necesidade de narrar algo críbel, ou polo menos que os lectores puidesen aprezar coma realista, mentres que os científicos miraron ao xénero fantástico na procura dunha inspiración sempre necesária.
Rotación de toros
A primeira película que describiu unha estación espacial con gravidade artificial, aínda que inexplicada, foi Project Moonbase (1953), un filme dirixido por Richard Talmadge e baseado nun conto de Robert A. Heinlein, interesante porque describe un futuro no que as mulleres tiñan postos de mando, entre eles o de Presidenta dos Estados Unidos. Pero foi 2001: A Space Odyssey (1968) o que imaxinou por primeira vez o concepto de gravidade fornecida pola rotación dun toro ao redor dun eixo, que reproduciu o clásico Ringworld (1970) de Larry Niven amosando un xigantesco hábitat ao redor dunha estrela, e creando gravidade artificial tamén por rotación.
A rotación é o sistema mais habitual na ciéncia-ficción simplemente porque é o mais doado de concibir e o que mais posibelmente vexamos nós ou os nosos netos no futuro. Pero aínda que para unha estación espacial é algo aceptábel, ao mesmo tempo, tamén fai que as naves estelares sexan feas, perdan o seu estilizado deseño de foguete ou avión supersónico, e pola contra, se convertan en cachifallos voadores que non podemos imaxinar aterrando comodamente noutro planeta. Aínda que sexa difícil de aceptar, teremos que nos acostumar a que as naves do futuro non serán “cool” coma a Enterprise, do mesmo xeito que os autores do pasado consideraban que os barcos eran a forma de tecnoloxía mais avanzada posíbel, e por iso imaxinaron barcos voando á Lúa.
Mais moderna, a novela The Martian (2011) de Andy Weir conta como a nave espacial Hermes acada gravidade artificial por deseño, empregando aínda unha estrutura en forma de anel, en cuxa periféria se experimentan forzas de ao redor dun 40% da gravidade terrestre, o que xa é abondo para que os astronautas poidan camiñar en lugar de voar.
A mesma ideia da forza inercial por rotación podemo-la ver na série For All Mankind, ou no filme Interstellar, que presenta unha nave (a Endurance) que pode rotar o seu eixo central grazas aos seus retropropulsores, mentres que no filme de 2021 Stowaway a etapa superior do seu vehículo de lanzamento está conectada mediante amarres de 450 metros ao casco principal da nave, actuando coma contrapeso da gravidade artificial baseada na inércia.
Para acadar o desexado efecto de gravidade por rotación, o toro debe xirar a unha velocidade abondo coma para que os obxectos que están no seu interior sexan desprazados inercialmente cara á periféria, as paredes da nave, por onde camiñarán os nosos protagonistas. O problema é que canto mais pequena é unha nave espacial, ou neste caso, o seu rádio de rotación, mais rápida terá que ser a súa rotación e mais difíciles de evitar incómodos efectos coma o Coriolis, cando a nosa cabeza xira mais rápido cás nosas pernas. Iso non pode ser bó para o mareo!
Rotación de cilindros
Un concepto moi semellante e algo anterior é do científico alemán Hermann Oberth no seu libro de 1954 Menschen im Weltraum—Neue Projekte für Raketen- und Raumfahrt (Xente no espazo, un novo proxecto para viaxes en foguetes espaciais) no que describiu o uso de cilindros xigantes. Este concepto foi recollido e mellorado polo profesor de Princeton Gerard K. O’Neill, quen describiu en 1976 un asentamento humano no espazo que consistiría en dous cilindros contra-rotando en direccións opostas para cancelar os efectos xiroscópicos, duns 8 kilómetros de diámetro e 30 de longo cadanseu. A ciéncia-ficción desenvolveu a idea no anime Cowboy Bebop, no libro Rendezvous with Rama e as súas secuelas, na saga de videoxogos Halo ou na popular série de televisión Babylon 5.
Con todo teñamos en conta que a gravidade, aínda que pareza unha forza débil, ten efectos moi poderosos. Ela soíña é capaz de crear buratos negros. E na Terra, onde só coa axuda da nosa man podemos vencer a forza gravitatória do planeta enteiro ao erguer unha rocha do chan, a gravidade equivale a unha aceleración de 9,8 metros por segundo… cada segundo. Así que para imitar case perfectamente a gravidade terrestre, o anel da nosa nave terá que ter unhas dimensións enormes, cun rádio dun kilómetro coma moi mínimo, e duns 5.000 kilómetros idealmente. Por elo sería mellor utilizar unha nave espacial mais grande e que xire amodo, pero non tan grande que se desfaga por mor da integridade estrutural.
Aceleración lineal
O mesmo Weir describe a outra grande ideia en Project Hail Mary (2021): a nave acada unha velocidade inicial grazas aos seus motores que lle dan unha aceleración constante de 2g (dúas veces a gravidade terrestre). A aceleración lineal utiliza o empuxe dos motores da nave para crear a ilusión de estar baixo unha atracción gravitatória. Unha nave espacial sometida a unha aceleración constante en liña recta xeraría unha atracción gravitatória na dirección oposta á aceleración, empuxando aos obxectos e ás persoas e creando a sensación de peso. Este sistema, que se pode encaixar dentro da terceira lei de Newton, significa na práctica que aínda que os obxectos dentro da nave están realmente parados, é a mesma nave a que se move cara eles, xerando deste xeito a impresión de que caen.
A nave deste xeito pode construír-se coma un rañaceos, con moitos pisos e cos motores no piso inferior. Esta forma de gravidade ten ademais a vantaxe dunha velocidade relativamente alta: una nave espacial que acelere a 9,8 m/s2 durante a primeira metade da viaxe, e logo desacelere durante a outra metade, podería chegar a Marte nuns poucos días. E unha hipotética viaxe espacial utilizando unha aceleración constante de 1g durante un ano se achegaría a velocidades relativistas e permitiría unha viaxe de ida e volta a Próxima Centauri, a estrela que está mais preto do Sol.
Con aceleración constante 1g é teoricamente posíbel viaxar 13.800 millóns de anos luz en 45 anos, aínda que isto serían miles de millóns de anos para a Terra. Esta distáncia é xa de por si o límite do universo observábel, polo que estariamos a falar de viaxes á velocidade da luz.
O problema é que actualmente esta enorme aceleración só se pode acadar con motores de impulso químico, así que só se acelera mentres dura o combustíbel, uns dous ou tres minutos coma moito, e isto require que o escritor ou guionista saiba moi ben de que está a falar, polo que o concepto non é moi utilizado. O caso de mais sona é a saga The Expanse, nos libros e na tele, onde se asume a existéncia prévia duns motores de fusión que non producen moita perda de calor. Cando se chega á metade da viaxe, se debe xirar a nave para que desacelere, o que produce por suposto un problema aínda maior para os seus habitantes, dada a enorme velocidade que se levaba. E todo isto por non falar dos micro-meteoritos que poderían destruír unha nave enteira, e que Arthur C. Clarke resolveu en The Songs of Distant Earth (1986) poñendo un bloque de xeo por diante da nave, para que este vaia parando as partículas enerxéticas que vagan polo espazo.
En todo caso, e deixando á marxe a rotación e as forzas centrífugas, o concepto de aceleración linear é o mais próximo que temos agora mesmo na ciéncia-ficción a unha gravidade artificial non directamente vencellada a tecnoloxías inexplicadas ou inexplicábeis.
Outras ideias e conceptos
En resumo, a ciéncia-ficción dura tende a evitar a ideia de que a gravidade artificial poida xerar-se da nada. A gravidade que atopamos no espazo é o resultado de facer rotar a nave con forzas centrífugas, ou facendo que toda a nave acelere a 1g. Á parte disto, non fican moitas mais opcións, pero unha delas, amplamente usada, é a solución dos zapatos ou botas magnéticas.
En realidade, levar zapatos con imáns é unha mala solución porque só ancoraría os pes ao chan, pero non o resto do corpo, nin o café da cunca, polo que se deixa coma emerxéncia ou para filmes de baixo orzamento, aínda que se pode ver, por exemplo, en éxitos de público coma Moon (2009), 2001 A Space Odyssey, Star Trek VI: The Undiscovered Country (1991) e Star Trek: First Contact (1996), pero tamén aparecen en cómics coma On a marché sur la Lune, o visionário álbum de Tintín de 1954 que ademais describe un foguete con gravidade artificial xerada pola aceleración do seu motor atómico.
Unha ideia mellor é usar algún tipo de peche mecánico para se enganchar ao chan, ou mesmo velcro para o interior, onde non existe o risco de saír voando ao baleiro. Outras posibilidades serían usar nanotecnoloxía, ou coma os insectos: con poutas, pelos e ganchos, secrecións pegañentas, forzas electrostáticas e forzas de Van der Waals. O mesmo Spider-Man pode incluír-se neste último concepto, se ben non hai unha explicación canónica á súa habilidade de gabear polos muros.
E xa case dentro do que sería a pura especulación, cabería incluír a manipulación gravitacional, un concepto que utilizaría tecnoloxía para crear campos gravitatórios que usan gravitóns (as partículas elementais hipotéticas que fan posíbel a gravidade, pero que hoxe en día consideran-se tan reais coma o éter) e mais os xeradores de gravidade artificial que crean masa artificial localizada, que aparecen na série Hyperion Cantos de Dan Simmons e as novelas Consider Phlebas e The Player of Games de Iain M. Banks.
A nosa comprensión das futuras viaxes espaciais está ao cabo limitada pola nosa comprensión da Física tal e como a coñecemos hoxe. Cando este coñecemento cambie, e iso é algo de esperar, tamén cambiará o noso concepto de gravidade e poderemos saber se era posíbel a gravidade artificial e, se é así, como poderemos consegui-la. E moi probabelmente, do mesmo xeito que lles pasou aos escritores que só podían imaxinar ir á Lúa a bordo de veleiros, a forma na que poderemos crear gravidade artificial será tan estraña e misteriosa para nós como lles parecerían a eles os nosos foguetes espaciais.
