¿Puede/debe nadar en gravedad cero?

Dos problemas principales se presentan de inmediato. Como el cuerpo humano tiene una flotabilidad casi neutra con el agua, uno podría pensar que no hay problemas con el movimiento real en el agua. Pero esto es sólo parcialmente cierto.

La orientación direccional en el agua será muy difícil. En la Tierra, cuando nadamos, no solo nuestro pecho flota un poco más que nuestras piernas, sino que también podemos sentir el gradiente de presión al aumentar la profundidad. En otras palabras, incluso si tiramos de cabeza al agua (por ejemplo, un pesado collar de oro), podemos sentir cómo disminuye la presión en la dirección "hacia arriba" y construir una imagen mental de nuestro escenario basada en eso. No existe tal gradiente de presión en gravedad cero. Por sí sola, esta desorientación se puede resolver con un entrenamiento cuidadoso y riguroso, similar al entrenamiento que se usa en el ejército para evacuar aviones que se han hundido en el agua .

Sin embargo, surge un segundo problema que está asociado con la geometría y las propiedades materiales de nuestra esfera de agua. Como se mencionó en otras respuestas, el agua tiene una tensión superficial significativa y, en ausencia de una aceleración direccional, se agrupará en una esfera tambaleante . Es razonable pensar que el agua se mantendrá más o menos unida. Sin embargo, estamos ignorando la física de la escala para usar estas suposiciones para predecir el comportamiento del agua con nuestra esfera más grande.

Cuando el radio de la esfera se vuelve grande (del orden de metros), el movimiento interno del agua en la esfera (y esto incluye las corrientes inducidas al nadar y empujar el agua) tiene una energía mucho mayor que la tensión superficial que sostiene la esfera . juntos. (Esta comparación se llama el número de Weber , que es importante para determinar si los líquidos "salpicarán" y determinar el tamaño de las gotas). No solo nuestra esfera se rompería, sino que grandes bolsas de aire se dispersarían por todas partes.. Esto es malo para nadar, ya que la densidad efectiva del agua se reduce mediante la inclusión de estas bolsas de aire. Este efecto es similar a nadar sobre un generador de burbujas. Combinado con el hecho de que al agua todavía le gusta adherirse a todo, incluida nuestra cara, tenemos una receta para el pánico, la asfixia y la inhalación severa de agua, de los cuales los dos últimos pueden ser (obviamente) fatales.

A medida que la esfera se hace más grande, puede llevar tiempo crear las bolsas de aire y la natación puede ser casi normal . Es decir, hasta que necesites salir a la superficie para tomar aire. Pero a medida que pasa el tiempo y la esfera se dispersa debido a las corrientes de agua antes mencionadas, su situación se parecerá cada vez más a la mencionada en el párrafo anterior.

Factible: Sí por un tiempo

Peligroso: También Sí

Cool Factor: no tan genial como la piscina en la luna.

Fuera de mi cabeza, dos problemas para la natación libre (sin equipo de respiración) se me ocurren:

• En ausencia de un sentido de "arriba" y "abajo", sería muy fácil desorientarse y perder la noción de dónde está la superficie más cercana para respirar.
• La tensión superficial se convertirá en la fuerza dominante que gobierna el flujo de agua a medida que sube para respirar. En particular, el agua se adherirá a su cara , lo que dificultará tener un camino despejado para respirar.

Los entornos mixtos de agua y aire podrían ser bastante peligrosos en microgravedad. Pero un entorno de agua debería ser posible. Para que un ser humano experimente una microgravedad sostenida ya se requiere un aparato de respiración; a menudo esto es del tamaño de un hábitat o una cápsula, pero también existen unidades personales.

Varias personas han comentado sobre el desafío de moverse entre volúmenes de hábitats de aire y de agua mediante una esclusa de aire.

La práctica existente para limpiar los derrames de líquidos es el uso de una manguera de vacío (probablemente con ventilación al espacio, lo que sería un desperdicio de masa en el volumen de la esclusa de aire) y toallas. Se podría diseñar una cámara para soplar aire y bombear agua (inicialmente a través de respiraderos, luego a través de una manguera manual para atrapar gotas) y separar el aire y el agua succionados a través de un secador centrífugo y posiblemente un deshumidificador tipo refrigeración en las etapas finales.

Sin embargo, también hay otra tecnología de la Tierra que podría ser bastante aplicable a la separación inicial: los tanques de agua con vejiga de aire. Un astronauta que quisiera pasar del entorno aéreo al agua entraría en la esclusa de aire, se pondría el aparato de respiración y se cerraría en una vejiga flexible conectada a la puerta del lado del agua. La presión del aire en la cámara circundante se elevaría ligeramente, mientras que dentro de la vejiga bajaría, efectivamente "empaquetando al vacío" al astronauta (pero solo débilmente, para que pueda continuar respirando). Una vez que se ha eliminado la mayor parte del aire de la vejiga, la presión externa se reduce ligeramente y se bombea agua hacia la vejiga. Entonces son libres de abrir la puerta del agua y entrar en el entorno del agua.

Para salir del entorno acuático, atraviesan la puerta hacia la vejiga y cierran la puerta detrás de ellos. Se vuelve a aumentar ligeramente la presión externa y se bombea el agua. Una vez que se ha eliminado la mayor parte del agua de la vejiga, abren la cremallera y usan el soplador de recirculación, la manguera de succión y las toallas mencionados anteriormente para limpiar.

Finalmente, si bien la orientación podría ser un desafío, no es probable que sea más desafiante en un entorno de agua en microgravedad de lo que ya lo es en uno de aire en microgravedad.

Si existe un peligro único, sería con cosas como la aspiración de agua como resultado de un mal funcionamiento parcial del aparato de respiración. Las cosas que puede hacer un buceador con destino a la Tierra probablemente no sean seguras. Es muy posible que el astronauta deba usar un traje seco durante su tiempo en el hábitat acuático.

Para nadar en el agua necesitas respirar aire con solo un pequeño contenido de gotas de agua. Necesita saber cuándo es posible abrir la boca y respirar profundamente el aire puro. Si inhala demasiado y con demasiada frecuencia agua en lugar de aire, corre peligro de ahogarse.

En gravedad cero y bajo la influencia de la natación, habrá muchas gotas de agua flotando en el aire y burbujas de aire dentro del agua. No hay fuerza que elimine las burbujas de aire y las gotas de agua como estamos acostumbrados cuando nadamos en la Tierra. Si dos gotas se golpean a baja velocidad, pueden unirse, pero a mayor velocidad, el resultado será aún más gotas en el aire.

Así que creo que nadar en gravedad cero no es posible. Pero una prueba experimental sería extremadamente costosa.

Imaginemos una bola de agua con un radio de 5 m, flotando en el espacio vacío dentro de una estación espacial adecuadamente grande.

La esfera de agua se rompería por la turbulencia provocada por el nadador. Luego, el nadador se ahogaría inhalando la sopa flotante de fragmentos de agua.

Si encierra el agua en un tanque, puede "nadar bajo el agua", pero entrar y salir del agua puede ser complicado.

Sí tu puedes.

Este tema está bien tratado en el libro The Integral Trees (1984) de Larry Niven.

La mayoría de los animales del Anillo de Humo han evolucionado para volar al menos ocasionalmente, incluso los peces. El Anillo de Humo contiene numerosos "estanques", globos de agua de varios tamaños que flotan libres como todo lo demás. Si bien hay animales acuáticos y anfibios en el anillo de humo que viven la mayor parte de sus vidas en dichos estanques, estos animales pueden encontrar su hábitat inadecuado en cualquier momento. Fuente

Hay una serie de escenarios desarrollados, y todos parecen estar bien equilibrados en la ciencia.