Elimina la flotabilidad, la sedimentación y la convección natural, y la física—y la biología—se comportan de maneras sorprendentes. Esa es la premisa detrás de la investigación en gravedad cero en plataformas como la Estación Espacial Internacional (ISS), torres de caída, vuelos parabólicos y cohetes suborbitales. Durante las últimas dos décadas, este laboratorio sin peso ha permitido experimentos que son difíciles o imposibles en la Tierra, desde gases cuánticos que persisten más tiempo hasta llamas que arden sin un resplandor visible. Los resultados están transformando suposiciones de libros de texto, informando la ingeniería de naves espaciales y sembrando avances prácticos en medicina y manufactura. A medida que nuevas instalaciones entran en funcionamiento y las estaciones comerciales toman forma, la microgravedad está evolucionando de una novedad a una herramienta de precisión para el descubrimiento.
La microgravedad elimina los efectos impulsados por la gravedad que enmascaran fenómenos sutiles, convirtiendo a la ISS en un banco de pruebas limpio para la ciencia básica. Sin la mezcla por flotación o el asentamiento de partículas, los investigadores pueden aislar la difusión, la tensión superficial y otras fuerzas difíciles de investigar en la Tierra. Las plataformas de corta duración—torres de caída y vuelos parabólicos—permiten a los científicos iterar rápidamente, mientras que los vehículos suborbitales proporcionan minutos de caída libre tranquila para cargas más complejas. Juntas, estas capas de acceso permiten prototipos rápidos en tierra y refinamiento de larga duración en órbita.
En física fundamental y ciencia de fluidos, los avances han sido notables. El Laboratorio de Átomos Fríos de la NASA ha producido gases cuánticos ultrafríos en órbita, extendiendo los tiempos de observación y permitiendo nuevos estudios de condensados de Bose–Einstein y comportamiento de ondas de materia. Investigaciones de combustión como el Experimento de Extinción de Llamas revelaron “llamas frías”, reacciones a baja temperatura que persisten después de que una llama visible se apaga, informando sobre motores más limpios y seguridad contra incendios en naves espaciales. Experimentos de flujo capilar y ebullición han mapeado cómo los fluidos se autoorganizan y transfieren calor sin gravedad, moldeando diseños para la gestión pasiva de combustible y sistemas compactos de control térmico.
La investigación de materiales está aprovechando la microgravedad para ajustar la estructura desde el nivel atómico hasta el macroscópico. Los estudios de solidificación de aleaciones utilizando levitación electromagnética rastrean cómo los metales nuclean y forman microestructuras cuando se suprime la convección, mejorando los modelos para componentes más fuertes y ligeros. La fabricación de fibra en órbita busca producir fibra óptica ZBLAN con menos defectos de cristalización; las campañas iniciales han fabricado longitudes para pruebas en tierra para evaluar la pérdida y la uniformidad. Las instalaciones de fabricación aditiva en la ISS han impreso en 3D herramientas de polímero y artículos de prueba desde 2016, demostrando la producción a demanda y guiando la futura fabricación de metales y óptica de precisión en el espacio.
Las ciencias de la vida pueden ser la frontera más visible e inmediatamente relevante. El crecimiento de cristales de proteínas en microgravedad a menudo produce cristales más grandes y ordenados, mejorando la determinación de estructuras para el diseño de fármacos; equipos de la industria, incluyendo Merck, han llevado a cabo estudios de cristalización de anticuerpos para explorar mejores formulaciones. Chips de tejido que modelan el corazón, los pulmones, los riñones y la barrera hematoencefálica permiten a los investigadores observar el envejecimiento acelerado y cambios similares a enfermedades, acelerando la comprensión biomédica. La rápida pérdida ósea y los cambios inmunológicos del vuelo espacial están informando nuevos enfoques para la osteoporosis y la salud inmunológica en la Tierra.
Sistemas de cultivo de plantas como Veggie y el Hábitat Avanzado de Plantas han revelado cómo los cultivos manejan el estrés en el espacio y han confirmado que las verduras de hoja cultivadas en el espacio pueden ser seguras para comer.
