Come funziona la gravità nello spazio?

La relazione che governa il fenomeno è semplice: l'attrazione cresce con le masse coinvolte e diminuisce con il quadrato della distanza, misurata da centro a centro. Raddoppiare la distanza riduce la forza a un quarto. Fondamentalmente, la legge non restituisce mai zero. Il campo della Terra raggiunge la Luna, a 384.400 km di distanza, e oltre; quello del Sole mantiene Nettuno a 4,5 miliardi di km. La gravità non può essere bloccata, assorbita o annullata da alcun materiale, motivo per cui gli ingegneri aerospaziali la trattano come la condizione di fondo permanente di ogni traiettoria.

È anche per questo che l'altitudine orbitale cambia meno di quanto si immagini. Misurata dal centro della Terra, un veicolo spaziale a 400 km di altezza è solo circa il sei percento più lontano di qualcuno in piedi sul terreno, quindi sperimenta ancora circa il 90 percento della gravità superficiale.

Un'orbita è una caduta permanente che non atterra mai. Se si dà a un oggetto velocità orizzontale sufficiente, la curvatura verso il basso della sua traiettoria dovuta alla gravità corrisponde alla curvatura del pianeta sottostante. In orbita terrestre bassa questa velocità è di circa 7,7 km/s, completando un giro in circa 90 minuti. Tutto a bordo cade allo stesso ritmo, quindi nulla preme contro nient'altro e l'equipaggio fluttua — caduta libera, non assenza di gravità.

La progettazione delle missioni sfrutta il campo gravitazionale invece di combatterlo. Un'assistenza gravitazionale sottrae una piccola parte della quantità di moto orbitale di un pianeta per accelerare una sonda senza propellente; la Voyager 2 ha usato incontri successivi con Giove, Saturno, Urano e Nettuno per attraversare il Sistema Solare esterno. I punti di Lagrange, dove i campi combinati di due corpi e il moto orbitale si bilanciano, mantengono osservatori come il telescopio spaziale James Webb in posizioni stabili a 1,5 milioni di km dalla Terra.