¿Por qué las estaciones espaciales se han vuelto menos eficientes en volumen a pesar del progreso tecnológico?

Si compara el volumen presurizado de todas las estaciones espaciales lanzadas con su masa, su eficiencia de volumen (en este contexto, volumen dividido por masa) parece disminuir con el tiempo.

En orden cronológico:

Salyut: (en realidad siete estaciones, pero prácticamente idénticas. Se utilizan números de Salyut 1)

  • Volumen presurizado: 99 m³
  • Masa 18.425 kg
  • Metros cúbicos por tonelada métrica: 5,37

Skylab:

  • Volumen presurizado: 319,8 m³
  • Masa 77.088 kg
  • Metros cúbicos por tonelada métrica: 4,15

Mir:

  • Volumen presurizado: 350 m³
  • Masa 129.700 kg
  • Metros cúbicos por tonelada métrica: 2,70

Estación Espacial Internacional:

  • Volumen presurizado: 916 m³
  • Masa 390.378 kg
  • Metros cúbicos por tonelada métrica: 2,35

Tiangong:

  • Volumen presurizado: 15 m³
  • Masa 8.506 kg
  • Metros cúbicos por tonelada métrica: 1,76

¿Qué está pasando? Esto es todo lo contrario de lo que cabría esperar de las mejoras tecnológicas.

¿Cuál es la razón por la que la eficiencia de volumen de las estaciones espaciales cae cuando mejora la progresión tecnológica general?

Lanzar una lata vacía es bastante fácil, pero no tan útil. Cuanto más equipo funcional desee por persona en su estación espacial, mayor será la relación entre masa y volumen presurizado.
¿Estás contando toda la masa de armazones y paneles solares en tus números de ISS? Eso no parece correcto.
@OrganicMarble Sí, también cuento todas esas cosas. Sé que desde el punto de vista estrictamente de los módulos habitacionales, no tiene sentido. Sin embargo, la pregunta es más como por qué el volumen presurizado para la tripulación ya no es una prioridad.
@OrganicMarble ¿Quizás está comparando el número con el de Wiki? Bueno, la masa sin la lanzadera adjunta es mejor. isslive.com/displays/adcoDisplay1.html
A mí me parecen manzanas y naranjas. Si compara los cilindros presurizados con estructuras más complejas como la ISS, los cilindros siempre ganarán por este motivo.
bueno, ¿por qué nos hemos conformado con un tipo de fruta que nos da menos espacio para que los cosmonautas salten de manera genial?
A medida que la tecnología mejora, más y más equipos son expulsados ​​al vacío frío, lo que significa que su volumen presurizado que contenía una bomba pesada ahora contiene un equipo científico liviano mientras la bomba cuelga afuera, su masa contribuye a la masa de la estación pero su volumen no contribuye a la volumen presurizado.
Solo por curiosidad, ¿dónde encajaría Spacelab en tu lista? Por ejemplo, diga la variante con el mayor volumen habitable.
@Puffin Tengo problemas para encontrar una hoja de datos sobre el laboratorio espacial, pero algunos números inexactos que he encontrado sugieren alrededor de 5,3 metros cúbicos por tonelada. Pero si los otros son manzanas y naranjas, spacelab es una patata.
Gracias, es un comienzo. Sí, es difícil saber por dónde empezar, ya que cada vuelo de SpaceLab podría tener una configuración diferente.
FWIW, varios astronautas han comentado que la ISS no se siente abarrotada: hay mucho volumen habitable para 7 ocupantes, incluso si no es tan cavernoso como Skylab.
La eficiencia del volumen no es un objetivo de la ISS, por lo que, a menos que haya un requisito específico para lograrlo, sugeriría que sería un costo y reduciría la efectividad de la ISS.
El número de Tiangong parece estar muy lejos. Mirando las fotos parece más grande que eso.

Respuestas (1)

La Estación Espacial Internacional es un vehículo mucho más capaz que cualquiera de sus predecesores. Esto tiene un costo, y ese costo es la masa. Aquí hay un problema: duplicar la energía eléctrica duplica con creces la masa necesaria para producir esa energía.

Las cosas no escalan linealmente. Puedes ver esto en el reino animal. Dadas imágenes de igual tamaño de los esqueletos de un elefante y un ratón, puedes decir inmediatamente cuál es cuál. Escalar un ratón al tamaño de un elefante no funcionaría. Un ratón del tamaño de un elefante fallaría por su propio peso.

Si bien la ISS no necesita sostener su propio peso, sí necesita soportar cosas como el estrés térmico. Una lata endeble no puede escalar hasta el tamaño de la ISS, sin cambios estructurales. Otro nombre para esto es la ley del cubo-cuadrado.

"Duplicar la energía eléctrica duplica con creces la masa necesaria para producir esa energía" Eso no suena bien. Tengo un metro cuadrado de paneles solares, y acabo de agregar otro.
¿Acaso aumentar esa "lata endeble" no me da más volumen para la masa debido a la ley del cubo-cuadrado?
@Hohmannfan: debe agregar una estructura para admitir ese panel adicional, y eso significa que debe agregar una estructura para admitir esa estructura adicional. También necesita agregar cableado, y eso tampoco se escala linealmente. Mire la enorme masa del sistema de vigas de la ISS.
@Hohmannfan: mira un ratón contra un elefante. ¿Cuál tiene más estructura (es decir, huesos) por unidad de volumen?
Contraejemplo: si tengo un cubo con una longitud de lado de 1, mi relación de superficie a volumen es 6:1. Si hago los lados 2, la relación es 3:1. Más volumen para la misma masa. De eso se trata la ley del cubo-cuadrado
¿Por qué las estaciones espaciales se han vuelto menos eficientes en volumen a pesar del progreso tecnológico?
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