¿Somos capaces (desde el punto de vista de la ingeniería) de construir una nave espacial en el espacio?

Los cohetes son caros. Y en su mayor parte, de un solo uso.

SSTO promete cambiar eso.

Sin embargo, los SSTO tendrán una capacidad de carga útil limitada (al igual que todos los vehículos de lanzamiento) y, eventualmente, las misiones requerirán más Delta-V y más masa de carga útil de la que puede manejar un solo viaje.

Si vamos a poner personas en Marte, se requerirá una gran cantidad de equipos y una gran cantidad de Delta-V para llegar allí.

  • ¿Cuáles son las dificultades específicas de ensamblar (cualquier cosa) en el espacio?
  • ¿Se ha "construido" algo en el espacio antes?
Si estamos de acuerdo en que SSTO significa etapa única en órbita, ¿puede aclarar cómo los cohetes SSTO prometen cambiar el "uso único"? Supongo que quiso hablar sobre las primeras etapas reutilizables y, finalmente, las segundas, sin una remodelación importante.
¡Hay una impresora 3D en la ISS mientras hablamos! Este puede ser el primer ejemplo de "fabricación" en el espacio.
@ChrisR Sí, quise decir una nave reutilizable capaz de lograr LEO (y entregar una carga útil), volver a ingresar y aterrizar de manera segura, esencialmente reduciendo el costo de un viaje a la órbita a un tanque de combustible. Supongo que esta nave utilizará motores que respiran aire, aprovechando el oxígeno disponible en la atmósfera y reduciendo enormemente la masa de oxidante que normalmente se requiere llevar consigo. Sin embargo, entiendo lo que quiere decir, un "cohete SSTO" ciertamente podría ser un cohete de una sola etapa capaz de alcanzar la órbita, aunque sería difícil hacer que dicho sistema sea recuperable y reutilizable .

Respuestas (3)

¿Se ha "construido" algo en el espacio antes?

Absolutamente. Quizás no "construido" en el sentido del que estás hablando, pero ciertamente ensamblado. Un excelente ejemplo es la Estación Espacial Internacional . Hay alrededor de una docena de módulos distintos en la ISS que están presurizados y aptos para la ocupación. El primero fue Zarya , y el último es Leonardo . Han sido construidos por muchos países diferentes y se han agregado individualmente. También hay muchos componentes sin presión. Aquí hay un mapa práctico: una guía para la ISS ( de Wikipedia )La configuración ULF6 de la Estación Espacial Internacional luego de la adición del espectrómetro magnético Alpha y ExPrESS Logistics Carrier 3, lanzado por el transbordador espacial Endeavour en STS-134.

Aquí se pueden encontrar algunos detalles sobre el proceso de montaje , pero creo que esta sección explica mejor las cosas. Muchos componentes se incorporaron en los lanzamientos de los cohetes rusos Proton, así como en numerosos lanzamientos de transbordadores espaciales. Cada nuevo módulo conectado sin problemas con los demás. Fueron preconstruidos, pero se ensamblaron en órbita.

La otra cosa que un proyecto como este va a tomar es dinero. Y mucho de eso. La ISS puede haber costado 150 mil millones de dólares . Esa es una cantidad asombrosa de dinero. Eso parece tener en cuenta el costo de los vuelos del transbordador espacial. Ahora, este sitio dice que una misión a Marte sería más barata:

Para poner ese número en perspectiva, hace poco más de 10 años, la NASA estimó el costo de enviar astronautas a Marte. Sus estimaciones aproximadas ponen el precio de una misión humana a Marte en el estadio de béisbol de $ 40 mil millones de dólares estadounidenses.

Pequeño cambio, claramente.

Una misión a Marte requeriría un cohete de tamaño decente. La ISS tiene unos 357 pies de largo. Eso es aproximadamente del tamaño de un cohete Saturno V. Ahora, si construyes el cohete en órbita, puede que no necesite ser tan grande, porque ya estaría en órbita.

Otra gran desventaja de 'construir' algo frente a ensamblar algo es trabajar con un traje espacial. El uso de herramientas y todo lo demás es mucho, mucho, mucho más difícil que en un entorno de mangas de camisa (justo la cantidad de esfuerzo que necesita hacer para cerrar las manos mientras trabaja con 5 pares de guantes que están presurizados, mientras transporta el peso de micro -calentadores en cada dedo). El simple hecho de vestirse y desvestirse consume una buena cantidad de cada día de trabajo. Una vez que empiezas a trabajar más horas para tratar de compensar eso, empiezas a cometer errores.

Diagrama de guante de traje espacial con capas:

El uso de guantes de traje espacial puede hacer que las uñas se caigan

Trabajando en el Hubble

Lo que habla de los problemas de simplemente desatornillar (!!) un conector (hace micro desechos de metal que pueden provocar un cortocircuito / dañar su electrónica). En la tierra; la gravedad, el viento y el vacío pueden usarse para deshacerse de esos escombros y convertirlos en polvo que "mágicamente" desaparece.

Excelentes enlaces, esperaba una respuesta como esta! Me recuerda una historia sobre el diseño de los trajes Apolo, aparentemente los primeros diseños de los ingenieros de la NASA eran tan restrictivos que hacían casi imposible que los astronautas se movieran y hicieran lo que tenían que hacer, así que contrataron el trabajo a otras compañías, una de las cuales fue fabricante de sujetadores Playtex . Las mujeres que diseñaron y cosieron sostenes parecían entender cómo el cuerpo humano se flexiona y se mueve mejor. ¡Si no me equivoco, Playtex finalmente ganó el contrato y envió sus trajes a la Luna!

¿Se ha "construido" algo en el espacio antes?

Depende de su definición de built(consulte la respuesta de HDE para obtener una explicación detallada del ensamblaje de la ISS), pero para los fines de esta respuesta, supondré que quiere decir dónde un equipo en el espacio recibiría un paquete plano de piezas IKEA-esque y luego ensambla en un recipiente de trabajo en el espacio.

Se puede hacer?

Sí, de hecho, la ISS nos muestra un ejemplo práctico de un proceso similar, la tripulación recibe con frecuencia kits de reparación o módulos científicos que deben adjuntarse al exterior de la estación en EVA. Esto implica muchos de los trabajos regulares de ingeniería que podría esperar que haga un equipo de construcción:

  • Atornillar cosas en otras cosas
  • Juntas de soldadura
  • circuito de soldadura
  • eta eta

¿Se ha hecho?

No que yo sepa. Esto puede parecer extraño, pero el razonamiento es bastante simple si examinamos las posibles ventajas y desventajas.

Ventajas Actuales

  1. Los diseñadores ya no tienen que preocuparse por el ajuste de la embarcación dentro del carenado aerodinámico del cohete.
  2. Puede dividir la nave final en cohetes más pequeños y eficientes.
  3. El entorno de baja gravedad hace que los componentes móviles sean "más fáciles"

Desventajas actuales

  1. Todavía tiene que transportar la misma masa al espacio, por lo que el ahorro de combustible se limita a lo que puede ahorrar usando cohetes más pequeños.

  2. Límite más pequeño en el tamaño del equipo de construcción.

  3. Cada especialista que necesita para la construcción también debe ser un astronauta capacitado

  4. Lanzamientos adicionales para ensamblar y mantener astilleros/equipo de construcción

  5. Pérdida de componentes debido a la deriva hacia el espacio

  6. Sin equipo de construcción pesado

Hasta que tengamos una forma de recolectar combustible o materias primas en el espacio, no hay mucho que ganar con la construcción en el espacio.

Sus listas de pros y contras son excelentes, pero no estoy de acuerdo con su conclusión de que no hay mucho que ganar con la construcción en el espacio. Sus dos primeras ventajas son realmente convincentes, y la ISS es la prueba de concepto. Otras ventajas incluyen la distribución del riesgo en el lanzamiento (un lanzamiento fallido no pierde todo el proyecto) y la capacidad de actualizar gradualmente (aunque eso es más relevante para las estaciones que para los barcos).
No dudo que sean razones convincentes, dudo que sean lo suficientemente convincentes como para superar los aspectos prácticos de la tarea en este momento.
@CyanAngel Si construir la ISS es una tarea del momento, entonces sí, son convincentes. Ningún cohete podría levantar toda la ISS (casi 420 toneladas nasa.gov/mission_pages/station/main/onthestation/… ). E imagínese el tamaño del carenado que sería necesario. La ISS nos brinda un modelo para un primer paso simple para la construcción de naves en el espacio: comience con el ensamblaje sin herramientas. Con eso, tus desventajas 2-6 simplemente desaparecen. De acuerdo, en su lugar obtienes complejidad adicional y mucho peso muerto en los muelles de módulos, pero puedes ensamblar lo que de otro modo sería imposible.
Básicamente estás diciendo "utilicemos las técnicas de construcción de la ISS para construir otras cosas". Mis desventajas no están dirigidas a abordar ese método de construcción, vea la respuesta aceptada para ese punto. for the purposes of this answer I will presume you mean where a team in space would receive an IKEA-esque flat pack of parts and then assembles it into a working vessel in spaceMi declaración de apertura eliminó deliberadamente el método de construcción de la ISS porque ya existe una respuesta mejor
¿Somos capaces (desde el punto de vista de la ingeniería) de construir una nave espacial en el espacio?
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