Почему космические станции стали менее эффективными, несмотря на технический прогресс?

Если вы сравните герметичный объем всех запущенных космических станций с их массой, их объемная эффективность (в этом контексте объем, деленный на массу), похоже, со временем уменьшается.

В хронологическом порядке:

Салют: (на самом деле семь станций, но практически идентичные. Используются номера Салюта 1)

  • Объем под давлением: 99 м³
  • Масса 18 425 кг
  • Кубических метров на метрическую тонну: 5,37

Скайлэб:

  • Объем под давлением: 319,8 м³
  • Масса 77 088 кг
  • Кубических метров на метрическую тонну: 4,15

Мир:

  • Объем под давлением: 350 м³
  • Масса 129 700 кг
  • Кубических метров на метрическую тонну: 2,70

Международная космическая станция:

  • Герметичный объем: 916 м³
  • Масса 390 378 кг
  • Кубических метров на метрическую тонну: 2,35

Тяньгун:

  • Объем под давлением: 15 м³
  • Масса 8 506 кг
  • Кубических метров на метрическую тонну: 1,76

Что здесь происходит? Это совершенно противоположно тому, что можно было бы ожидать от технологических усовершенствований.

В чем причина того, что объемная эффективность космических станций падает, когда общий технологический прогресс улучшается?

Запуск пустой банки довольно прост, но не так уж полезен. Чем больше функционального оборудования вы хотите на человека на своей космической станции, тем выше будет отношение массы к объему под давлением.
Вы учитываете всю массу фермы и солнечных панелей в своих цифрах МКС? Это не кажется правильным.
@OrganicMarble Да, я тоже все это считаю. Я знаю, что с точки зрения только жилых модулей это не имеет смысла. Однако вопрос скорее в том, почему гермообъем для экипажа больше не является приоритетом.
@OrganicMarble Возможно, вы сравниваете число с Вики? Ну и масса без прицепленного челнока лучше. isslive.com/displays/adcoDisplay1.html
Мне кажется, что это яблоки и апельсины. Если вы сравните баллоны под давлением с более сложными конструкциями, такими как МКС, то по этим причинам баллоны всегда будут побеждать.
тогда почему мы остановились на фруктах, которые дают космонавтам меньше места для крутых прыжков?
По мере совершенствования технологии все больше и больше оборудования выбрасывается в холодный вакуум, а это означает, что ваш напорный объем, в котором находился какой-то тяжелый насос, теперь содержит некоторое легкое научное оборудование, в то время как насос висит снаружи, его масса вносит вклад в массу станции, но его объем не вносит вклад в массу станции. объем под давлением.
Просто из любопытства, какое место Spacelab впишется в ваш список? Например, скажем вариант с самым большим обитаемым объемом.
@Puffin У меня проблемы с поиском таблицы данных в космической лаборатории, но некоторые неточные цифры, которые я нашел, предполагают около 5,3 кубических метра на тонну. Но если все остальные — это яблоки и апельсины, то Спейслэб — это картошка.
Спасибо, это начало. Да, трудно понять, с чего начать, поскольку каждый полет SpaceLab может иметь различную конфигурацию.
FWIW, различные астронавты отмечали, что МКС совсем не кажется переполненной — там достаточно обитаемого объема для 7 пассажиров, даже если она не такая пещеристая, как Скайлэб.
Эффективность объема не является целью ISS, поэтому, если бы не было конкретного требования для достижения этой цели, я бы предположил, что это будет затратно и снизит эффективность ISS.
Число Tiangong кажется далеким. Глядя на фотографии, кажется, что больше.

Ответы (1)

Международная космическая станция — гораздо более мощный аппарат, чем любой из его предшественников. За это приходится платить, и эта цена — масса. Здесь есть проблема: удвоение электрической мощности более чем удваивает массу, необходимую для производства этой мощности.

Вещи не масштабируются линейно. Вы можете увидеть это в животном мире. Имея одинаковые по размеру изображения скелетов слона и мыши, можно сразу сказать, кто есть кто. Масштабирование мыши до размеров слона не сработает. Мышь размером со слона не выдержит собственного веса.

Хотя МКС не нужно выдерживать собственный вес, она должна выдерживать такие вещи, как тепловые нагрузки. Хрупкая консервная банка не может масштабироваться до размеров МКС без структурных изменений. Другое его название — закон куба-квадрата.

«Удвоение электрической мощности более чем вдвое увеличивает массу, необходимую для производства этой мощности». Это звучит неправильно. У меня есть один квадратный метр солнечных батарей, и я просто добавляю еще один.
Разве увеличение масштаба этой «хлипкой консервной банки» не дает мне больше объема для массы из-за закона куба-квадрата?
@Hohmannfan - вам нужно добавить структуру для поддержки этой дополнительной панели, а это значит, что вам нужно добавить структуру для поддержки этой дополнительной структуры. Вам также необходимо добавить проводку, и это тоже не масштабируется линейно. Посмотрите на огромную массу ферменной системы МКС.
@Hohmannfan - Посмотрите на мышь против слона. Что имеет больше структуры (т.е. костей) на единицу объема?
Обратный пример: если у меня есть куб со стороной 1, отношение поверхности к объему составляет 6:1. Если я сделаю стороны 2, соотношение будет 3:1. Больше объема при той же массе. Вот что такое закон куба-квадрата.
Почему космические станции стали менее эффективными, несмотря на технический прогресс?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v