Warum sind Raumstationen trotz des technologischen Fortschritts weniger volumeneffizient geworden?

Wenn Sie das Druckvolumen aller gestarteten Raumstationen mit ihrer Masse vergleichen, scheint ihre Volumeneffizienz (in diesem Zusammenhang Volumen dividiert durch Masse) mit der Zeit abzunehmen.

In chronologischer Reihenfolge:

Saljut: (eigentlich sieben Stationen, aber praktisch identisch. Saljut 1-Nummern werden verwendet)

  • Druckvolumen: 99 m³
  • Masse 18.425 kg
  • Kubikmeter pro Tonne: 5,37

Skylab:

  • Druckvolumen: 319,8 m³
  • Masse 77.088 kg
  • Kubikmeter pro Tonne: 4,15

Mir:

  • Druckvolumen: 350 m³
  • Masse 129.700 kg
  • Kubikmeter pro Tonne: 2,70

Internationale Raumstation:

  • Druckvolumen: 916 m³
  • Masse 390.378 kg
  • Kubikmeter pro Tonne: 2,35

Tiangong:

  • Druckvolumen: 15 m³
  • Masse 8.506 kg
  • Kubikmeter pro Tonne: 1,76

Was ist los? Das ist genau das Gegenteil von dem, was man von technologischen Verbesserungen erwarten würde.

Was ist der Grund dafür, dass die Volumeneffizienz von Raumstationen sinkt, wenn sich der technologische Fortschritt insgesamt verbessert?

Das Starten einer leeren Dose ist ziemlich einfach, aber nicht allzu nützlich. Je mehr funktionale Ausrüstung Sie pro Person in Ihrer Raumstation haben möchten, desto höher wird das Verhältnis von Masse zu Druckvolumen sein.
Zählen Sie in Ihren ISS-Zahlen die gesamte Masse der Traversen und Solarpanels mit? Das scheint nicht richtig zu sein.
@OrganicMarble Ja, ich zähle das ganze Zeug auch. Ich weiß, dass es aus einer reinen Sichtweise nur der Wohnmodule keinen Sinn ergibt. Die Frage ist jedoch eher, warum Druckvolumen für die Besatzung keine Priorität mehr hat.
@OrganicMarble Du vergleichst vielleicht die Nummer mit der des Wikis? Nun, die Masse ohne Shuttle ist besser. isslive.com/displays/adcoDisplay1.html
Es kommt mir einfach wie Äpfel und Birnen vor. Wenn Sie Druckzylinder mit komplexeren Strukturen wie der ISS vergleichen, werden die Zylinder aus diesen Gründen immer gewinnen.
Nun, warum haben wir uns dann mit einer Obstsorte begnügt, die uns weniger Platz für Kosmonauten gibt, um auf coole Weise herumzuspringen?
Da sich die Technologie verbessert, werden immer mehr Geräte in das kalte Vakuum ausgestoßen, was bedeutet, dass Ihr unter Druck stehendes Volumen, das eine schwere Pumpe enthielt, jetzt einige leichte wissenschaftliche Geräte enthält, während die Pumpe draußen hängt, wobei ihre Masse zur Masse der Station beiträgt, aber ihr Volumen nicht dazu beiträgt unter Druck stehendes Volumen.
Nur aus Neugier, wo würde Spacelab in Ihre Liste passen? Sagen wir zum Beispiel die Variante mit dem größten bewohnbaren Volumen.
@Puffin Ich habe Probleme, ein Datenblatt zu Spacelab zu finden, aber einige ungenaue Zahlen, die ich gefunden habe, deuten auf etwa 5,3 Kubikmeter pro Tonne hin. Aber wenn die anderen Äpfel und Birnen sind, ist Spacelab eine Kartoffel.
Danke, es ist ein Anfang. Ja, schwer zu wissen, wo man anfangen soll, da jeder SpaceLab-Flug eine andere Konfiguration haben könnte.
FWIW, verschiedene Astronauten haben kommentiert, dass sich die ISS überhaupt nicht überfüllt anfühlt – es gibt viel bewohnbares Volumen für 7 Insassen, auch wenn es nicht so höhlenartig ist wie Skylab.
Volumeneffizienz ist kein Ziel der ISS, daher würde ich vorschlagen, dass es Kosten verursachen und die Effektivität der ISS verringern würde, es sei denn, es gäbe eine spezifische Anforderung, dies anzustreben.
Die Zahl für Tiangong scheint weit weg zu sein. Wenn man sich die Fotos ansieht, wirkt es größer.

Antworten (1)

Die Internationale Raumstation ist ein viel leistungsfähigeres Fahrzeug als alle ihre Vorgänger. Dies hat seinen Preis, und dieser Preis ist Masse. Hier gibt es ein Problem: Eine Verdoppelung der elektrischen Leistung verdoppelt die Masse, die zur Erzeugung dieser Leistung benötigt wird, um mehr als das Doppelte.

Die Dinge skalieren nicht linear. Das sieht man im Tierreich. Anhand gleichgroßer Bilder der Skelette eines Elefanten und einer Maus erkennt man sofort, welches welches ist. Eine Maus auf die Größe eines Elefanten zu skalieren würde nicht funktionieren. Eine elefantengroße Maus würde unter ihrem eigenen Gewicht versagen.

Während die ISS nicht ihr eigenes Gewicht tragen muss, muss sie beispielsweise thermischen Belastungen standhalten. Eine dünne Blechdose kann ohne strukturelle Änderungen nicht auf die Größe der ISS skaliert werden. Ein anderer Name dafür ist das Würfelquadratgesetz.

„Durch die Verdoppelung der elektrischen Leistung wird die Masse, die zur Erzeugung dieser Leistung benötigt wird, mehr als verdoppelt.“ Das klingt nicht richtig. Ich habe einen Quadratmeter Sonnenkollektoren und füge einfach einen weiteren hinzu.
Gibt mir das Vergrößern dieser "dünnen Blechdose" aufgrund des Kubikquadratgesetzes nicht mehr Volumen für die Masse?
@Hohmannfan - Sie müssen Struktur hinzufügen, um dieses zusätzliche Panel zu unterstützen, und das bedeutet, dass Sie Struktur hinzufügen müssen, um diese zusätzliche Struktur zu unterstützen. Sie müssen auch Verkabelung hinzufügen, und auch das skaliert nicht linear. Schauen Sie sich die riesige Masse des Fachwerksystems der ISS an.
@Hohmannfan - Schau dir eine Maus gegen einen Elefanten an. Was hat mehr Struktur (dh Knochen) pro Volumeneinheit?
Gegenbeispiel: Wenn ich einen Würfel mit Seitenlänge 1 habe, ist mein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen 6:1. Wenn ich die Seiten 2 mache, ist das Verhältnis 3:1. Mehr Volumen bei gleicher Masse. Darum geht es beim Kubikquadratgesetz
Warum sind Raumstationen trotz des technologischen Fortschritts weniger volumeneffizient geworden?
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