¿Por qué la ISS tiene una forma tan extraña? ¿Por qué la forma no es uniforme?

Aww, me siento como un padre al que le dijeron que su hijo es feo.


Como ingeniero, miro a la ISS y pienso ” por supuesto que se ve de esa manera, ¿por qué se vería diferente? “Cuando una nave espacial ficticia tiene el lujo de tener su diseño dictado por el estilo, las naves espaciales reales están limitadas por el presupuesto, las compensaciones y la practicidad. Cada característica de la EEI puede explicarse por esas palabras.

Todavía no tenemos la tecnología para hacer la construcción en el espacio, por lo que tenemos que ensamblar un vehículo grande en el espacio a partir de componentes que se puedan lanzar. En el momento de la asamblea de la ISS, los dos mecanismos para llevar una gran carga al espacio eran el transbordador espacial Orbiter y el cohete ruso Proton. Esas dos oraciones explican mucho la apariencia de la EEI. Tenía que ensamblarse a partir de piezas que encajarían en la bahía de carga útil del Orbiter o en el carenado de carga útil de un cohete Proton. Esto dicta una longitud y diámetro máximos para cada componente. Por lo tanto, podemos esperar que la ISS esté compuesta principalmente de cilindros, unidos entre sí como salchichas.


Esos dos vehículos de reparto dictan otras características. El transbordador espacial Orbiter podría entregar un cilindro completamente sin alimentación, retirarlo de la bahía de carga útil y conectarlo utilizando el brazo robótico y conectarlo a la ISS. Pero, el cohete ruso Proton deposita su carga útil en órbita terrestre baja y esa carga útil tiene que volar a la ISS. Eso significa que cada uno de los módulos rusos son naves espaciales autónomas. Deben tener propulsores y tanques de combustible y sensores y antenas de navegación y comunicación. Cuando miramos los módulos rusos, vemos ese equipo.


Una estación espacial con múltiples laboratorios que funcionan en todo momento necesita mucha energía eléctrica (unos pocos kilovatios). Eso requerirá grandes paneles solares, lo suficiente para casi llenar un campo de fútbol. Y debido a que el ángulo hacia el sol cambia a medida que el vehículo gira alrededor de la Tierra, esos paneles solares deben poder rotar para que estén constantemente orientados hacia el sol. Eso dicta que esas matrices solares deben tener caminos sin obstáculos, sin obstáculos no solo en su rotación, sino sin obstáculos en su línea de visión hacia el sol. Eso dicta que montemos los paneles solares a los lados y que mantengamos el perfil del resto del vehículo bajo.

Del mismo modo, debemos ser capaces de rechazar el calor al espacio y, por lo tanto, debemos tener radiadores grandes. Esos radiadores deben poder articularse para que no estén expuestos a la luz solar directa.


Para mantener esos paneles solares necesitamos estructuras rígidas que puedan manejar los pares de torsión de la rotación y arrastre del panel solar. Esa es la gran barra horizontal a través del vehículo. Las armaduras no son módulos presurizados, pero no son espacio desperdiciado. Esas armaduras están llenas de equipos como baterías y bombas de refrigerante. El ISS necesita mantenerse encendido durante los pases nocturnos, por lo que se necesitan varias baterías muy grandes.


Ahora que hemos aceptado que nuestra estación espacial será una serie de cilindros unidos, podríamos preguntarnos cómo se organizarían. Se necesitaron varios años para armar la ISS. Necesitaba ser un vehículo funcional y ocupado durante ese tiempo. Eso impone restricciones sobre dónde se colocan los componentes. Necesitamos tener un control de actitud estable de la pila y necesitamos tener conectividad de energía, datos y consumibles. Necesitamos tener caminos sin obstáculos para atracar vehículos a lo largo de la barra en V (vector de velocidad) y la barra en R (vector de radio orbital). Necesitamos poder llegar a todos los puertos de atraque con el brazo robótico. No podemos bloquear las antenas de comunicaciones. Las antenas GPS necesitan un camino despejado hacia los satélites.

Por ejemplo, uno podría preguntarse por qué el módulo europeo Columbus y los módulos japoneses Kibo sobresalen a un lado en lugar de agregarse al frente. La razón es que fueron entregados por el transbordador espacial Orbiter y el Orbiter necesitaba conectarse al PMA (Adaptador de acoplamiento presurizado) que se encuentra en la parte delantera de la ISS.


La ISS tiene que ver con la función sobre la forma. Cuando veo ciencia ficción, me encuentro mirando las naves lisas, uniformes y simétricas y haciéndome preguntas como ” ¿Cómo rechazan el calor? ¿De dónde obtienen su energía eléctrica? ¿Dónde están las antenas de comunicaciones? ¿Cómo evita un vehículo de atraque? “¿Por qué pusieron los tanques en el interior donde son más difíciles de reemplazar? ¿Por qué están usando mucho más material del necesario? ¿Dónde diablos construyeron esa cosa?” y así. Pero cada pequeña proyección, cada pequeño cambio de color, cada cambio de dimensión en la ISS es por una razón de ingeniería explícita.

Aquí hay una animación que muestra cómo se armó todo:

La Estación Espacial Internacional tiene su forma porque consta de numerosos componentes más pequeños que se lanzaron individualmente, en lugar de una sola estación masiva lanzada de una vez. Este método se usó porque no había un vehículo de lanzamiento disponible que fuera lo suficientemente potente como para lanzar todos los elementos deseados a la vez. Los rusos usaron el cohete Proton y los estadounidenses usaron el transbordador espacial. Las piezas no pueden ser más grandes o pesadas que las capacidades máximas de esos vehículos. Por ejemplo, la bahía de carga útil del transbordador espacial era un cilindro hueco de 15 pies de diámetro, por lo que los módulos del segmento orbital de EE. UU. Son cilindros con diámetros de menos de 15 pies. Como puede ver mirando, los módulos del segmento orbital ruso se ven diferentes, porque se lanzaron en un iniciador diferente.

Las estaciones espaciales en las películas suelen ser enormes y uniformes, pero no se explica cómo se construyen. En realidad, el ensamblaje modular como el ISS es mucho más fácil. La reciente película “Interestelar” en realidad hizo un trabajo bastante decente al mostrar cómo podría verse una estación espacial de rueda más realista (modular) (aunque tendría que ser mucho más grande o los astronautas se enfermarían porque la gravedad sería notablemente diferente entre sus cabezas) ¡y pies!).

El Dr. F. Porsche tenía un dicho para la ingeniería: “La forma sigue a la función”. La ISS es una estación espacial funcional, que cumple con los criterios de sus especificaciones, es decir, peso ligero, funciones estructurales y, por supuesto, su propósito en el espacio para albergar y apoyar humanos y equipos. La belleza está en el ojo del espectador pero no es una especificación ISS.

Uno también podría preguntarse por qué el interrogador tiene una forma tan extraña.

La ISS (y otras estaciones espaciales) son las únicas construcciones humanas que se han hecho donde la aerodinámica y la gravedad no imponen restricciones en el diseño en curso. La estética de la forma del diseño nunca será y nunca será un requisito. La forma de la ISS está totalmente dictada por la funcionalidad y la logística de construcción. Su belleza inherente está en la inmensa ingeniería y el genio tecnológico que se ha combinado para crear un oficio tan exitoso.

No es al azar, es modular.

Construirlo de manera modular significa que se puede ampliar o reducir para adaptarse a la demanda cambiante de sus servicios y la oferta cambiante de financiación.

Sí estoy de acuerdo con usted. La forma de la EEI es extraña. Se parece a una antena de TV exterior de la década de 1950. A muchas personas (incluido yo mismo) les gustaría que la Estación Espacial Internacional (ISS) tuviera la forma de una rueda de bicicleta, para que pudiera girar y generar su propia gravedad artificial. Ese fue el diseño conceptual que le dio Wernher von Braun, el ingeniero aeroespacial germano-estadounidense que fue el principal responsable de poner al hombre en la luna. Pero, recordemos cuando se trataba de construir la ISS, los diseñadores eligieron ‘función sobre forma’ y costo sobre creatividad. Entonces, considerando todo, estoy seguro de que fue diseñado de la mejor manera posible para su época.

Por Dios, no puedes juzgar un libro por su portada … Estoy de acuerdo con Jim Carey en esto …

Pero un gran hombre dijo una vez: “El diseño no es solo lo que parece y se siente. El diseño es cómo funciona.

Como respondió Robert Frost, la estación está construida para maximizar la funcionalidad y eso es lo que más importa.

La Estación Espacial Internacional tiene una forma extraña por una razón primordial: no está diseñada para la necesidad de producir gravedad para sus astronautas y, como resultado, su geometría es extrañamente angular.

Si se diseñó para inducir la gravedad, la estación espacial tendría la geometría adecuada de un cilindro, un toro o una esfera porque se podría inducir una rotación para producir el mismo efecto que la gravedad al causar la fuerza centrífuga.

Pero eso es quizás 50 años en el futuro.

/ En el mundo newtoniano

Por la misma razón, todo su cuerpo es bastante simétrico, mientras que la disposición del órgano interno no lo es o el diseño de cualquier otro organismo, utilidad, usabilidad, funcionalidad para sus funciones internas y externas con respecto a su entorno externo.

En resumen, Propósito, por nada más y ciertamente nada menos.

La ISS parece estar construida a lo largo de un eje lineal muy parecido a una calle. Con módulos enchufables de otros países conectados a este eje lineal.
Cuál parece ser la manera más eficiente de colocarle adiciones. Tal como se haría en cualquier ciudad. Solo parece extraño porque cada módulo está diseñado por diferentes países para diferentes propósitos. Al igual que cualquier calle de Estados Unidos que contenga una cadena de negocios franquiciados. Un restaurante chino al lado de Taco Bell, MacDonald’s, Long John Silver, Walmart, Vape shop, etc.

La función determina la forma.

¿Por qué debería ser uniforme? ¿Por qué crees que debería tener una forma uniforme?

Dado que está en órbita terrestre baja en lo que efectivamente es un vacío, la forma es completamente irrelevante ya que no hay que lidiar con la resistencia aerodinámica. Por lo tanto, ha acabado teniendo la forma que tenía cuando se ensamblaron los distintos módulos.

¿Porque, porque no? Está en caída libre. Su forma es el producto de un diseño modular y requisitos de ingeniería, eso es todo.

Estamos acostumbrados y condicionados a pensar que los objetos que se mueven rápidamente se simplifican, para pasar por el aire de manera eficiente. No hay aire allí arriba, por lo que la racionalización no es un problema.

Cuesta alrededor de $ 10,000 por libra enviar cosas al espacio. No quieren desperdiciar dinero en diseño … Todo está ahí con un propósito específico en mente. No hay nada allí porque se vería bien.

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