ایستگاه فضایی بین‌المللی Internatioanl Space Station یک ساختار فضایی سرنشین‌دار در مدار نزدیک زمین (LEO) است. فرآیند تکمیل این ایستگاه که در ساخت آن بیش از پانزده کشور همکاری داشته‌اند، از ۲۰ نوامبر ۱۹۹۸ شروع شد و تا سال ۲۰۱۵ ادامه یافت.
ایستگاه فضایی بین‌المللی
ایستگاه فضایی بین‌المللی نهمین ایستگاه فضایی قابل سکونت است. سالیوت (Salyut)، آلماز (Almaz)، میر (Mir) و اسکای‌لب (SkyLab) ازجمله ایستگاه‌های فضایی سرنشین‌دار پیشین بودند. در پروژه ایستگاه فضایی بین‌المللی پانزده کشور با یکدیگر همکاری میکنند تا بزرگترین ساخته دست بشر در فضا را هدایت کنند.
درواقع ایستگاه فضایی بین‌المللی حاصل اجماع چند ایستگاه فضایی است که کشور‌های مختلف آن‌ها را طرح‌ریزی کرده بودند. این ایستگاه‌ها شامل ایستگاه فضایی میر (Mir) روسیه، ایستگاه فضایی آزادی (Freedom)، ایستگاه فضایی کلمبوس (Columbus) و ایستگاه فضایی کیبو (Kibo) ژاپن هستند.
ساختار اصلی آن در بین سال‌های ۱۹۹۸ تا ۲۰۱۱ کامل شد و به‌مرور برای پشتیبانی از آزمایش‌ها و مأموریت‌های جدید توسعه یافت. این ایستگاه فضایی از 2 نوامبر ۲۰۰۲ بی‌وقفه به فعالیت خود ادامه می‌دهد.
تا ژانویه ۲۰۱۸، از هجده کشور مختلف جهان درمجموع دویست و سی نفر به ایستگاه فضایی بین‌المللی سفرکرده‌اند. کشور‌های دارای بیشترین تعداد فضانورد در این ایستگاه شامل ایالات‌متحده با صد و چهل و پنج نفر و روسیه با چهل و پنج نفر هستند. زمان حضور فضانوردان و مدت‌زمان تحقیقاتی که به هر سازمان فضایی تعلق می‌گیرد، بر اساس مقدار سرمایه و منابعی نظیر مدول‌ها و ربات‌ها است که در پروژه سهیم هستند.
تاکنون فضانوردانی از هفده کشور مختلف جهان در ایستگاه فضایی بین‌المللی اقامت داشته‌اند. البته از این تعداد باید به پنج توریست فضایی از جمله انوشه انصاری، فضانورد ایرانی، اشاره کرد که در ۲۱ آگوست سال ۲۰۰۶ به‌وسیله فضاپیما سایوز TMA-9 به ایستگاه فضایی سفر و به مدت نه روز در آن اقامت داشت.
ارسال فضانوردان به ایستگاه فضایی تاکنون توسط فضاپیماهای سایوز (Sayuz)، شاتل‌های فضایی (Space Shuttle)، فضاپیما ترابری خودکار (ATV)، فضاپیما پروگرس (Progress)، فضاپیما دراگون (Dragon) و فضاپیما سیگنوس (Cygnus) به انجام رسیده است که از این میان شاتل‌های فضایی در سال ۲۰۱۱ بازنشسته شدند.
سفر به ایستگاه فضایی قطعاً رویایی است که برای همه در دسترس نیست؛ چراکه همه توانایی پرداخت چند صد هزار دلار هزینه سفر توریستی به این ایستگاه را ندارند و نیز تبدیل‌شدن به یکی از فضانوردانی که چنین راهی را در پیش می‌گیرند، کار چندان ساده‌ای نیست. چندی پیش آپدیت جدید google map خارج از اتمسفر زمین را نیز در برگرفت.
نقشه‌های کره ماه، سیارات مختلف منظومه شمسی و برخی از اقمار آن‌ها در آپدیت جدید نقشه گوگل گنجانده‌شده‌اند. همچنین بخش‌های مختلف ایستگاه فضایی بین‌المللی نیز در این نقشه اضافه‌شده است.
ایستگاه فضایی بین‌المللی حاصل همکاری پانزده ملیت است؛ ناسا از ایالات‌متحده آمریکا، سازمان فضایی روسکاسموس روسیه و سازمان فضایی اروپا بر اساس مشارکت و سرمایه‌گذاری هر سازمان، بیشترین میزان سهم را از ایستگاه فضایی دارند. ازجمله شرکت‌کنندگان مهم دیگر می‌توان به آژانس اکتشافات هوافضا ژاپن (JAXA) و سازمان فضایی کانادا اشاره کرد.
پروژه‌های کنونی مرتبط با ایستگاه فضایی ایجاب میکنند تا این ماهواره مصنوعی حداقل تا سال ۲۰۲۴ به فعالیت خود ادامه دهد. به‌علاوه اینکه شرکا بر سر ادامه فعالیت آن تا سال ۲۰۲۸ بحث میکنند. پس‌ازآن، چندان واضح نیست که چه بر سر ایستگاه فضایی خواهد آمد؛ آیا از مدار خارج خواهد شد و یا برای ساخت ایستگاه فضایی بعدی مورد بازیافت قرار خواهد گرفت? همان‌طور که اشاره شد ایستگاه فضایی بین‌المللی در مدار نزدیک زمین (LEO) به‌عنوان بزرگترین قمر مصنوعی زمین، در حال گردش است.
خدمه ایستگاه فضایی با مراکز کنترل مأموریت در شهر‌های هیوستون (ایالات‌متحده) و مسکو (روسیه) در ارتباط هستند. همچنین کنترل محموله‌ها در شهر هانتسویل در ایالت آلاباما آمریکا انجام می‌شود. سایر مراکز کنترل مأموریت بین‌المللی در ژاپن، کانادا و اروپا ایستگاه فضایی را پشتیبانی میکنند.
چگونه ایستگاه فضایی را در آسمان مشاهده کنیم؟
ایستگاه فضایی بین‌المللی در میانگین ارتفاع ۴۰۰کیلومتری از سطح و در مدار نزدیک زمین (LEO) حرکت می‌کند. سرعت حرکت آن ۲۸ هزار کیلومتر در ساعت است به‌طوری‌که هر ۹۰دقیقه یک‌بار به دور زمین می‌گردد. برای درک بهتر مسافت پیموده شده توسط ایستگاه باید گفت، در طول هر ۲۴ ساعت، ایستگاه می‌تواند یک‌مرتبه به ماه سفر کند و بازگردد.
ایستگاه فضایی به‌صورت یک ستاره درخشان در امتداد آسمان شب دیده می‌شود و ازنظر درخشندگی در آسمان می‌تواند با سیاره زهره رقابت کند. اگر شرایط مکانی و زمانی مناسب باشد، بدون استفاده از تلسکوپ و با چشم غیرمسلح می‌توان ایستگاه فضایی را در آسمان شب مشاهده کرد.
خدمه ایستگاه و فعالیت‌های آن‌ها
ایستگاه فضایی بین‌المللی به‌طورکلی می‌تواند سه تا شش نفر خدمه را در خود جای دهد. با ذکر این نکته که از سال ۲۰۰۹ به این‌سو امکانات ایستگاه فضایی برای میزبانی از شش فضانورد توسعه یافت. بااین‌حال تعداد خدمه در طول سالیان مختلف متغیر بوده است.
پس از فاجعه شاتل فضایی کلمبیا در سال ۲۰۰۳ که پرواز‌های فضایی را برای چندین سال متوقف کرد، به دلیل کاهش ظرفیت سرنشین‌های پرتاب فضاپیماهای سایوز روسی، تعداد خدمه ایستگاه فضایی از مرز دو نفر تجاوز نمی‌کرد. در سمت دیگر ماجرا، چندین مرتبه ایستگاه فضایی میزبان سیزده خدمه بوده است، اما تنها به مدت چند روز و در طول تغییر خدمه یا پهلو گرفتن شاتل‌های فضایی.
پس‌ازآنکه در سال ۲۰۱۱ ناوگان شاتل‌های فضایی بازنشسته شدند، فضاپیماهای سایوز تنها مکانیزم موجود برای انتقال افراد به ایستگاه فضایی به شمار می‌رفتند. با هر بار پرواز یک فضاپیما سایوز سه فضانورد به ایستگاه فضایی نقل‌مکان میکنند و به مدت شش ماه در آنجا مشغول می‌شوند. گاهی اوقات، مدت‌زمان مأموریت‌ها به دلیل جداول زمانی فضاپیما یا رخداد‌های به‌خصوص، تغییرات اندکی میکنند.
به‌عنوان‌مثال اسکات کلی در حدفاصل سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۶ مدت یک سال را در ایستگاه فضایی سپری کرد. در صورت لزوم تخلیه ایستگاه فضایی، خدمه می‌بایست بر یکی از دو سایوز فضایی که به ایستگاه متصل است، وارد شوند و راه زمین را در پیش بگیرند.
انتظار می‌رود در سال ۲۰۱۹ یا ۲۰۲۰، با ورود حامل‌های خدمه تجاری دراگون (Drogon) متعلق به اسپیس ایکس و CST-100 متعلق به بوئینگ، تعداد خدمه ایستگاه فضایی افزایش یابد؛ چراکه این دو، توانایی انتقال فضانوردان بیشتری نسبت به سایوز‌های روسی دارند. وقتی این حامل‌های تجاری ایالات‌متحده در دسترس قرار گیرند، تقاضا برای فضاپیما‌ها سایوز کاهش خواهد یافت. چراکه ناسا دیگر برای انتقال فضانوردان خود از آن‌ها استفاده نخواهد کرد.
فضانوردان بخش عمده‌ای از زمان خود در ایستگاه فضایی را با انجام آزمایش و نگهداری سپری میکنند و حداقل دو ساعت در طول روز خود را به ورزش و فعالیت‌های شخصی اختصاص می‌دهند. آن‌ها همچنین گاهی اوقات راهپیمایی فضایی انجام می‌دهند. همچنین فضانوردان کم‌وبیش در شبکه‌های اجتماعی فعالیت دارد. مایک ماسی مینو (Mike Massimino) نخستین فضانوردی بود که توانست از خارج از جو زمین توییت کند. او این کار را در ماه می ۲۰۰۹ و در یک شاتل فضایی انجام داد.
ایستگاه فضایی بین‌المللی برای انجام تحقیقات طولانی‌مدت مرتبط با سلامتی انسان بستر مناسبی است. ناسا برای انجام این تحقیقات که قدم‌های اولیه کاوش‌های انسانی به مقصدهای مختلف در منظومه شمسی نظیر ماه و مریخ به شمار می‌روند، سرمایه‌گذاری کرده است. بدن انسان در شرایط میکروگراویتی (گرانش صفر) دچار تغییراتی در ماهیچه، استخوان، سیستم قلبی عروقی و چشم‌ها می‌شود.
مطالعات علمی بسیاری در تلاش‌اند تا شدت این تغییرات و میزان بازگشت‌پذیری آن‌ها را مشخص کنند. فضانوردان تغییراتی دائمی در دید خود را پس از بازگشت به زمین گزارش کرده‌اند. مشکلات مرتبط با سلامتی چشم فضانوردان به‌طور ویژه سازمان‌های فضایی را به چالش کشیده است، چراکه چرایی این تغییرات هنوز مشخص نیست.
فضانوردان همچنین در روند آزمایش محصولات تجاری مانند پرینتر‌های سه‌بعدی و دستگاه تولید قهوه اسپرسو و نیز آزمایش‌ها زیستی بر روی گیاهان و موش‌ها شرکت میکنند. این موارد منجر به رشد فضانوردان و مهیا شدن مواد غذایی نیز می‌شود.
خدمه تنها مسئول انجام آزمایش‌ها علمی نیستند و وظیفه حفظ و نگهداری از ایستگاه نیز بر عمده آن‌هاست. گاهی اوقات برای انجام تعمیرات، لازم است راهپیمایی فضایی انجام دهند. گاهی نیز این نگهداری‌ها فوری و ضروری هستند، مانند زمانی که سیستم آمونیک با مشکل مواجه می‌شود؛ در این حالت تعمیر آن ساعت‌ها زمان می‌برد.
متد‌های ایمنی راهپیمایی‌های فضایی پس از اتفاقی که در سال ۲۰۱۳ می‌توانست منجر به مرگ لوکا پارمیتانو (Luca Parmitano)، فضانورد ناسا، دچار تغییرات اساسی شد؛ کلاه فضانوردی پارمیتانو در طول یک راهپیمایی فضایی از آب پر شد. ناسا اکنون مکانیزمی تعبیه کرده است که به سرعت می‌توان از هجوم آب جلوگیری کرد. به این صورت که با افزودن یک پد به لباس فضانوردی امکان خروج آب به صورت مکش مهیا است. همچنین اگر کلاه فضانوردی از مایعی پر شود فضانورد می‌تواند با استفاده از یک لوله تنفس جایگزین داشته باشد.
ناسا همچنین در حال آزمایش یک فناوری است که می‌تواند کمک‌رسان یا حتی جایگزین فضانوردان در راهپیمایی فضایی شود. به‌عنوان‌مثال می‌توان به ربات‌های فضانورد (Robonaut) اشاره کرد. یک نمونه اولیه از آن در حال حاضر در ایستگاه فضایی قادر است سوئیچ‌ها را به حرکت درآورد و سایر فعالیت‌های معمولی را تحت نظارت فضانوردان به انجام برساند. می‌توان با ایجاد تغییراتی در همین نسخه‌‌های اولیه فعالیت‌هایی خارج از ایستگاه را نیز به روبات‌های فضانورد محول کرد.
رکورد‌های فضایی مرتبط با ایستگاه فضایی بین‌المللی
ایستگاه فضایی بین‌المللی در چندین سال نقاط عطف بسیاری داشته است. خدمه این ایستگاه رکورد‌های فضایی متعددی را به ثبت رسانده‌اند که از این جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
• بیشترین میزان حضور متوالی یک آمریکایی در فضا: ۳۴۰ روز. این مهم زمانی اتفاق افتاد که فضانورد اسکات کلی (Scott Kelly) در مأموریتی یک‌ساله در سال‌های ۱۶-۲۰۱۵ در ایستگاه فضایی بین‌المللی به همراه فضانورد روس، میخائیل کورینکو (Mikhail Kornienko) حضور داشت. سازمان‌های فضایی مختلف در طول این مدت یک‌سری آزمایش‌ها جامع را تحت عنوان مطالعه دوقلوها بر روی این فضانورد انجام دادند. در طی این مطالعه وضعیت اسکات به‌طور مداوم با برادر فضانورد او، مارک، که بر روی زمین حضور داشت، مقایسه می‌شد. ناسا اعلام کرده است که به انجام مأموریت‌های طولانی‌مدت علاقه‌مند است، اما تاکنون در خصوص چنین مأموریت‌هایی در آینده اعلامی صادر نکرده است.
• طولانی‌ترین پرواز فضایی توسط یک زن: دویست و هشتاد و نه روز. این رکورد طی مأموریت فضانورد آمریکایی پگی ویتسون در سال ۱۷-۲۰۱۶ ثبت شد.
• بیشترین زمان حضور مجموع در فضا توسط یک زن: بازهم پگی ویتسون. این فضانورد آمریکایی درمجموع ۶۶۵ روز را در فضا سپری کرده است.
• بیشترین تعداد حضور هم‌زمان زنان در فضا: چهار زن. این موضوع در آوریل ۲۰۱۰ اتفاق افتاد، زمانی که زنان سرنشین دو فضاپیما در ایستگاه فضایی یکدیگر را ملاقات کردند. تریسی دایسون (Tracy Dyson)، از سرنشین‌های فضاپیما سایوز در یک مأموریت طولانی‌مدت، استفنی ویلسون (Stephanie Wilson)، دوروثی لیندربرگر (Dorothy Lindenburger) و نائوکو یامازکی (Naoko Yamazaki) ژاپنی، که هرسه از فضانوردان ناسا و با شاتل فضایی دیسکاوری و در جریان مأموریت STS-131 به ایستگاه فضایی رسیده بود.
• بزرگترین گردهمایی فضایی: سیزده نفر. در جریان مأموریت STS-127 شاتل فضایی تلاش (Endeavour) در سال ۲۰۰۹ (این رکورد در چند مأموریت دیگر نیز بعدها تکرار شد).
• طولانی‌مدت ترین راهپیمایی فضایی: ۸ ساعت و ۵۶ دقیقه در جریان مأموریت STS-102 برای ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی در سال ۲۰۱۱. در این راهپیمایی جیم واس (Jim Voss) و سوزان هلمز (Susan Helms) دو فضانورد ناسا شرکت داشتند.
• طولانی‌مدتی‌ترین راهپیمایی فضایی روس‌ها: ۸ ساعت و ۱۳ دقیقه در جریان مأموریت “سفر ۵۴” (Expedition 54) برای تعمیر آنتن ایستگاه فضایی بین‌المللی. الکساندر میزورکین (Alexander Misurkin) و آنتو شکاپلروف (Anton Shkaplerov) هر دو اهل روسیه این راهپیمایی را به انجام رساندند.
• بیشترین زمان قابل سکونت بودن یک ایستگاه فضایی: از ۲۰ نوامبر ۱۹۹۸. این رکورد تا پیش‌ازاین با مجموع ده سال در اختیار ایستگاه فضایی میر روسیه قرار داشت.
یوری گاگارین، هوانورد روس، در سال ۱۹۶۱ به‌عنوان نخستین انسان توانست مرز‌های اتمسفر زمین را بکشند و نام خود را به‌عنوان نخستین فضانورد ثبت کند. موفقیت ۱۰۸ دقیقه گاگارین با استفاده از فضاپیما استوک-۱ اولین رکورد در تاریخ صنعت فضا به شمار می‌آید. پس‌ازآن رکود‌های فضایی زیادی به ثبت رسیدند.
ساختار ISS
این ایستگاه فضایی، در دو بخش انتهایی خود دارای صفحات بزرگ خورشیدی، هر یک به‌اندازه وسعت یک زمین فوتبال آمریکایی است. این صفحات ۳۹۱ هزار کیلوگرم وزن‌دارند. ایستگاه فضایی بین‌المللی در حال حاضر بیش از یک‌خانه پنج خوابه فضای زندگی دارد. به‌علاوه دو سرویس بهداشتی، امکانات ورزشی و یک پنجره ۳۶۰ درجه خورشیدی از دیگر فضاهای این ایستگاه است. فضانوردان، فضای قابل سکونت ایستگاه فضایی را با اتاقک یک جمبو جت بوئینگ ۷۴۷ مقایسه میکنند.
ایستگاه فضایی بین‌المللی به صورت تکه‌تکه به مدار زمین منتقل شد و آنجا و در جریان راهپیمایی‌های فضایی فضانوردان و روبات‌ها به‌تدریج ساخته شد. عمده‌ی مأموریت‌هایی که برای حمل این قطعات سنگین طرح‌ریزی شد توسط شاتل فضایی ناسا به انجام رسید. هرچند برخی از گردونه (ماژول‌ها) به صورت اختصاصی و با استفاده از موشک‌ها ارسال شدند.
سازه ISS ماژول‌ها و گره‌های متصل‌کننده، آزمایشگاه‌ها و اقامتگاه‌هایی برای زندگی، بادبان‌های تأمین‌کننده ساختار‌های پشتیبان و صفحات خورشیدی تغذیه‌کننده قدریت را شامل می‌شود.
اولین ماژولی که ساخت کشور روسیه است، زاریا (Zarya) نام دارد و در ۲۰ نوامبر ۱۹۹۸ توسط موشک پروتون پرتاب شد. دو هفته بعد پرواز STS-88 شاتل فضایی ناسا، مدول Node1 را پرتاب کرد. فضانوردان در جریان مأموریت STS-88 با انجام راهپیمایی فضایی این دو قطعه را به یکدیگر متصل کردند. در ادامه قطعات دیگر توسط موشک‌ها و یا درون شاتل‌های فضایی به بدنه اصلی افزوده شدند. سایر ماژول‌ها و اجزای مهم دیگر به‌قرار زیر است.
• بادبان، ایرلاک (اتاقی حد واسط دو محیط با فشارهای متفاوت که امکان گذر از آن‌ها را مهیا می‌کند) و صفحات خورشیدی: در مراحل مختلف حیات ایستگاه فضایی پرتاب‌شده‌اند. همچنین در سال ۲۰۱۷ آداپتورهای اتصال کننده برای فضاپیماهای تجاری جدید ارسال شدند.)
• ماژول زوزدا (Zvezda): در سال ۲۰۰۰ و توسط روس‌ها پرتاب شد.
• ماژول آزمایشگاهی سرنوشت (Destiny): در سال ۲۰۰۱ توسط ناسا به ایستگاه متصل شد.
• بازوری رباتیک کانادارم ۲: سازمان فضایی کانادا در سال ۲۰۰۱ این بازو را پرتاب کرد. این وسیله به‌طورکلی در جریان راهپیمایی‌های فضایی و تعمیرات کنترل از راه دور مورداستفاده قرار می‌گیرد. همچنین امروزه از این وسیله جهت برقراری اتصال میان فضاپیما و ایستگاه استفاده می‌شود. (به‌ویژه فضاپیما‌هایی که از سایر پورت‌ها امکان اتصال ندارند.)
• ماژول Node 2: ناسا در سال ۲۰۰۷ این گردونه را به‌سوی ایستگاه فرستاد.
• وسیله مداری کلمبوس: در سال ۲۰۰۸ و توسط سازمان فضایی اروپا ایده پردازی و پرتاب شد.
• دست رباتیک دکستر: سازمان فضایی کانادا در سال ۲۰۰۸ این دست رباتیک را طراحی و پرتاب کرد.
• مدول آزمایشگاهی کیبو: طی مراحل مختلف و در طی سال‌های ۹-۲۰۰۸ توسط ژاپنی‌ها به مرحله بهره‌برداری رسید.
• پنجره کوپالو (Cupola) و مدول Node 3: طراحی و پرتاب توسط سازمان فضایی ناسا در سال ۲۰۱۰
• ماژول چندمنظوره دائمی لئوناردو: باهدف ایجاد امکان اقامت همیشگی و در سال ۲۰۱۱ توسط سازمان فضایی اروپا پرتاب شد. نمونه اولیه آن پیش‌ازاین برای دریافت و ارسال محموله‌ها مورداستفاده قرار می‌گرفت.
• ماژول فعال و قابل توسعه بیگلو: ماژولی شخصی که در سال ۲۰۱۶ به‌سوی ایستگاه ارسال شد.
فضاپیماهای ایستگاه فضایی بین‌المللی
ایستگاه فضایی بین‌المللی جدا از شاتل فضایی و سایوز‌ها، با انواع مختلف فضاپیما‌ها دیگر نیز ارتباط داشته است. فضاپیما روسی غیرسرنشین‌دار پیشرفت (Progress) به‌طور منظم با ایستگاه فضایی ملاقات می‌کند. فضاپیما انتقال خودکار اروپایی‌ها و فضاپیما انتقال H-II نیز تا قبل بازنشستگی چند مرتبه به دیدار ایستگاه فضایی نائل آمدند.
ناسا در جریان پروژه سرویس‌های تجاری انتقال مداری شروع به توسعه فضاپیماهای تجاری دارای محموله کرد تا آن‌ها را به‌سوی ایستگاه فضایی پرتاب کند. این پروژه از سال ۲۰۰۶ تا سال ۲۰۱۳ به‌طور انجامید. فضاپیما تجاری دراگون (Dragon) متعلق به شرکت اسپیس ایکس در سال ۲۰۱۲ به‌عنوان نخستین فضاپیما تجاری به ایستگاه فضایی بین‌المللی رسید.
امروزه در طول مرحله اول برنامه “سرویس‌های بازتامین تجاری ناسا، پرتاب فضاپیما دراگون و نیز موشک آنتارس (Antares) کمپانی ATK اوربیتال به‌سوی ایستگاه فضایی ادامه دارد. انتظارات بر این است برای پوشش دادن به پرواز‌های فضایی حدفاصل سال‌های ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴ ناسا قرارداد همکاری CRS-2 را برای در اختیار گرفتن فضاپیماهای دراگون، آنتارس و همچنین فضاپیما دریم چیزر (Dream Chaser) کمپانی سیریا نوادا، در دستور کار قرار دهد.
