ایستگاه بین المللی فضایی (ISS)، ایستگاه فضایی قابل سکونت دایمی در مدار پایین زمین می باشد. ISS مشترکاً توسط ایالات متحد از طریق مدیریت فضا و فضانوردی ملی (ناسا) و روسیه و به علاوه مشارکت آژانس فضایی اروپا (ESA)، کانادا، ژاپن و برزیل ساخته شد. سرهم کردن ISS در مدار در سال 1998 آغاز شد و در سال 2010 تکمیل شد. هدف نخستین ISSهدایت تحقیقات در زمینه های علمی، فن آوری و پزشکی در محیطی با خاصیت تقریباً بی وزنی است. ISS همچنین برای مطالعۀ اثرهای دراز مدت محیط فضا بر روی انسانها و آموزش فضانوردان برای زندگی و کار در فضا مورد استفاده قرار می گیرد.
توصیف ISS
ISS زمین را در یک ارتفاع میانگین حدود 400 کیلومتری دور می زند و به ارتفاع 6/51 درجه ای شمال و جنوب استوای آسمان می رسد. ISS می تواند به صورت یک نقطۀ متحرک درخشان نور در آسمان شب در بیشتر قسمتهای مسکونی زمین دیده شود. به دلیل مقاومت هوای لبۀ نازک خارجی جو، مدار ISS به طور تدریجی ارتفاع خود را از دست می دهد. لازم است پایگاه به طور دوره ای به وسیلۀ یک موتور راکتی که بر روی یک قطعۀ مدول روسی ISS می باشد و یا توسط یک شاتل فضایی ملاقات کننده به مدار بالاتری منتقل شود. یک کپسول سایوز روسی به صورت دایمی به ISS متصل شده تا به خدمه این امکان را دهد که در شرایط اضطراری به زمین بازگردند.
بخشهای ISS طوری حمل شده اند که بتوانند در یک مخزن محمولۀ شاتل فضایی یا یک راکت بالاروندۀ روسی مدارگردی کنند. ISS جرمی حدود 450 تن(واحد متریک) دارد و طول آن 4/88 متر خواهد بود. پنلهای خورشیدی که توان را فراهم می کنند 5/108 متر پهنا دارند و مساحتی بیشتر از یک میدان فوتبال را می پوشاند. یک بازوی روبات ساختۀ کانادا 17 متر طول دارد و در اطراف خارج حرکت می کند کارهای سرهم کردن و تعمیر را انجام می دهد. شش عدد امکانات تحقیقاتی خانه ای که آزمایشگاههای طراحی شده می باشند وجود دارد: مدول دستینی ایالات متحده و یک مدول همسازی سانتریفیوژ(CAM)، مدول آزمایشگاهی ژاپنی کیبو، آزمایشگاه آژانس فضایی اروپا به نام کلومبوس و دو مدول تحقیقاتی روسی. حجم تحت فشار داخلی ایستگاه فضایی کامل شده برابر 747 برابر همین مقدار برای جامبو جت می باشد.
فضانوردان داخل ISS می توانند در محیطی راحت زندگی و کار کنند. تجهیزات تمرینی به فضانوردان کمک می کند که ضعف استخوان و ماهیچه که ناشی از ضعیف بودن گرانش است بی اثر شود. قسمتهای محصور شدۀ ایستگاه می تواند از انسانها در مقابل انفجار تابشی که ناشی از فعالیتهای خورشیدی یا ذرات در فضا است محافظت کنند. لباس فضانوردی به فضانوردان اجازه می دهد تا ISS را ترک کنند و خارج از ایستگاه کار کرده، تعمیرات یا نصب تجهیزات جدید را انجام دهند.
خدمۀ فضا نورد توسط کپسولهای روسی و شاتل فضایی ایالات متحده به ISS منتقل می شوند. برنامۀ صورت فلکی جدید ناسا برای پرواز فضایی انسان، فضانوردان را توسط کپسول اوریون به ISS می برد. این کپسول بر روی راکت بوستر آرس پرتاب می شود. ISS قسمتهای مخصوصی برای ارتباط با شاتل فضایی و کپسولهای هدایت شده که با پرتاب به زمین بر می گردند دارد. وسیله های نقلیۀ حمل شدۀ بدون خلبان به طور منظم به ایستگاه رفته و تدارکاتی مانند غذا، آب، سوخت و قطعات یدکی را می آورند. وسیله های نقلیۀ بدون خلبان همچنین مواد زاید و زباله را حمل کرده و دوباره به جو زمین می آورند.
تحقیقات انجام شده بر روی ISS
هر دوی منافع اقتصادی و علمی از ISSانتظار می رود. آزمایشهای پیچیده می توانند انعطاف پذیرتر و قابل اعتماد تر در فضا انجام شوند زمانیکه انسانهای آزمایشگر برای کنترل آنها حاضر هستند. به ویژه ISS اجازۀ انجام آزمایشهایی را در یک محیط مجازی بی وزنی که بر روی زمین غیر قابل دسترس است می دهد. سرعت مداری ISS با شتاب گرانشی زمین برای اجسام داخل ایستگاه همخوانی دارد که این مسئله باعث می شود اجسام در ایستگاه بی وزن باشند. هرچند اشیا شناورند، در واقع آنها به جای گرانش کاملاً برابر با صفر یک گرانش جزیی را تجربه می کنند. لبۀ جو ISS چرخان را مقدار کمی حرکت می دهد و باعث می شود اشیا داخل ایستگاه حدود یک میلیونیوم کشش گرانشی که در سطح زمین مشخص شده را احساس کنند.
تحقیقات انجام شده داخل ایستگاه فضایی شامل کار در دینامیک شاره ها(شاره ها چگونه رفتار می کنند)، دانش و فن آوری مواد (عنصرهایی که نمی توانند در شرایط گرانشی کامل ساخته شوند) و دانش احتراق(عنصرها در گرانش کم چگونه می سوزند) می باشد. بیو پزشکی و بایوتکنولوژی زمینه هایی هستند که دارای اهمیت ویژه می باشند. عنوانهای مهم مورد مطالعه رشد ماهیچه و استخوان، عملکرد سیستم عصبی، تولید پروتیین و توسعۀ سلولها می باشند. علاوه بر اینها با یادگیری چگونگی پاسخ بدن انسان به اثرهای بلند مدت بی وزنی، محققان ممکن است در مورد ناراحتیهایی چون پوکی استخوان یا اینکه چطور ویروسها و باکتریها توسعه یافته و به محیط جدید پاسخ می دهند، اطلاعات مهمی را کشف نمایند. ISS همچنین یک سکو برای مشاهدۀ زمین و فضا می باشد. آب و هوا، شیمی ساختار جو و برهمکنش بین خورشید و زمین می تواند از ISS مورد مطالعه قرار گیرد. تلسکوپها و سایر تجهیزات به فضانوردان اجازه می دهد تا اشیا را در فضا بدون تحریف یا تداخل ناشی از جو زمین مورد مطالعه قرار دهند.
تاریخچۀ ISS
کار طراحی ایستگاه فضایی برای استفادۀ طولانی مدت در سال 1975 با هدف طراحی برای اقامتی بودن در ناسا شروع شد. دستور اجرای رسمی پروژه در سال 1984 داده شد و در سال 1988رئیس جمهوری رونالد ریگان اظهار داشت که این ایستگاه "آزادی" نام دارد. به هر حال کاهش بودجۀ اختصاص داده شده به وسیلۀ مدیریت موفق طراحی های مجدد مهمی را ایجاب نمود که به همراه تغییر نام بود. در سال 1993 رییس جمهوری بیل کلینتون یادآوری نمود که باید این ایستگاه بیشتر بین المللی شود و ایستگاه زمانیکه روسیه به این پروژه ملحق شد به ایستگاه بین المللی فضایی تغییر نام یافت.
ساختن و قرار دادن ایستگاه در مدار با پرتاب اولین مودول ساخت روسیه به نام زریا(شفق) توسط یک راکت پروتن در نوامبر سال 1998شروع شد. زریا نیرو محرکه و ارتباطات نخستین ایستگاه را فراهم آورد. در ماه بعدی یک ماموریت شاتل به نام STS-88 مدول الحاقی ساخته شده توسط ایالات متحد را اضافه نمود. راکت پروتون دیگری در ژولای سال 2000 پرتاب شد و مدول سرویسی زوزدا را تحویل داد که شامل محل سکونت اولین سه نفری بود که توسط فضاپیمای سویوز روسیه در نوامبر 2000 به آنجا رسیدند. در طول نخستین اقامت چهار ماهۀ خدمه ISS به طور قابل ملاحظه ای توسط پیوستن ایالات متحده بزرگ شد. مدول آزمایشگاه سرنوشت، کانون تحقیقهای آینده در ایستگاه، توسط شاتل فضایی آتلانتیس به ایستگاه ملحق شد. از آن زمان به بعد ایستگا ه به طور دایمی دارای ساکنینی بود که هر چند ماه یکبار تغییر می کنند در حالیکه پروازهای دیگر برای اضافه نمودن قسمتهای دیگر ادامه یافته اند تا ایستگاه را بسط و توسعه دهند. دلایل مادی و موانعی مانند از دست دادن شاتل فضایی کلمبیا در سال 2003 بعضی از مراحل تکمیل ISS را به تاخیر انداخته است.