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國際空間站

世界上在軌運行最大的國際合作空間平台

國際空間站,是目前在軌運行最大的空間平台,是一個擁有現代化科研設備、可開展大規模、多學科基礎和應用科學研究的空間實驗室,為在微重力環境下開展科學實驗研究提供了大量實驗載荷和資源,支持人在地球軌道長期駐留。國際空間站項目由16個國家共同建造、運行和使用,是有史以來規模最大、耗時最長且涉及國家最多的空間國際合作項目。自1998年正式建站以來,經過十多年的建設,於2010年完成建造任務轉入全面使用階段。目前,國際空間站主要由美國國家航空航天局、俄羅斯聯邦航天局、歐洲航天局、日本宇宙航空研究開發機構、加拿大空間局共同運營。近年來,國際空間站零部件老化,事故不斷,退役傳聞不斷。譬如,2020年8月國際空間站美國艙段發生微漏氣。2021年4月18日,俄羅斯官方表示,俄羅斯將對國際空間站進行技術檢查,並可能於2025年退出國際空間站項目,著手建立俄羅斯自己的空間站

名稱來歷


際空站(語:  , ;俄:Международная Космическая станция, МКС)妥協產。
際空站初提議“阿空站()”,遭俄羅反,俄暗示際空站類歷史空站,蘇聯及俄羅功運空站。
俄羅提議空站亞特蘭大(英文:Atlanta),但是這個議案遭到美國的反對,美方認為亞特蘭大的讀音和拼寫太接近傳說中沉沒的大陸“亞特蘭蒂斯”,其中似乎隱含了不祥的徵兆,而且亞特蘭大這個名字也容易與美國的一架太空梭“亞特蘭蒂斯號”太空梭相混淆。
雖然國際空間站的命名沒有採用最初提出的阿爾法空間站,但是空間站的無線電呼號卻是阿爾法(Alpha),這個呼號是空間站第一批乘員登站時確定的,當時國際空間站的名字仍然未定,時任NASA主席的丹尼爾·戈登(Daniel S. Goldin)便給空間站取了一個臨時呼號阿爾法,這個呼號最後沿用下來,成為空間站的正式電台呼號。

建造歷程


參與國家與分工

國際空間站站徽
國際空間站站徽
國際空間站於1993年由美國、俄羅斯、11個歐洲航天局成員國(法國、德國、義大利、英國、比利時、丹麥荷蘭、挪威、西班牙、瑞典、瑞士)、日本、加拿大和巴西共16個國家聯合建造,是迄今世界上最大的航天工程。
國際空間站最初的大體分工是:
美國研製試驗艙、離心機調節艙、居住艙、節點-1艙、氣閘艙、夯架結構和太陽能電池陣。
俄羅斯研製多功能貨艙、服務艙、萬向對接艙、對接段、對接與儲存艙、生命保障艙、科學能源平台和2個研究艙。
歐洲研製試驗艙、自動轉移飛行器及節點艙-2、-3。
義大利研製3個多用途後勤艙。
日本研製試驗艙,它由增壓艙、遙控機械臂系統、暴露設施和試驗後勤艙組成。
加拿大負責研製移動服務系統,該系統包括空間站遙控操作機器人系統—加拿大機械臂-2、移動基座系統和專用靈巧機械手。
巴西提供一些特殊試驗設備。
空間站計劃裝配13個增壓艙,其中6個是用於科學試驗的研究艙,1個是為空間站提供初始推進、姿控、通信和存儲功能的多功能貨艙,以及3個對接用的節點艙。
2021年6月5日,俄羅斯國家航天集團公司表示,美國國家航空航天局(NASA)新任局長比爾·納爾遜在與俄航天集團總經理德米特里·羅戈津通話時表示,NASA計劃將國際空間站的運行期限延長到2030年。

建造階段

國際空間站[一項國際太空合作計劃]
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
國際空間站的建造大致可分為三個階段。第一階段(1994年-1998年),主要進行了9次美國太空梭與俄羅斯和平號空間站的交會對接,取得了寶貴的經驗。第二階段(1998-2001年),初期裝配階段。1998年11月20日,國際空間站首個組件—曙光號功能貨艙(美國出資,俄羅斯製造)發射成功。1998年12月4日,美國團結號節點艙由奮進號太空梭送入軌道,並於12月7日與曙光號成功對接。第2階段的主要目標是建成1個具有載3人能力的初期空間站。第三階段(2001年-2006年),最終裝配和應用階段。裝配完成後的國際空間站長110米,寬88米,大致相當於兩個足球場大小,總質量達400餘噸,將是有史以來規模最為龐大、設施最為先進的人造天宮,運行在傾角為51.6°、高度為397公里的軌道上,可供6~7名航天員在軌工作,之後國際空間站將開始一個為期10~15年的永久載人的運行期。

基本參數

加壓模塊長度240英尺(73米)
桁架長度357.5英尺(109米)
太陽能電池陣列長度239.4英尺(73米)
質量925,335磅(419,725公斤)
可居住體積13,696立方英尺(388立方米),不包括對接飛船體積
加壓體積32,333立方英尺(916立方米)
畢格羅可擴展活動艙(BEAM)體積32,898立方英尺(932立方米)
發電量8個太陽能電池陣列提供75至90千瓦的功率
計算機代碼約230萬行 

主要結構

國際空間站裝配狀況 (至2011年5月為止)
國際空間站裝配狀況 (至2011年5月為止)
國際空間站總體設計採用桁架掛艙式結構,即以桁架為基本結構,增壓艙和其它各種服務設施掛靠在桁架上,形成桁架掛艙式空間站。其總體布局如圖所示。大體上看,國際空間站可視為由兩大部分立體交叉組合而成:一部分是以俄羅斯的多功能艙為基礎,通過對接艙段及節點艙,與俄羅斯服務艙、實驗艙、生命保障艙、美國實驗艙、日本實驗艙、歐空局的“哥倫布”軌道設施等對接,形成空間站的核心部分;另一部分是在美國的桁架結構上,裝有加拿大的遙操作機械臂服務系統和空間站艙外設備,在桁架的兩端安裝四對大型太陽能電池帆板。這兩大部分垂直交叉構成“龍骨架”,不僅加強了空間站的剛度,而且有利於各分系統和科學實驗設備、儀器工作性能的正常發揮,有利於航天員出艙裝配與維修等。

主要艙段


發射信息

艙段名稱 代號發射時間對接時間
曙光號功能貨艙FGB1998-11-20-
團結號節點艙NODE11998-12-041998-12-07
星辰號服務艙CM2000-07-122000-07-26
命運號實驗艙LAB2001-02-082001-02-10
尋求號氣閘艙A/L2001-07-122001-07-15
碼頭號對接艙CO12001-09-152001-09-17
和諧號節點艙NODE22007-10-232007-10-26
哥倫布號實驗艙COL2008-02-072008-03-14
貨運模塊(希望號首個模塊)ELM-PS2008-03-112008-03-14
希望號實驗艙JEM2008-06-012008-06-03
搜尋號小型研究模塊MIM22009-11-102009-11-12
寧靜號節點艙NODE32010-02-082010-02-12
穹頂號觀測艙cupola2010-02-082010-02-12
黎明號小型研究模塊MIM12010-05-142010-05-18
萊奧納爾多號多功能後勤艙PMM2010-05-242011-03-01
實驗艙BEAM2016-04-102016-04-16

俄羅斯部分

1.曙光號功能貨艙(Zarya)
曙光號(Zarya)功能艙為國際空間站的第一個組件,於1998年11月20日由俄羅斯“質子-K”火箭從拜科努爾航天發射場發射升空。曙光號是國際空間站的基礎,能提供電源、推進、導航、通信、姿控、溫控、充壓的小氣候環境等多種功能。它由和平號空間站上的“晶體”艙演變而來,壽命13年,電源最大功率為6千瓦,可對接4個航天器。曙光號重量為24.2噸(其中包括4.5噸燃料),長13米,內部容積約72立方米(可用面積為40平方米)。它可以在不補充燃料的情況下連續飛行430晝夜。
命名由來:Zarya名字源於俄語Заря́,用英語解釋是dawn,Sunrise的意思。曙光號功能艙源於俄羅斯當年為禮炮號空間站所研製的TKS飛船,由美國出資,俄羅斯製造,命名為“Zarya”的含義在於此功能艙的發射標誌著航天領域國際合作新時代的到來。
2.星辰號服務艙(Zvezda)
星辰號(Zvezda)服務艙是國際空間站的核心,是航天員生活和工作的主要場所,星辰號服務艙由俄羅斯出資和建造,於2000年7月12日發射,7月26日與國際空間站聯合體對接。星辰號長13米,重19噸,由過渡艙、生活艙和工作艙等3個密封艙,和一個用來放置燃料桶、發動機和通信天線的非密封艙組成。生活艙中設有供宇航員洗澡和睡眠的單獨"房間",艙內有帶冰箱的廚房、餐桌、供航天員鍛煉身體的運動器械。星辰號發射之後,對接的3個艙段和輔助設備組成了質量為73噸、運行在397千米、傾角為51.6度的軌道上的空間聯合體,每90分鐘環繞地球一周,使國際空間站具備了接待航天員居住和工作的基本條件。
命名由來:Zvezda源於俄語Звезда,用英語解釋是“star”的意思。該艙基本框架結構被稱為“DOS-8”,是20世紀80年代中期俄羅斯計劃建造的和平號-2(Mir-2)空間站的核心,因此在製造過程中,星辰號服務艙常被稱為“Mir-2”。1999年初,俄羅斯正式將其命名為“星辰”號。
3.碼頭號對接艙
碼頭號(Pirs)對接艙由俄羅斯"能源"火箭航天公司研製,重約4噸,體積為13立方米,於2001年9月15日發射。艙外有1mm厚的微流星防護板和多層隔熱材料。共有2個對介面,1個主動對介面和1個被動對介面,主動對介面與星辰號服務艙對接,被動對介面留給聯盟飛船和進步飛船等對接。對接艙的一側還有一個隔艙,當航天員穿上宇航服,調節好隔艙中的氣壓后,就可以打開隔艙門進行太空行走,出艙艙門直徑為1m。碼頭號有助於增加國際空間站與地面間的貨物、人員運輸。
4.搜尋號小型研究模塊
搜索號小型研究模塊(Poisk)於2009年11月10日發射,為艙內和艙外的基礎和應用實驗和研究提供支持,在停靠到星辰號服務艙後為聯盟號載人飛船和進步號貨運飛船等提供對介面。可作為氣閘艙提供2個航天員的出艙口。在密封艙內為實驗設備和貨物存儲提供2立方米的可用空間,它還有2個基準點用於安裝艙外實驗載荷及貨物,在其密封艙內可儲存870Kg的貨物。
5.黎明號小型研究模塊
黎明號小型研究模塊在2010年5月由美國阿特蘭蒂斯號太空梭運送至國際空間站。黎明號實驗艙長約7米,重約7.8噸,主要用於科學實驗。
6.聯盟號
俄羅斯航天集團和太空探險公司在2019年初簽署了遊客首次組團飛行的合同。聯盟號在2001-2009年期間曾執行了與太空探險公司簽署的合同,向國際空間站輸送了7名旅客,其中美國人查爾斯·西蒙尼成行2次。此前有報道稱,2021年底,將有兩名遊客同時乘坐同一架聯盟號飛船前往國際空間站。根據初步飛行計劃,發射日定在了2021年12月8日,遊客將在空間站停留12天。
發射情況
2021年6月30日,“聯盟-2.1a”運載火箭從拜科努爾發射場發射,7月2日與國際空間站的俄羅斯“探索”號實驗艙對接,進步MS-17”號貨運飛船將在7月初,向在國際空間站工作的宇航員送去蘋果、西紅柿、芥末等。
系統磨損嚴重
2021年8月30日,俄羅斯能源火箭航天公司總設計師、國際空間站俄羅斯艙段飛行負責人弗拉基米爾·索洛維約夫表示,國際空間站俄羅斯艙段一些系統處於高度磨損狀態,設備製造商無法保證2025年後不會開始出現故障。

美國部分

1.團結號節點艙(unity node module)
團結號(Unity)節點艙是國際空間站的第二個組件,也是國際空間站的第一個節點艙,於1998年12月4日由“奮進”號太空梭送入軌道。艙體長5.49米,直徑4.57米,重11612千克,用於存貯貨物和調節電力供應,是國際空間站上負責連接6個艙體的主要節點艙。
命名由來:由於該艙是國際空間站的第一個節點艙,因此也常被稱為“節點1”(Node 1)。根據NASA國際空間站計劃主任蘭迪·布林克利的解釋,“Unity”這個名字代表了NASA、波音還有全世界國際空間站團隊的共同努力,反映了國際空間站計劃中的國際合作。
2.命運號實驗艙(destiny laboratory module)
命運號實驗艙(Destiny)是NASA在1974年2月“空間實驗室”(Skylab)退役后的第一個永久性運作的在軌實驗室,由美國波音公司製造,形似圓筒,長9.3米、直徑4.3米,重13.6噸。於2001年2月與團結號節點艙順利對接。命運號實驗艙是美國進行微重力科學與研究的場所,包括材料加工、生命科學、生物醫學實驗、流體試驗和地球科學等。
3.尋求號(Quest)
尋求號(Quest)氣閘艙是國際空間站主要的氣閘艙,由美國於2001年7月14日發射升空的。氣閘艙的作用是為航天員提供出艙活動前穿戴航天服的場所。尋求號被連接到空間站之前,俄羅斯航天員只能在星辰號服務艙內穿戴航天服,美國航天員只有在有太空梭停靠的情況下,在太空梭里穿戴航天服。尋求號氣閘艙能同時兼容美國和俄羅斯航天員穿戴使用航天服。
4.和諧號(Harmony)
和諧號(Harmony)節點艙是國際空間站3個節點艙中的第2個,於2007年10月23日由發現號太空梭發射升空。在國際空間站所起的作用是把美國命運號實驗艙和後來送入太空的歐洲航天局哥倫布號空間實驗艙、日本希望號空間實驗艙連接在一起。
命名由來:之前被稱為“節點2”艙,2007年3月15日更名為“和諧”號。這個名字源自於一個名叫“節點2挑戰”的校園競賽,來自全美32個州的2200多名高中生參加了這個競賽。這個競賽要求參與學生學習國際空間站知識,製作比例模型,並解釋自己所取名字的含義。最後六個不同的學校提交了“Harmony”這個名字。由NASA教員、工程師、科學家和高級管理人員組成的評選小組選定這個名字,並解釋稱這個名字不僅體現了國際空間站國際合作的精神,還形象地表現出和諧號節點艙在國際空間中所擔負的把各合作夥伴的實驗艙連接在一起的職責。
5.寧靜號節點艙(Tranquility)
寧靜號(Tranquility)節點艙是國際空間站的第3個節點艙,由義大利泰利斯阿萊尼亞航天公司為NASA建造,長約7米,直徑約4.5米,在軌重量約18,160千克。寧靜號能夠為國際空間站上的航天員,以及包括氧氣生成器、水循環系統、廢物清理-衛生維護系統和“科爾貝爾”跑步機等在內的許多生命支持和環境控制系統提供額外的空間。與寧靜號節點艙相連的“瞭望塔”觀測艙是國際空間站機械臂的控制站,長約1.5米,直徑約2.96米,在軌重量約1882千克。觀測艙四周有6個窗口,頂部有1個窗口,能夠幫助航天員以一個全景的角度觀察地球、宇宙星體以及與國際空間站對接的飛船,窗口能抵禦空間碎片的撞擊。寧靜號節點艙和“瞭望塔”觀測艙於2010年2月8日隨奮進號太空梭被運往國際空間站。
命名由來:寧靜號節點艙在2009年4月之前一直被稱作“節點3”,名字源自於NASA所舉辦的征名活動—“幫節點3取名”。活動期間,公眾可登陸NASA官網參與活動,可選擇NASA提供的4個名字中的其一,也可以建議自己認為合適的名字。2009年3月20日活動截止時,NASA收到數千個提議,“Tranquility”是建議次數最多的前十名之一。在經過評選之後,曾經作為國際空間站第14和第15遠征考察團成員的女宇航員蘇尼塔·威廉姆斯在一檔晚間電視節目中宣布“節點3艙”被命名為“寧靜”(Tranquility)。NASA空間運行部副主任比爾·格斯登邁爾表示選取“Tranquility”這個名字與紀念阿波羅-11號有關。40年前的7月,阿波羅-11號飛船在月球上的靜海(Sea of Tranquility)登陸,“Tranquility”與探索和月球有關,同時“Tranquility”也象徵了空間站的國際合作精神。
6.穹頂號觀測艙
該艙由ESA研製但屬於NASA,它為機械臂操作提供直接視角,並可看到太空梭有效載荷設備區域。
7.萊奧納爾多號多功能後勤艙
萊奧納爾多號多功能後勤艙由義大利研製,價值1.6億美元。它是一個由金屬鋁製成,長21英尺(約為6.4米)、直徑為15英尺(約4.6米)的圓筒,分為16個貨箱,能攜帶9.1噸貨物。後勤艙可重複使用,其功能是為國際空間站運送必需的物資,再將空間站上的廢棄物帶回地面。萊昂納多後勤艙於2001年進行了首次太空飛行。義大利航天局根據與NASA的協議建造了前三個“萊昂納多”服務後勤艙。2010年3月,發現號太空梭將攜帶萊昂納多後勤艙執行最後一次貨運任務。返回地面后,萊昂納多後勤艙進行了改裝,具備了更好的碎片防護功能,並能使航天員更容易使用其內部的設備,並更名為“永久性多功能艙”。
命名由來:該艙是由義大利製造的多用途後勤艙(MPLM),以義大利文藝復興三傑之一萊昂納多·達芬奇(Leonardo Di Ser Piero Da Vinci)命名。
8.畢格羅可充氣活動模塊(BEAM)
BEAM由美國內華達州拉斯維加斯畢格羅航天公司生產。該模塊由柔軟的、可摺疊的適應太空嚴酷環境的纖維構成,重達1.4噸。由鋁和可摺疊的特殊面料製成,在飛行時會被壓縮起來,形成一個長2.4米、直徑2.36米的“大包裹”。與空間站對接后,長度和直徑分別會增加到3.7米和3.2米,內部空間將從3.6立方米擴展到16立方米,與一間小型卧室大小相當。
與金屬製成的傳統太空艙相比,充氣式太空艙的優勢是體積小、重量輕、造價也更為便宜。由於在運輸的過程中可大幅縮小體積,這種太空艙能為火箭省出大量的空間,這也意味著可以節省燃料和降低發射成本。按照計劃,BEAM將會在空間站上停留兩年,在此期間,宇航員每年會進入其中數次,安裝儀器設備、收集數據並對其狀態做出評估,但不會在這個充氣艙內居住。

歐洲部分

哥倫布實驗艙
哥倫布實驗艙是繼美國命運號之後的第二個國際空間站實驗艙,它由歐洲10個國家的40家公司共同參與製造,是歐空局最大的國際空間站項目。“哥倫布”實驗艙裝備有多種實驗設備,能開展細胞生物學、外空生物學、流體和材料科學、人類生理學、天文學和基礎物理學等多方面的實驗,其使用壽命至少10年。

日本部分

希望號實驗艙
日本實驗艙(Japanese Experiment Module,JEM),命名為“希望”號,日語為Kibō(Hope),意為希望。希望號實驗艙是日本對國際太空站的貢獻,由JAXA於2001年9月製造完成,也是國際太空站上最大的艙組。希望號實驗艙是日本有史以來第一座連接到空間站上的載人太空艙,是日本的載人航天器。
希望號實驗艙是日本首個載人航天設施,最多可容納4人。它由艙內保管室、艙內實驗室、艙外實驗平台、艙外集裝架、機械臂和通信系統6大部分組成。艙內保管室主要作為保管倉庫使用,室內有實驗設備、維修工具、實驗材料以及萬一儀器出現故障時供替換的設備。艙內實驗室是一個外徑4.4米、內徑4.2米、長11.2米的圓筒狀設備。實驗室內的氣體成分和地表大氣幾乎相同,保持著1個標準大氣壓以及便於宇航員活動的溫度和濕度,所以宇航員可以身穿普通衣服在實驗室內工作。艙外實驗平台可利用宇宙微重力、高真空等特殊條件進行地球觀測、通信、材料實驗等研究。艙外集裝架是向艙外實驗平台運送以及回收實驗設備的過渡平台。機械臂分主臂和子臂兩大部分,主臂可抓起7噸重物。宇航員可在艙內實驗室里利用監視器,通過操縱台控制機械臂工作。希望號實驗艙在日本設計和組裝完畢之後被運送到美國國家航空航天局(NASA),然後其各部件由美國太空梭分3次運往國際空間站,並在太空完成組裝。實驗艙的第一部分——保管室於2008年3月11日由美國奮進號太空梭攜載先期運往國際空間站。

中國部分

中國空間站以三艙段組合形成基本構型。
——核心艙。
天宮一號貨運飛船都採用了大尺寸密封艙加小直徑資源艙的構型,資源艙外側安裝帆板和天線等需佔據包絡空間的艙外設備。然而,中國空間站核心艙並沒有沿用這一思路,因為它有一個最重要的功能和約束條件——前後都得接納飛船和其他來訪飛行器對接。前端是節點艙,後端也要有對介面和人員通道,因此只能將資源艙設計為直徑達到包絡上限的環形,“套”在密封通道之外。而對於密封艙部分,設計師將其分為大小直徑兩個柱段,帆板、中繼天線、機械臂等大尺寸艙外設備都布置在小柱段,從而使其加上了各種“外掛”后的外包絡仍在火箭整流罩允許範圍內。小柱段內部則不能布置大尺寸設備,用於航天員生活休息。
——實驗艙。
實驗艙沒有前後對接的需求,只在一端對接即可。因此,實驗艙的資源艙採用了傳統的小尺寸“實心”布局,外部布置帆板、天線。
——氣閘艙
此外,兼顧到組合體構型,兩個實驗艙不僅尺寸、質量特性大體一致,從而獲得整體構型下較好的動力學特性,而且從布局上都採用了工作艙-氣閘艙-資源艙的順序。對接之後,氣閘艙成為所有密封艙組合的“端部”,意外時可以隔離而不影響其他艙段。

運輸方式


載人飛船

聯盟號載人飛船由俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團研製,自20世紀60年代中期開始使用,並定期升級。聯盟號可以獨立支持三名機組乘員長達5.2天,並在國際空間站停靠200天。該飛船具有自動對接系統,可以自動駕駛或由機組乘員手動駕駛。聯盟號負責乘員和貨物往返國際空間站的運輸。
發射質量7190Kg
返回模塊2900Kg
軌道模塊1300Kg
推進模塊2600Kg
可運輸貨物質量2人乘組時230Kg;3人乘組時170Kg
長度7m
最大直徑2.7m
居住艙直徑2.2m
太陽能電池板長度10.6m

進步號飛船

進步號貨運飛船是由俄羅斯科羅廖夫能源火箭航天集團研製,是基於聯盟號設計的貨運補給飛船,用於向國際空間站運送貨物、推進劑、水和天然氣。停靠在國際空間站后,推進器可以幫助國際空間站升到更高的軌道高度,並控制國際空間站的方向。通常情況下,每年向國際空間站發射四次進步號飛船。進步號可以自動駕駛或由機組乘員手動駕駛。進步號在裝滿國際空間站產生的垃圾之後,在再入地球大氣層過程中焚燒。在自主飛行(最多30天)期間,進步號可以作為開展空間實驗的研究實驗室。
發射質量7440Kg
貨物運載能力2250Kg
長度7.4m
最大直徑2.7m
太陽能電池板長度10.7m
加註推進劑870Kg
推力2942N

日本HTV飛船

HTV貨運飛船是JAXA專門為國際空間站計劃研發、由三菱重工製造的非載人貨運飛船。使用空間站遠程操縱系統(SSRMS)停靠在國際空間站。HTV貨運飛船能夠在其內部的加壓載體和外部非加壓載體中攜帶物流材料,可以運送貨物、天然氣和水。HTV貨運飛船在裝滿國際空間站產生的垃圾之後,在再入地球大氣層過程中焚燒。
長度9.2m
最大直徑4.4m
發射質量16500Kg
貨物運載能力5500Kg

太空梭

1998年12月4日-2011年7月21日期間,NASA的三艘太空梭——發現號、亞特蘭蒂斯號和奮進號幫助建造了國際空間站,並運送了大部分國際空間站艙段和主要部件,是一種能夠重複使用的運輸方式。
長度37.2m
高度17.3m
翼展23.8m
標準質量104000Kg
貨物運載能力16000Kg

歐洲ATV飛船

ATV貨運飛船是歐洲宇航防務集團研製的一種自動後勤補給飛船,可以運送貨物、大氣、水和推進劑。貨物卸載后,重新裝載垃圾和廢品,與空間站脫離,在再入地球大氣層過程中焚燒。2008年3月-2015年2月期間共發射了五艘ATV貨運飛船,分別是:Jules Verne,Johannes Kepler,Edoardo Amaldi,Albert Einstein和Georges Lemaître。
發射質量20750Kg
貨物運載能力7667Kg
長度10.3m
最大直徑4.5m
太陽能電池板長度22.3m
推力1960N

科學研究


研究領域

國際空間站上的科學實驗項目主要由NASA、Roscosmos、ESA、JAXA和CSA合作進行,涵蓋物理科學、生物學與生物技術、技術開發與驗證、人體研究、地球與空間科學以及教育活動與推廣6大研究領域。
1.生物學與生物技術
微重力環境下,細胞核組織生長方式與形狀可能與地面不同。該領域的實驗重點研究空間飛行狀態下生物體(動物、植物、微生物、細胞)的生命活動,生物組織破壞過程,器官和組織再生特性,細胞間相互作用,生物技術產品試驗性開發,獲取關於生命科學基本問題的新認識。
2.技術開發與驗證
該領域的實驗旨在發展並改進空間技術及其組件,開發新的空間技術提高艙段利用率,開發未來空間基礎設施關鍵組件。
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
3.地球與空間科學
國際空間站運行的近地軌道為收集地球空間科學數據提供了獨特優勢。該領域的實驗旨在研究地球表面、大氣層和電離層的物理過程。收集地球冰川、農田、城市和珊瑚礁等信息,並與軌道衛星數據互補,獲得全面的地球信息。
4.物理科學
國際空間站是在微重力環境下長期研究物理現象的唯一場所。該領域的實驗重點研究微重力環境下各種物理和化學過程;空間材料科學,製備在陸地條件下無法獲取或難以獲取的新物質與材料;地面技術現代化研究;為先進載人空間設施和無人探測器開發關鍵技術進行技術儲備。
5.教育活動與推廣
國際空間站為鼓勵學生參與航天活動提供了獨特平台,對數千名學生產生了積極影響。
6.人體研究
利用國際空間站研究長期微重力環境對人類健康造成的風險,並制定降低這些風險的對策,有助於解決未來近地軌道以外長期任務的相關問題。

科學發現

1.阿爾法磁譜儀
“阿爾法磁譜儀”是迄今為止在太空運行的最強大,最靈敏的粒子物理探測器。自從2011年5月安裝在國際空間站上,開始獲取數據,將一直持續運行到國際空間站使命結束。AMS譜儀精確測量多種宇宙線粒子的結果是宇宙線觀測的一個里程碑,並對暗物質和反物質的尋找等物理學前沿研究有重大意義。
2016年12月8日24時,國際著名物理學家、諾貝爾物理學獎獲得者丁肇中在瑞士歐洲核子研究中心,總結髮布了阿爾法磁譜儀(簡稱AMS)在國際空間站運行五年來的物理成果。目前,AMS已經收集了超過900億宇宙線事例,更多的數據分析還在進行中。丁肇中報告的AMS最新結果涵蓋多種宇宙線粒子的精確獨特的數據,包括在宇宙空間測量的正電子流強和正電子比例,反質子—質子比,以及電子、質子,反質子、氦核以及其它核子的流強。
2.雙胞胎實驗
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
航天員邁克·凱利和斯科特·凱利參與實驗,他們是一對出生於1964年的雙胞胎。兄弟倆從1996年開始為太空飛行訓練。斯科特參與了1999年發現號太空梭STS-103太空飛行和2007年奮進號太空梭STS-118太空飛行、2010年俄羅斯聯盟TMA-M號飛船太空飛行和國際空間站第25次和第26次長期考察。邁克·凱利曾四次前往太空,分別參加2011年奮進號太空梭STS-108太空飛行、2006年的發現號太空梭STS-121太空飛行、2008年亞特蘭蒂斯號太空梭STS-124太空飛行、2011年奮進號太空梭太空飛行。
2015年3月,斯科特·凱利再次參與太空飛行,在國際空間站上度過了創紀錄的340天8小時42分鐘。邁克·凱利留在了地球上,在這段時間與在國際空間站的斯科特接受同樣的檢測和分析。研究覆蓋面很廣,從腸道細菌的組成到各種基因和認識能力的活躍性。獲得的結果交由10個研究小組分析。
最意外的結果產生於觀察端粒之後。端粒是染色體末端的部分,保護DNA主要部分不在細胞分裂期間受損。每一次細胞分裂后,染色體都會縮短一些。為了這種縮短不影響編碼區,端粒都位於染色體末端。在新的分裂和分裂周期后,染色體變得更加短,細胞衰老就是這樣發生的。斯科特的端粒在太空中變得比邁克的端粒更長,原因尚不明確。
3.空間DNA測序
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
國際空間站[一項國際太空合作計劃]
2016年8月30日,NASA航天員凱特·魯賓斯在國際空間站(ISS)上利用MinION微型測序儀成功完成首次微重力條件下的DNA測序,這標誌著人類已經迎來“在空間對活體生物進行基因測序”的新時代。開啟了一個全新的科學領域—太空基因組和系統生物學。
這次空間測序是“生物分子測序研究項目”的一部分。測序使用的是英國牛津納米孔公司提供的MinION測序儀,只有手掌大小,既方便又快捷。測序原理是通過納米孔施加電流,同時讓含有檢測樣本的液體流經檢測儀,不同的DNA分子會引起不一樣的電流變化,通過電流變化就能識別出這種基因序列的生物。項目組將事先準備好的老鼠、病毒和細菌的DNA樣本帶到空間站,由魯賓斯在太空進行檢測,而地麵糰隊成員同步對類似樣本進行測序。比較后發現,太空和地球上的兩種測序結果能完美匹配。有了在空間中測序DNA的方法,就能識別出國際空間站內的微生物是否威脅航天員的健康,幫助地面科學家隨時了解航天員們的生活環境,及時告知他們是否要做清潔或服用抗生素。空間DNA測序儀對未來造訪火星等需要長時間待在空間站的航天員來說,是保護他們健康的重要工具。
4.空間蔬菜種植
“蔬菜生產系統”(Veggie)是迄今為止國際空間站上最大的植物種植實驗設施,此項研究將為延長航天員駐留時間提供支持,還將用於研究植物對重力的感知和回應,改善地球上的植物生長並提高產量。Veggie探索種植能夠製作色拉的蔬菜,未來可能用於提供新鮮食物以改善航天員的食慾、營養,也可能用於幫助航天員減壓放鬆和娛樂。在實驗中,Veggie為作物提供光照和營養,國際空間站提供溫控和二氧化碳。
2014年5月,航天員利用Veggie系統成功種植了“Outredgeous”紅色長葉萵苣,並在最近第一次品嘗了這種宇宙蔬菜。這是太空種植上重大的一步,同時,NASA也希望進一步擴展作物的數量和種類,以滿足未來登陸火星的宇航員的營養需求。在Veg-01驗證之後,航天員於2016年10月25日對Veg-03進行檢測。Veg-03改良了輸水系統,並測試確認不同環境對作物的影響,讓六株生菜同時生長。
2020年12月,美國國家航空航天局(NASA)飛行工程師成功收穫了國際空間站高級植物培養環境中種植的20根蘿蔔,並用錫紙包裹好,以便冷藏至明年送回地球。

飛行控制中心


美國地面

(1)NASA總部(HQ),負責管理NASA各領域中心、制定管理政策、評估國際空間站計劃項目的各個階段;
(2)約翰遜空間中心(JSC),負責管理國際空間站計劃計劃以及美國艙段的任務控制,並與合作夥伴國控制中心合作共同管理整個ISS上進行的活動;
(3)肯尼迪空間中心(KSC),為每次任務開展ISS模塊和太空梭準備工作,協調發射,並管理太空梭的發射以及著陸后的運行;
(4)馬歇爾空間飛行中心(MSFC),其載荷運行和集成中心(POIC)負責控制美國實驗的運行並協調合作夥伴國的在軌實驗;
(5)遠程科學支持中心(TSC),美國有多個TSC來實施國際空間站計劃上科學實驗的運行,分別位於馬歇爾空間飛行中心、埃姆斯研究中心(ARC)、約翰遜空間中心和格蘭研究中心(GRC)。

俄羅斯地面

(1)莫斯科任務控制中心(TsUP),是俄羅斯最主要的國際空間站計劃計劃相關機構,負責俄羅斯載人空間飛行活動控制和俄羅斯艙段的運行;
(2)加加林航天員訓練中心(GCTC),負責提供俄羅斯艙段全尺寸訓練器、出艙行走用訓練水池、模擬重力離心機,以及天體導航用天文館;
(3)拜科努爾航天發射場,是俄羅斯載人和非載人航天器的主要發射中心。

歐洲地面

(1)歐洲空間研究與技術中心(ESTEC),是歐洲航天局(ESA)最大的研究機構和技術核心;
(2)哥倫布控制中心(COL-CC)和自動轉移飛行器控制中心(ATV-CC),COL-CC和ATV-CC負責控制和運行歐洲的ISS項目。COL-CC負責控制和運行哥倫布研究實驗室、協調歐洲實驗載荷,ATV-CC負責控制和運行自動轉移飛行器(ATV);
(3)蓋亞那空間中心(GSC),最初由法國國家空間研究中心(CNES)創建,由法國航天局和歐空局共同資助和使用,作為阿麗亞娜5運載火箭的發射場;
(4)歐洲航天員中心(EAC),歐洲航天員培養基地;
(5)用戶支持和運行中心(USOC),歐洲各國在各自國家空間中心中建有用戶支持和運行中心,這些中心負責空間站歐洲載荷的使用和布置。

日本地面

(1)筑波空間中心,是一個綜合運營中心,擁有各類測試設施,具備航天員培訓能力;
(2)種子島發射基地,是日本最大的火箭發射中心。

加拿大地面

(1)移動服務系統(MSS)運行綜合中心(MOC),提供MSS工程設計和監控所需的資源、設備、專家,同時負責航天員訓練工作;
(2)有效載荷遠程科學操作中心(PTOC),支持在軌加拿大有效載荷的實時運行。

種植蔬菜


2021年4月,美國宇航局(NASA)宇航員在國際空間站(ISS)收穫一株迷你小白菜,並用醬油進行了簡單料理。

電影拍攝


2021年5月13日,俄羅斯航天局宣布,將於10月把一名女演員和一名電影導演送上國際空間站,拍攝一部太空題材的電影。這是俄羅斯首次在太空拍攝電影,暫定名為《挑戰》,將由俄羅斯航天局和俄羅斯第一頻道電視台聯合拍攝。據俄羅斯第一頻道報道,兩人將於10月5日搭乘聯盟MS-19號載人飛船,從哈薩克拜科努爾航天發射場升空;專項飛行訓練將在6月1日前開始,項目包括離心機訓練、零重力條件下的飛行測試和降落傘訓練。

開設記者站


2021年11月17日,俄羅斯塔斯社社長謝爾蓋·米哈伊洛夫和俄國家航天集團負責人德米特里·羅戈津當天簽署一份合作備忘錄,宣布塔斯社將在國際空間站開設記者站。

危險因素


2021年7月7日,美國宇航局(NASA)已發出警告,2021年7月8日太空碎片或將與國際空間站相撞。俄羅斯航天局表示,俄方無法證實這一點,正密切關注事態發展。

動態事件


2020年8月20日,美國國家航空航天局(NASA)在其博客上宣布,國際空間站的空氣泄漏水平出現上升,站內3名宇航員將暫時進入俄羅斯分區規避,地面控制人員則在加緊確認解決方案。9月28日,據俄羅斯衛星網報道,俄羅斯國家航天集團公司發言人表示,國際空間站俄羅斯“星辰”艙再次發現漏氣,將排除故障。10月14日,俄羅斯和美國的三名宇航員乘坐俄羅斯的聯盟號MS-17載人飛船,從哈薩克發射升空前往國際空間站(ISS),僅3小時又3分鐘即抵達並成功對接,創下新紀錄。12月,美國國家航空航天局飛行工程師最近拔出了在空間站高級植物培養環境中種植的20根蘿蔔,用錫紙包裹好,以便冷藏至2021年送回地球。研究人員稱,這一成果為較長期月球和火星之旅的食物生產播下了希望的種子。
2021年3月14日,美國宇航局(NASA)社交網站官方賬號稱,國際空間站兩名美國宇航員維克多·格洛弗和邁克·霍普金斯完成了一次太空行走,對空間站進行了技術維護。從2019年開始國際空間站就出現了空氣泄漏的問題,一直到2020年10月份才弄清了泄漏點,然而各種封堵的措施都宣告失敗,從俄羅斯公布的消息看,俄羅斯的星辰號艙段有兩處泄漏點。俄羅斯方面一直強調星辰號艙段的泄漏問題對於國際空間站的運行不會造成重大的影響,不過這始終是一個隱患。從俄羅斯的行動看,星辰號艙段是一個無法封閉的艙段,否則就不會出現俄羅斯一直在處理的局面了。國際空間站最近才進行了一次太陽能電池板的更換,如今的國際空間站已經出現了許多的問題,艙段泄漏是其中的一項。3月11日,國際空間站機械手拋棄了一塊重約2.5噸的舊電池板。這是國際空間站丟棄的最重的垃圾,之後電池板將脫離軌道,並將在地球大氣層的密集層中燃燒。4月9日,載有3名宇航員的俄“加加林”號飛船在發射入軌后僅繞飛地球兩圈,便與國際空間站順利對接。這3名宇航員將開展大量科研工作,並負責拆換空間站的部分艙體。4月18日,俄羅斯副總理尤里·鮑里索夫表示,俄羅斯將對國際空間站進行技術檢查,並可能於2025年退出國際空間站項目,著手建立俄羅斯自己的空間站。5月,美國宇航局(NASA)宇航員在國際空間站(ISS)收穫一株迷你小白菜,並用醬油進行了簡單料理。5月10日,據法新社華盛頓報道,負責國際空間站首次完全私人之旅的阿克肖姆航天公司與美國國家航空航天局聯合舉行新聞發布會時表示,即將開始為此次飛行進行人員培訓。擬明年1月成行。5月13日,俄羅斯航天局宣布,將於10月把一名女演員和一名電影導演送上國際空間站,拍攝一部太空題材的電影。5月25日,俄科學院生物醫學問題研究所高級研究員謝爾蓋∙哈林表示,2021年秋季,俄羅斯裝有微生物土壤的容器將被抬到國際空間站外,以便研究艙外極端因素對其的影響,這些容器將留在那裡1年至4年不等。5月,美國國家航空航天局和加拿大航天局在對國際空間站的一次例行檢查中發現,由加拿大提供的機械臂上有一個直徑5毫米的小孔,是軌道碎片撞擊所致。6月7日,俄羅斯太空探索機構負責人說,如果美國不取消針對俄羅斯航天機構的制裁,俄羅斯將在2025年退出國際空間站合作項目,並將建造自有空間站。6月16日,國際空間站新太陽能電池板安裝失敗。7月23日消息,俄羅斯國家航天集團主管在軌星座發展和先進項目工作的第一副總經理尤里·烏爾利奇奇在2021莫斯科航展期間表示,國際空間站七日游最低票價5000萬美元,長期停留,起步價為9000萬美元。9月9日凌晨5時許,國際空間站俄羅斯“星辰”號模塊艙的警報器突然響起,宇航員發現煙霧並聞到燒焦的氣味。俄羅斯兩名宇航員打開空氣凈化系統排除煙霧,並檢查“星辰”號艙段,但沒有發現煙霧來源。9月,俄羅斯國家航天集團代表表示,國際空間站將在9月24日調整軌道高度,下降1200米,準備迎接將於10月到來的載有首部太空影片攝製組成員的“聯盟MS-19”飛船。9月,俄羅斯科學院生物醫學問題研究所和俄羅斯宇航員培訓中心聯合在《載人航天》期刊上發表文章稱,俄羅斯宇航員發現國際空間站“曙光”號功能性貨艙空氣中黴菌含量超標。10月5日,俄羅斯“聯盟MS-19”號載人飛船與國際空間站成功對接。10月15日,美國太空探險公司宣布,日本富豪前澤友作12月8日將乘坐聯盟號載人飛船進入國際空間站,他將在空間站停留12天。11月8日晚,國際空間站4名宇航員搭乘美國太空探索技術公司的載人“龍”飛船安全抵達地球,結束了為期199天的在軌任務期。莫斯科時間11月15日10時06分(北京時間15時06分)左右,一塊危險的太空垃圾將在國際空間站附近飛過,有發生撞擊的危險。俄羅斯宇航員接到指令進入“聯盟MS-19”號飛船躲避。11月23日,據俄羅斯航天集團消息,根據監測,美國2019年發射的獵鷹9號火箭的碎片將於莫斯科時間11月25日7時18分接近國際空間站。11月26日18時19分,載有“碼頭”號節點艙的俄羅斯進步M-UM貨運飛船與國際空間站成功對接。12月31日,美國《華盛頓郵報》網站報道,儘管美國與主要的國際空間站合作夥伴俄羅斯的關係日益緊張,但拜登政府希望將國際空間站的使用壽命延長至2030年,讓這個軌道實驗室保持在太空運行。