مهندسی بی‌نهایت: ایستگاه فضایی بین‌المللی

ایستگاه فضایی بین‌المللی یا به اختصار ISS، یک سازه‌ی فضایی چند تکه‌ای است که در مدار پایینی زمین قرار گرفته و تعدادی از فضانوردان نخبه برای مدتی مشخص، طی مأموریت‌های مختلف، در آن زندگی می‌کنند. فرآیند ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی از سال ۱۹۹۸ میلادی آغاز شد و گفته می‌شود که تا سال ۲۰۲۸ قابل استفاده است. ایستگاه فضایی بین‌المللی همان‌طوری که از نامش پیداست، یک پروژه‌ی چند ملیتی است و هزینه‌ی ساخت و توسعه‌ی آن میان چند کشور مشخص تقسیم شده است؛ اما با توجه به آمار و ارقام و شواهد می‌توان گفت که روسیه و آمریکا از پیمان‌کاران اصلی پروژه هستند و بیشتر هزینه‌های مرتبط با ایستگاه را تأمین می‌کنند. سالانه تعدادی فضانورد به ایستگاه فرستاده می‌شوند و به زمین بازمی‌گردند تا یک‌سری پژوهش‌های ضروری را انجام دهند. وجود ایستگاه فضایی بین‌المللی برای بررسی تأثیرات زندگی در فضا روی بدن انسان ضروری است؛ زیرا به‌زودی انسان به سیاراتی همچون مریخ سفر خواهد کرد.

iss

ایستگاه فضایی بین‌المللی طی مأموریت خود، دائماً در حال تکمیل شدن بوده است. نخستین سازه‌ی این ایستگاه در سال ۱۹۹۸ به مدار پرتاب شد و آخرین ماژول نیز سال ۲۰۱۱ روی ایستگاه نصب شد. ناسا، روس‌کازموس (آژانس فضایی روسیه)، آژانس فضایی ژاپن، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا از پیمان‌کاران اصلی ایستگاه هستند و هر کدام از آن‌ها، فضانوردانی را به ایستگاه فرستاده‌اند. بودجه‌ی این ایستگاه به صورت بین‌المللی تأمین می‌شود و کشورهای عضو، موظف‌ هستند که سالانه مقداری از بودجه‌ی خود را به ایستگاه فضایی بین‌المللی اختصاص دهند. هزینه‌ی ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی تا لحظه‌ی نصب آخرین ماژول، ۱۵۰ میلیارد دلار بوده است و به همین دلیل، گران‌ترین سازه‌ی دست بشر به‌شمار می‌رود.

ایستگاه فضایی بین‌المللی خانه‌ی دوم انسان‌ها در مدار زمین است. افرادی که به ایستگاه می‌روند، گرانش صفر را تجربه می‌کنند و تحت تأثیر شرایط فضا قرار می‌گیرند. یکی از دلایلی که انسان‌ها در ایستگاه مستقر می‌شوند، این است که تأثیرات شرایط فضا روی بدن آن‌ها سنجیده شود. وقتی که انسان‌ها بخواهند به سیاراتی نظیر مریخ سفر کنند، ماه‌ها در راه هستند تا به مقصد می‌رسند؛ بنابراین طی این مدت در شرایط خاصی به‌سر می‌برند که قطعاً عوارضی بر بدن آن‌ها خواهد داشت. به همین منظور، انجام یک‌سری آزمایش‌ها در ایستگاه فضایی بین‌المللی، می‌تواند خطرات ناشی از سفرهای فضایی را بکاهد.

iss

ایستگاه فضایی بین‌المللی، نخستین ایستگاهی نیست که در مدار زمین ساخته می‌شود و پیش از آن نیز ایستگاه‌هایی نظیر میر، سالیوت، آلماز و اسکای‌لب نیز در مدار زمین ساخته شدند؛ اما ISS بزرگ‌ترین و پیشرفته‌ترین آن‌ها به‌شمار می‌رود و مدت مأموریت آن نیز طولانی‌تر از سایرین است. این ایستگاه دارای پیچیدگی‌های خاصی است که آن را به یک شاهکار مهندسی تبدیل کرده‌اند. در این مطلب قصد داریم که ایستگاه فضایی بین‌المللی را زیر ذره‌بین بگذاریم و نگاهی دقیق به تمام جزئیات گران‌ترین سازه‌ی بشر بیاندازیم.

تاریخچه

تاریخچه‌ی ساخت و توسعه‌ی ایستگاه‌های فضایی به زمان جنگ سرد و اوج رقابت‌های فضایی بازمی‌گردد. زمانی که راکت ساترن ۵ توسط آمریکا و به دست دکتر ورنر فون براون و گروهش توسعه داده می‌شد، این مهندس آلمانی همواره ایده‌ی ساخت اقامت‌گاهی فضایی را در سر می‌پروراند. در همان سال‌ها هنزمندان برای آن‌که بتوانند این ایده را به شکلی بهتر برای مردم توضیح دهند، آثاری سینمایی خلق کردند که در آن‌ها ایستگاه‌های فضایی به تصویر کشیده شده بود. این ایستگاه‌ها به شکل دایره‌ای و چرخان بودند؛ زیرا در حالت فرضی، باید با چرخش خود، گرانش مصنوعی ایجاد می‌کردند. در این آثار سینمایی، مردمان بسیاری به ایستگاه سفر می‌کردند و در آن‌جا کسب و کار به راه انداخته بودند؛ سفینه‌ها نیز همچون کشتی‌هایی که در بندر پهلو می‌گیرند، به سمت ایستگاه حرکت می‌کردند. به تازگی مشابه چنین ایده‌ای در فیلم Elysium به تصویر کشیده شد.

این ایستگاه‌ها همچون هتل‌های بین راهی بودند و انسان‌ها می‌توانستند از آن‌جا به سمت ماه یا مریخ نیز حرکت کنند. این ایده بسیار فرازمانی بود؛ اما دقیقاً همان چیزی بود که دکتر براون در ذهن داشت. این ایده با وجود پیشرفت‌های امروزه نیز قابل اجرا نیست؛ اما دانشمندان توانسته‌اند ایده‌ی اصلی ساخت ایستگاه فضایی را عملی کنند و این کار برای نخستین‌بار توسط اتحاد جماهیر شوروی انجام شد. نخستین ایستگاه فضایی، در سال ۱۹۷۱ به فضا پرتاب شد و از آن زمان به بعد، آمریکا و شوروی همواره ایستگاه یا ایستگاه‌هایی در مدار داشته‌اند. نخستین ایستگاهی که در مدار زمین قرار گرفت، ایستگاه فضایی سالیوت (Салю́т) بود که یک پروژه‌ی علمی نظامی به‌شمار می‌رفت و شوروی حساسیت بسیاری روی آن داشت و سعی می‌کرد جزئیاتی از آن فاش نشود و در اختیار آمریکایی‌ها قرار نگیرد.

iss

پس از ایستگاه فضایی سالیوت، حال نوبت به آمریکایی‌ها رسیده بود تا به این عرصه وارد شوند. اسکای‌لب، نخستین ایستگاه فضایی آمریکا در مدار زمین بود که در سال ۱۹۷۳ میلادی توسط راکت ساترن ۵ به یک‌باره به فضا ارسال شد. ایستگاه سالیوت یک پروژه‌ی چندگانه بود که نخستین آن‌ها، سالیوت ۱ نام داشت و در واقع این ایستگاه ترکیبی از سیستم فضاپیماهای آلماز و سایوز بود. آلماز، سیستمی نظامی بود که برای اهداف فضایی توسط وزارت دفاع شوروی طراحی شده بود؛ اما بعدها نوع کاربری آن تغییر کرد و به بخشی از ایستگاه سالیوت ۱ تبدیل شد.

پس از مأموریت فضاپیمای سایوز ۱۱، شوروی ایستگاه فضایی دیگری را به نام سالیوت ۲ به فضا پرتاب کرد که متأسفانه پرتاب ناموفق بود و به مدار زمین نرسید. پس از این مأموریت ناموفق، شوروی ایستگاه‌های فضایی سالیوت ۳، سالیوت ۴ و سالیوت ۵ را به فضا پرتاب کرد و پس از پرتاب، فضانوردان به کمک فضاپیمای سایز به ایستگاه متصل شدند و برای مدت زمان طولانی‌تری در آن‌جا ماندند تا مأموریت‌های جدیدی انجام دهند. ایستگاه‌های سالیوت، فقط به فضاپیماهای سایوز متصل می‌شدند و امکان اتصال آن‌ها به نوع دیگر فضاپیماها وجود نداشت. سپتامبر سال ۱۹۷۷ میلادی، ایستگاه فضایی سالیوت ۶ به فضا پرتاب شد که دو ورودی داشت و فضاپیمای بی‌سرنشین پروگرس نیز می‌توانست به آن متصل شود. سالیوت ۶ تا سال ۱۹۸۲ به کار خود ادامه داده و سپس جای خود را به سالیوت ۷ داد که آخرین ایستگاه از پروژه‌ی سالیوت به‌شمار می‌رفت.

سالیوت ۷ یکی از ایستگاه‌های خبرساز و جنجالی بود. این ایستگاه در سال ۱۹۸۲ به فضا پرتاب شد و به مدت ۸۰۰ روز میزبان ۱۱ فضانورد بود؛ اما در همان سال‌ها حادثه‌ی سالیوت ۷ به وقوع پیوست و ایستگاه از کنترل شوروی خارج شد. سیستم برق این ایستگاه به دلیل برخورد چند جرم کیهانی، از کار افتاد و ایستگاه در مدار زمین شروع به چرخش به دور خود کرد و روند سقوط آن به سمت زمین آغاز شد. شوروی که در آن زمان تحت فشارهای بین‌المللی قرار گرفته بود تصمیم گرفت طی یک مأموریت عجولانه، دو فضانورد را به کمک فضاپیمای سایوز به فضا پرتاب کند تا به صورت دستی به این ایستگاه در حال چرخش متصل شوند و آن را به حالت پایدار بازگردانند. این دو فضانورد روس موفق شدند به ایستگاه متصل شده و آن را بازیابی کنند و این عملیات نجات، یکی از غیرممکن‌ترین مأموریت‌های تاریخ هوانوردی است. ایستگاه فضایی سالیوت ۷، بعدها زمینه را برای شکل‌گیری پروژه‌ی ایستگاه فضایی میر فراهم کرد.

iss

آمریکا برخلاف شوروی، در زمینه‌ی ایستگاه‌های فضایی سرمایه‌گذاری چندانی نکرد و تا پیش از توسعه‌ی ایستگاه فضایی بین‌المللی، اسکای‌لب اولین و تنها ایستگاه فضایی آمریکایی‌ها به‌شمار می‌رفت. اسکای‌لب سال ۱۹۷۳ به فضا پرتاب شد؛ اما حین پرتاب دچار آسیب شد و ۲ پنل خورشیدی آن به طور کامل تکه تکه شدند و یک پنل خورشیدی دیگر نیز به طور کامل باز نشد. این اتفاقات باعث شدند که اسکای‌لب در مدار توان الکتریکی اندکی داشته باشد و سیستم تنظیم دمای ایستگاه به خوبی کار نکند. آمریکا برای رفع این مشکل فضاپیمای سرنشین‌دار اسکای‌لب ۲ را به فضا پرتاب کرد تا فضانوردان بتوانند ایستگاه را تعمیر کنند. این مهندسان فضانورد توانستند با موفقیت ایستگاه را تعمیر کرده و آن را به وضعیت پایدار برسانند و ۲۸ روز نیز در ایستگاه اقامت داشته باشند.

کارگاه مداری، ماژول هوابند، محل اتصال چندگانه، واحد تلسکوپ آپولو و فضاپیمای آپولو، از بخش‌های تشکیل دهنده‌ی اسکای‌لب بودند. مأموریت‌های اسکای‌لب ۳ و ۴ که خدمه‌ی آن به ترتیب ۵۹ و ۸۴ روز در ایستگاه اقامت داشتند، پس از مأموریت اسکای‌لب ۲ به ایستگاه متصل شدند. اسکای‌لب، یک ایستگاه دائمی نبود و آمریکا در نظر داشت که از آن صرفاً به عنوان یک آزمایشگاه فضایی استفاده کند و تأثیرات پروازهایی که یک هفته تا یک ماه طول می‌کشند را روی بدن انسان مورد سنجش قرار دهند. اسکای‌لب ۳ آخرین مأموریتی بود که به ایستگاه متصل شد و ایستگاه فضایی اسکای‌لب خیلی زودتر از پیش‌بینی‌ها، به دلیل چرخش مداری سریع ناشی از برخورد با فعالیت خورشیدی شدید، وارد جو زمین شد و در آسمان استرالیا سوخت و از بین رفت.

یکی دیگر از ایستگاه‌های فضایی، ایستگاه میر (Мир) شوروی بود که در سال ۱۹۸۶ به فضا پرتاب و مونتاژ شد. میر، در آن زمان پیشرفته‌ترین ایستگاه فضایی ساخته شده توسط انسان به‌شمار می‌رفت و برای ۱۰ سال عملیاتی بود. نخستین فضانوردانی که به ایستگاه رفتند، همان فضانوردانی بودند که عملیات نجات سالیوت ۷ را انجام داده بودند. این افراد به مدت ۷۵ روز در ایستگاه میر اقامت داشتند و سپس به زمین بازگشتند. ایستگاه فضایی میر از قسمت‌هایی نظیر ماژول زندگی (حمام و آشپزخانه و…)، قسمت میانجی، قسمت مونتاژ، ماژول اخترفیزیک کوانت ۱، ماژول هوابند و علمی کوانت ۲، ماژول تکنولوژیکی کریستال، ماژول اسپکتر، ماژول سنجش از راه دور پریرودا، ماژول اتصال، فضاپیمای بی‌سرنشین پروگرس و فضاپیمای سایوز.

iss

در سال ۱۹۹۴ میلادی، روسیه به آمریکا اجازه داد که فضانوردان آمریکایی برای کسب آمادگی جهت حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی، مدتی را در ایستگاه میر به‌سر ببرند. روس‌کازموس که در مورد هزینه‌های بالای نگهداری از ایستگاه میر نگران بود، تصمیم گرفت که با ناسا همکاری کند؛ اما دولت روسیه قبول نکرد و گفت بهتر است که ایستگاه رها شود تا تمام تمرکز روی ایستگاه فضایی بین‌المللی باشد. میر، یک ایستگاه فضایی دائمی بود؛ اما دولت روسیه تصمیم گرفت آن را به سوی زمین هدایت کند و از بین ببرد. سرانجام در سال ۲۰۰۱ بقایای ایستگاه فضایی میر در اقیانوس آرام جنوبی سقوط کردند.

با توجه به اطلاعاتی که کسب کردیم، اکنون می‌دانیم که ISS، نهمین ایستگاه فضایی قابل سکونت در مدار زمین است که پس از ایستگاه‌های آلماز، سالیوت، اسکای‌لب و میر توسعه داده شده و شاید بتوان گفت از آن‌ها نیز الهام گرفته است. فرآیند ساهت ایستگاه فضایی بین‌المللی از سال ۱۹۹۸ میلادی آغاز شد؛ اما نخستین فضانوردانی که در آن اقامت کردند، طی مأموریت اکسپدیشن ۱ (Expedition 1) در تاریخ ۲ نوامبر سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب شدند. از آن زمان تا به این لحظه، بیش از ۱۷ سال می‌گذرد و این طولانی‌ترین حضور یک ایستگاه فضایی در مدار پایینی زمین است. تا پیش از ایستگاه فضایی بین‌المللی، رکورد طولانی‌ترین حضور ایستگاه فضایی در مدار، با ۹ سال و ۳۵۷ روز، متعلق به ایستگاه فضایی میر بود. محموله‌های مورد نیاز برای ایستگاه فضایی بین‌المللی به کمک فضاپیماهایی نظیر سایوز و پروگرس روسیه، دراگن و سیگنوس آمریکا، H-II ژاپن و سیستم انتقال اروپا، به ایستگاه منتقل می‌شوند. تا پیش از لغو برنامه‌ی شاتل‌های فضایی، امکان اتصال این شاتل‌ها به ایستگاه نیز وجود داشت. ایستگاه فضایی بین‌المللی میزبان فضانوردان، کیهان‌نوردان و توریست‌ها از ۱۷ کشور مختلف بوده است.

طبق قراردادی که میان ناسا و روس‌کازموس روسیه به امضا رسید، قرار بر این شد که ایستگاه فضایی بین‌المللی صرفاً آزمایشگاهی در مدار پایینی زمین باشد و در آن بررسی‌های لازم جهت بهبود سفرهای فضایی آینده انجام شوند. ناسا پیش‌بینی کرده بود که در آینده انسان‌ها به مریخ سفر خواهند کرد و خطراتی آن‌ها را تهدید می‌کند؛ بنابراین لازم است که در ایستگاه فضایی بین‌المللی نتایجی که حضور در فضا روی بدن می‌گذارد سنجیده شوند تا در سفرهای آینده مشکلی برای کیهان‌نوردان به وجود نیاید. در سال ۲۰۱۰، آژانس پروازهای فضایی آمریکا اعلام کرد که ISS پتانسیل بیشتری دارد و می‌توان از آن برای کارهای آموزشی نیز استفاده کرد و در قالب برنامه‌های تلویزیونی، اطلاعاتی را با مردم در میان گذاشت.

ساخت ایستگاه

ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی رسماً در نوامبر سال ۱۹۹۸ میلادی آغاز شد. روسیه نخستین کشوری بود که ماژول‌های اولیه‌ی ایستگاه را تولید کرد و همه‌ی این ماژول‌ها به جز ماژول رازوِت، به صورت رباتیک در فضا به یکدیگر متصل شدند. سایر ماژول‌های ایستگاه، به کمک شاتل‌های فضایی آمریکا به فضا پرتاب شدند و توسط خدمه‌ی شاتل به کمک بازوی رباتیک Canadarm2 به یکدیگر متصل شدند. تا تاریخ ۵ ژوئن سال ۲۰۱۱ که فرآیند ساخت ایستگاه به اتمام رسید، ۱۵۹ قطعه طی ۱۰۰۰ ساعت پیاده‌روی فضایی به یکدیگر متصل شده بودند و این یک رکورد به حساب می‌آمد. ۱۲۷ پیاده‌روی فضایی توسط خدمه‌ی ایستگاه انجام شده بود و ۳۲ پیاده‌روی باقی‌مانده نیز مستقیماً از داخل شاتل‌ها و هوابندها صورت گرفت. دانشمندانی که روی زمین بودند باید دائماً زاویه‌ی بتای ایستگاه را محاسبه می‌کردند و در اختیار فضانوردان قرار می‌دادند تا کار به بهترین شکل ممکن پیش برود. بتا، زاویه‌ی بین صفحه‌ی مداری یک ماهواره با بردار تابش خورشید است و نشان می‌دهد که یک ماهواره در طول تابش خورشید، چه مقدار انرژی جهت تولید برق دریافت می‌کند. برای مهندسانی که در فضا مشغول ساخت ایستگاه بودند، زاویه‌ی بتا اهمیت ویژه‌ای داشت؛ زیرا نشان می‌داد در طول عملیات اتصال، چند ساعت در معرض نور خورشید هستند و در صورت عدم محاسبه‌ی بتا، شاتل نیز نمی‌توانست در برخی ساعت محدود روی بعضی از ماژول‌ها به ‌درستی قرار بگیرد.

iss

نخستین ماژول ایستگاه فضایی بین‌المللی، ماژول زاریا (Заря́) به معنای طلوع است که در تاریخ ۲۰ نوامبر سال ۱۹۹۸ توسط راکت خودران پروتون روسیه به فضا پرتاب شد. زاریا، ماژولی بود که می‌توانست نیروی پیشرانشی لازم برای قرارگیری در مدار را فراهم کرده، ارتفاع را کنترل کند و نیروی برق لازم را نیز فراهم آورد؛ اما متأسفانه به اندازه‌ای امکانات نداشت که بتواند برای اقامت طولانی مدت مورد استفاده قرار گیرد. دو هفته بعد از زاریا، ایالات متحده ماژول یونیتی (Unity) به معنای اتحاد را در قالب مأموریت STS-88 به کمک شاتل فضایی و چند خدمه، به فضا پرتاب کرد. ماژول یونیتی توسط فضانوردانی که ساعت‌ها پیاده‌روی فضایی انجام دادند، به ماژول زاریا متصل شد. یونیتی دو آداپتور متصل شونده‌ی تحت فشار داشت که یکی از آن‌ها به زاریا و دیگری به شاتل فضایی متصل می‌شد. در همان زمان، ایستگاه فضایی میر همچنان در مدار بود و می‌توانست میزبان خدمه باشد.

ایستگاه فضایی بین‌المللی تا دو سال قابل سکونت نبود و ایستگاه میر نیز رفته رفته از مدار خارج می‌شد. در تاریخ ۱۲ جولای سال ۲۰۰۰، روسیه ماژول زیوزدا (Звезда) به معنای ستاره را به فضا پرتاب کرد. آژانس فضایی روس‌کازموس، زیوزدا را به گونه‌ای برنامه‌ریزی کرده بود که بتواند دیش از اتصال به یونیتی و زاریا، آرایه‌های خورشیدی و آنتن ارتباطی خود را باز کند. این ماژول خودش یک مرکز فرماندهی داشت و خودران بود؛ اما زاریا و یونیتی توسط ایستگاه‌های زمینی کنترل و فرماندهی می‌شدند. زیوزدا، پیشرفته‌ترین ماژولی بود که به ISS متصل شده می‌شد. پس از اتصال زیوزدا به سایر ماژول‌ها، وظیفه‌ی کنترل ساختار کلی ایستگاه از زاریا گرفته و به زیوزدا داده شد. زیوزدا یک ماژول بزرگ بود که در آن محل‌هایی برای خواب خدمه، آشپزخانه، اسکرابرهای کربن‌ دی‌اکسید، دستگاه‌های رطوبت‌ساز، تولید کننده‌های اکسیژن، تجهیزات ورزشی، رادیو و تلویزیون متصل به سیستم کنترل مأموریت و… وجود داشتند. زیوزدا ماژولی بود که برای نخستین‌بار، ISS ‌را قابل سکونت‌پذیر کرد.

نخستین خدمه‌ی ایستگاه فضایی بین‌المللی، در قالب مأموریت اکسپدیشن ۱ و به کمک فضاپیمای روسی سایوز TM-31 در نوامبر سال ۲۰۰۰ به ایستگاه فضایی متصل شدند. اواخر اولین روز از مأموریت، فضانورد بیل شپارد از ناسا و کیهان‌نورد سرگئی کریکالیوف از آژانس فضایی روسیه، به عنوان دو تن از خدمه‌ی اکسپدیشن ۱، در یک پیغام رادیویی اعلام کردند که می‌خواهند نام ایستگاه را آلفا بگذارند. آلفا پیش از این نیز برای نام‌گذاری ایستگاه در نظر گرفته شده بود؛ اما آمریکا و روسیه نام ISS را در نظر داشتند. حالا که این دو فضانورد درخواست داده بودند، ناسا و روس‌کازموس تصمیم گرفتند که نام مأموریت اکسپدیشن ۱ را تغییر داده و آلفا بگذارند. شپارد بر این باور بود که باید نام کل ایستگاه را آلفا بگذارند؛ زیرا آلفا همیشه یادآور اولین بودن است. وی در یک سخنرانی اعلام کرد که این اولین تجربه‌ی حضور طولانی مدت در فضا است و ما پیشگامان اقامت در فضا محسوب می‌شویم. ناسا تا حدودی موافقت کرده بود؛ اما روسیه گفت که چنین چیزی درست نیست و ایستگاه میر پیش از این نیز سکونت‌پذیر بوده است و اگر قرار باشد که نام آلفا انتخاب شود، میر باید آلفا باشد.

iss

تا دو سال پس از این مأموریت، ایستگاه همچنان روبه گسترش بود. یک راکت سایوز در سال ۲۰۰۱ بخش اتصال چندگانه‌ی پیرس (Пирс) را به فضا آورد. پیرس یک بخش اتصالی است که دریچه‌هایی برای اتصال فضاپیماهای سرنشین‌دار سایوز و بی‌سرنشین پروگرس دارد و همچون یک سه‌راهی عمل می‌کند. شاتل فضایی آتلانتیس، دیسکاوری و اندور نیز آزمایشگاه دستینی و هوابند کوئست را به فضا آوردند تا به ایستگاه متصل شوند. علاوه بر این‌ها، برای نخستین‌بار بازوی رباتیک Canadarm2و چند قطعه‌ی دیگر نیز به بدنه‌ی ایستگاه متصل شدند. همه چیز خوب و طبق برنامه پیش می‌رفت تا این‌که انفجار شاتل فضایی کلمبیا برنامه را دچار اختلال و وقفه کرد. شاتل فضایی کلمبیا در سال ۲۰۰۳ به هنگام پرتاب در آسمان منفجر شد و تمام سرنشینان آن کشته شدند. این حادثه باعث شد که تا دو سال، در برنامه‌ی شاتل‌های فضایی ناسا وقفه ایجاد شود. برنامه‌ی شاتل‌های فضایی تا سال ۲۰۰۵ متوقف شده بود تا این‌که بالاخره با پرتاب شاتل دیسکاوری، مجدداً از سر گرفته شد.

فرآیند سرهم کردن ماژول‌های ایستگاه فضایی مجدداً از سال ۲۰۰۶ با پرتاب شاتل آتلانتیس در قالب مأموریت STS-115 آغاز شد. طی این مأموریت، ناسا دومین مجموعه از آرایه‌های خورشیدی مورد نیاز ایستگاه را به ساختار اصلی متصل کرد. سه مأموریت بعدی ناسا نیز سایر اجزای بدنه و سومین سری از آرایه‌های خورشیدی را به ایستگاه متصل کردند و در نتیجه ظرفیت تولید برق ایستگاه تکمیل شد. پس از آن‌که روسیه و آمریکا در مورد تأمین برق ایستگاه مطمئن شدند، فرآیند ارسال ماژول‌های بعدی را آغاز کردند. گره هارمونی و آزمایشگاه کلومبوس (متعلق به آژانس فضایی اروپا) از جمله ماژول‌هایی بودند که به بدنه‌ی ایستگاه و سایر ماژول‌ها متصل شدند. به‌زودی و پس از اتصال این دو ماژول، آژانس فضایی ژاپن اعلام کرد که نخستین بخش از آزمایشگاه کیبو تولید شده و آماده‌ی ارسال است.

در ماه مارس سال ۲۰۰۹، مأموریت STS-119 ساخت زیرسیستم‌ها را تکیل کرد و توانست چهارمین و آخرین گروه از آرایه‌های خورشیدی را روی بدنه‌ی ایستگاه نصب کند. قسمت دوم و آخر آزمایشگاه کیبو ژاپن نیز در ماه جولای سال ۲۰۰۹ توسط مأموریت شاتل STS-127 به ایستگاه متصل شد و پس از آن نیز ماژول پویسک (По́иск) یا همان ماژول پژوهشی کوچک، توسط روسیه به فضا پرتاب شد. در ماه فوریه ۲۰۱۰، مأموریت STS-130 که توسط شاتل فضایی اندور انجام شد، گره سوم یا ترنکویلیتی را به همراه برج مراقبت کوپولا را به ایستگاه متصل کرد. چند ماه بعد، روسیه نیز یکی از آخرین ماژول‌های خود به نام رازوِت (Рассве́т) را به فضا پرتاب کرد. روسیه این پرتاب را خودش انجام نداد و وظیفه‌ی پرتاب را بر عهده‌ی شاتل فضایی آتلانتیس گذاشت و هزینه‌ی پرتاب را نیز پرداخت کرد؛ زیرا پیش‌تر، آمریکا هزینه‌ی پرتاب راکت پروتون را که در سال ۱۹۹۸ ماژول زاریا را به فضا پرتاب کرد، تأمین کرده بود.

iss

فضاپیمای دیسکاوری در آخرین مأموریت خود در فوریه سال ۲۰۱۱، ماژول تنظیم فشار هوای لئوناردو را به ایستگاه منتقل کرد و در همان سال، شاتل اندور هم طیف‌سنج الکترومغناطیسی آلفا را طی مأموریت STS-134 به ایستگاه متصل کرد. تا ماه ژوئن سال ۲۰۱۱، ایستگاه فضایی از ۱۵ ماژول تنظیم فشار و یک ساختار یکپارچه تشکیل شده بود و کشورهای عضو اعلام کردند که تمام تجهیزات اصلی روی ایستگاه نصب شده‌اند و هرچه که پس از آن به فضا پرتاب شود، جزو تجهیزات کمکی به حساب می‌آید. در حال حاضر ۵ ماژول دیگر نیز در صف پرتاب هستند. این ماژول‌ها عبارتند از:

  • ماژول نائوکا (Нау́ка) که یک آزمایشگاه چند منظوره‌ی روسی است و به ماژول زیوزدا متصل می‌شود
  • بازوی رباتیک آژانس فضایی اروپا
  • ماژول یوزلوی (Узловой) که یک فضاپیمای روسی است
  • ماژول تأمین نیروی NEM-1
  • ماژول تأمین نیروی NEM-2

آژانس فضایی روسیه اعلام کرده است که ماژول نائوکا به احتمال زیاد در سه ماهه‌ی پایانی سال جاری میلادی به همراه بازوی رباتیک آژانس فضایی اروپا به فضا پرتاب می‌شود. پس از آن‌که ماژول نائوکا به ایستگاه فضایی متصل شود، روسیه ماژول یوزلوی را نیز به فضا پرتاب می‌کند تا به یکی از دریچه‌های اتصال ماژول نائوکا متصل شود. وقتی که این ۵ ماژول به ایستگاه متصل شوند، وزن کلی ایستگاه بیش از ۴۰۰ تُن خواهد بود. وزن خالص ایستگاه دائما با گذشت زمان تغییر می‌کند؛ زیرا همواره ماژول‌های جدیدتری به ایستگاه اضافه می‌شوند. تا سپتامبر سال ۲۰۱۱ که ساخت ایستگاه تکمیل شد، وزن کلی آن ۴۱۷ تُن بود. البته این در حالی است که فقط وزن خود ساختار ایستگاه را در نظر بگیریم و از وزن مخازن آب، مخازن گاز، تجهیزات آزمایشگاهی، لباس‌ها و وسایل شخصی فضانوردان، غذاها، فضاپیماهای متصل شده و دیگر موارد چشم پوشی کنیم.

ایستگاه فضایی بین‌المللی، یک ایستگاه فضایی نسل سوم ماژولار است. یک ساختار ماژولار، این امکان را فراهم می‌کند که بدنه‌ی ایستگاه متناسب با مأموریت‌های مختلف، تغییر کند و بخش‌های جدیدی به ساختار اضافه یا از آن حذف شوند. همچنین ساختار ماژولار، قابلیت انعطاف‌پذیری دارد و شکل آن ایستا نیست.

ماژول‌های اصلی ایستگاه

همان‌طوری که پیش‌تر گفته شد، ایستگاه فضایی بین‌المللی از چندین ماژول مختلف ساخته شده است؛ اما تعدادی از این ماژول‌ها اصلی هستند و سایر ماژول‌ها، روی این ماژول‌ها نصب می‌شوند. زاریا، یونیتی، زیوزدا، دستینی، کوئست، پیرس و پویسک، هارمونی، ترنکویلیتی، کلومبوس، کیبو و کاپولا از جمله ماژول‌های اصلی ایستگاه فضایی بین‌المللی هستند که هم‌اکنون روی ایستگاه نصب شده‌اند. تعداد دیگری از ماژول‌ها نیز هستند که قرار است به‌زودی به ایستگاه متصل شوند که به آن‌ها نیز اشاره خواهیم کرد. در ادامه، به بررسی هر یک از این ماژول‌ها و ویژگی‌های آن‌ها می‌پردازیم.

ماژول زاریا

زاریا (Zarya) که با نام روسی Заря́ به معنای طلوع نیز شناخته می‌شود، نخستین ماژول ایستگاه فضایی بین‌المللی است که توسط آژانس فضایی روسیه (روس‌کازموس) به فضا پرتاب شد و در مدار قرار گرفت. وظیفه‌ی زاریا تأمین برق، نیروی پیشران و موقعیت‌یابی ایستگاه فضایی بین‌المللی در مراحل اولیه‌ی ساخت و تولید بود. وقتی که دیگر ماژول‌ها به فضا پرتاب شده و به زاریا متصل شدند، زاریا وظیفه‌ی خاصی نداشت و هم اکنون به عنوان یک محل ذخیره‌سازی از آن استفاده می‌شود. زاریا در واقع یک نسخه پیشرفته‌تر از فضاپیمای TKS روسیه است که برای اتصال به ایستگاه فضایی سالیوت استفاده می‌شد. همان‌طوری که گفته شد، زاریا به معنای طلوع است؛ زیرا قرار بود که عصر جدیدی را در پروازهای فضایی آغاز کند. زاریا توسط یک شرکت روسی ساخته شد؛ اما مالک اصلی آن شرکت، ایالات متحده‌ی آمریکا بود.

iss

در ابتدا قرار بود که زاریا به عنوان یکی از ماژول‌های ایستگاه فضایی میر عمل کند؛ اما متأسفانه تا زمانی که ایستگاه فضایی میر پایدار بود، زاریا آماده نشده بود. زاریا توانایی این را دارد که ایستگاهی را در مدار حفظ کند و به دلیل باتری‌هایی که به صورت پیش‌فرض درون بدنه‌ی آن قرار داده شده‌اند، توانایی تأمین برق یک یا چند ماژول دیگر را تا زمان راه‌اندازی آرایه‌های خورشیدی داراست. زاریا ۱۹۳۲۳ کیلوگرم وزن، ۱۲.۵۶ متر طول و در عریض‌ترین نقطه ۴.۱۱ متر عرض دارد و از نظر اندازه، یک ماژول متوسط محسوب می‌شود. به زاریا از سه قسمت مختلف می‌توان متصل شد، یکی از آن‌ها دقیقاً در قسمت جلویی، یکی دیگر در قسمت روبه زمین و دیگری نیز در قسمت انتهایی قرار گرفته است. ماژول یونیتی به کمک یک آداپتور متصل شونده‌ی تحت فشار، به قسمت متصل شونده‌ی جلویی زاریا وصل شده است. ماژول زیوزدا نیز به قسمت انتهایی زاریا متصل شده و دریچه‌ی اتصال روبه زمین آن نیز به فضاپیماهای سایوز و پروگرس که به ایستگاه می‌آیند، متصل می‌شود. چندی پیش ماژول رازوِت به دریچه‌ی اتصال روبه پایین زاریا متصل شد و اکنون اگر فضاپیمایی به ایستگاه بیاید، باید ابتدا به ماژول رازوِت متصل شود.

زاریا دو آرایه‌ی خورشیدی به طول ۱۰.۶۷ و عرض ۳.۳۵ متر و ۶ باتری نیکل-کادمیم دارد که می‌توانند ۳ کیلووات برق تولید کنند. زاریا ۱۶ مخزن سوخت خارجی دارد که در مجموع می‌توانند ۵.۴ تُن سوخت را در خود نگه دارند. زاریا ۲۴ جت هدایت شونده‌ی بزرگ، ۱۲ جت هدایت شونده‌ی کوچک و دو موتور بزرگ دارد که برای تغییرات مداری ایستگاه مورد استفاده قرار می‌گرفتند. از وقتی که ماژول زیوزدا با ایستگاه متصل شد، موتورهای زاریا غیرفعال شدند؛ زیرا با وجود زیوزدا، دیگر نیازی به موتورهای زاریا نبود. مخازن سوخت زاریا اکنون به عنوان محلی برای ذخیره‌سازی سوخت مورد نیاز زیوزدا مورد استفاده قرار می‌گیرند.

زاریا در تاریخ ۲۰ نوامبر سال ۱۹۹۸ میلادی توسط راکت روسی پروتون از سکوی پرتاب کازمودروم ۸۱ در قزاقستان به ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری سطح زمین پرتاب شد. زاریا در ابتدا به گونه‌ای طراحی شده بود که ۱۵ سال عمر مفید داشته باشد و بتواند ۶ تا ۸ ماه به صورت خودران پرواز کند؛ اما به دلیل تأخیر در پرتاب ماژول زیوزدا، زاریا می‌بایست بیش از دو سال را به صورت خودران حرکت می‌کرد. در ابتدا، مدارهای شارژ باتری زاریا دچار مشکلاتی شدند؛ اما به تدریج این مشکلات توسط کیهان‌نوردان روس برطرف شد.

ماژول یونیتی

ماژول یونیتی (Unity) به معنای اتحاد که با نام دیگر گره ۱ نیز شناخته می‌شود، نخستین ماژول آمریکایی ایستگاه فضایی بین‌المللی است که توسط ناسا به فضا پرتاب شد. یونیتی از یک طراحی استوانه‌ای شکل بهره می‌برد و می‌تواند از ۶ نقطه‌ی مجزا به ایستگاه و ماژول‌های دیگر متصل شود. یونیتی ۴.۵۷ متر قطر و ۵.۴۷ متر طول دارد و به طور مشترک توسط ناسا و بوئینگ در مرکز پروازهای فضایی مارشال در آلاباما ساخته شده است. یونیتی اولین ماژول متصل شونده‌ی ایستگاه فضایی است و پس از آن ماژول‌های هارمونی و ترنکویلیتی قرار گرفته‌اند.

iss

یونیتی محموله‌ی اصلی شاتل فضایی اندور بود که در قالب مأموریت STS-88 به فضا پرتاب شد. این مأموریت، نخستین مأموریت شاتل فضایی بود که به ایستگاه متصل می‌شد. در فضا، پیش از آن‌که به ماژول زاریا برسند، قسمت انتهایی ماژول یونیتی به شاتل اندور وصل شد و سپس آن‌ها به سمت ماژول زاریا حرکت کردند تا این‌که بالاخره توانستند قسمت بالایی یونیتی را به بخش جلویی زاریا متصل کنند. یونیتی ۲ سیستم اتصال محوری و ۴ سیستم اتصال شعاعی دارد و علاوه بر اتصال به زاریا، به بخش‌هایی همچون آزمایشگاه دستینی، ساختار یکپارچه‌ی Z1، آداپتور متصل‌شونده‌ی تحت فشار PMA-3، زانوی هوابند کوئست، ماژول چند منظوره‌ی لئوناردو و ماژول چند منظوره‌ی رافائلو متصل است. در جریان مأموریت STS-120، ماژول هارمونی نیز به درگاه کناری یونیتی متصل شد. ترنکویلیتی و کاپولا نیز در جریان مأموریت STS-130 به ماژول یونیتی متصل شدند.

برخی از منابع ضروری ایستگاه فضایی، مانند مایعات، سیستم‌های پشتیبانی حیات، سیستم‌های الکتریکی و سیستم‌های پشتیبانی داده‌ها دقیقاً در یونیتی قرار گرفته‌اند تا شرایط لازم برای زندگی کردن در بخش‌های مختلف ایستگاه را فراهم کنند. بیش از ۵۰ هزار قطعه‌ی مکانیکی، ۲۱۶ خط انتقال مایع و گاز، ۱۲۱ کابل الکتریکی مخفی و روکار (۶ مایل کابل) در گره یونیتی نصب شده‌اند. جنس کلی ماژول از آلومینیم و فولاد ضد زنگ است.

ماژول زیوزدا

زیوزدا (Zvezda) که با نام روسی Звезда́ به معنای ستاره نیز شناخته می‌شود، یک ماژول سرویس و فرماندهی روسی است. زیوزدا، سومین ماژول و یکی از مهم‌ترین بخش‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی به‌شمار می‌رود و پس از پرتاب توانست هر آن‌چه که برای پشتیبانی از حیات در ایستگاه مورد نیاز است، فراهم آورد. زیوزدا به وسیله‌ی راکت روسی پروتون در ۱۲ جولای سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب و در ۲۶ جولای همان سال، به ماژول زاریا متصل شد. ماژول زیوزدا توسط شرکت روسی RKK Energia که یکی از پیمان‌کاران اصلی ایستگاه فضایی بین‌المللی است، ساخته شد.

فریم اصلی ساختار زیوزدا، برای اولین‌بار در میانه‌های دهه‌ی ۸۰ میلادی ساخته شد و قرار بود که به عنوان هسته‌ی اصلی ایستگاه فضایی میر-۲ مورد استفاده قرار گیرد. در واقع، برای مدتی نیز نام این ماژول میر-۲ بود. ساخت بخش اصلی این فریم در سال ۱۹۸۵ به اتمام رسید و در اکتبر ۱۹۸۶ تجهیزات روی آن نصب شدند. زیوزدا دارای طراحی استوانه‌ای شکل بوده و به گونه‌ای ساخته شده تا خدمه بتوانند در آن زندگی و کار کنند. زیوزدا در مجموع، چهار دریچه‌ی متصل شونده دارد که برای اتصال به دیگر مازول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. وزن کلی زیوزدا ۱۸۰۵۱ کیلوگرم بوده و ۱۳.۱ متر طول دارد. روی زیوزدا پنل‌های خورشیدی نیز نصب شده است که به هنگام باز شدن ۲۹.۷ متر طول دارند.

iss

زیوزدا ۱۴ پنجره دارد که دو عدد از آن‌ها ۲۳۰ میلی‌متر قطر دارند و در محفظه‌‌ها خواب دو خدمه قرار گرفته‌اند. شش پنجره‌ی دیگر نیز که شیشه‌ای به قطر ۲۳۰ میلی‌متر دارند، در طبقه‌ی پایینی زیوزدا قرار گرفته‌اند و روبه زمین هستند. یکی از پنجره‌ها که ۴۱۰ میلی‌متر قطر دارد، در بخش کارگاهی زیوزدا قرار گرفته است. دیگر پنجره‌های زیوزدا نیز به ترتیب در محفظه‌ی انتقال و قسمت آزمایشگاه قرار گرفته‌اند.

در تاریخ ۲۶ جولای ۲۰۰۰، زیوزدا با موفقیت به ماژول زاریا متصل و رسماً به سومین ماژول ISS تبدیل شد. در تاریخ ۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۰، دو خدمه‌ی مأموریت STS-106 آخرین مراحل اتصال زاریا و زیوزدا را تکمیل کردند. این فٰایند طی یک پیاده‌روی فضایی ۶ ساعت و ۱۴ دقیقه‌ای توسط فضانورد آمریکایی اِد لو و کیهان‌نورد روس، یوری ملنچنکو انجام شد. آن‌ها ۹ کابلی که بین زاریا و زیوزدا قرار داشتند را با موفقیت متصل کردند. زیوزدا ماژولی بود که در آن محل‌هایی برای خواب خدمه، آشپزخانه، اسکرابرهای کربن‌ دی‌اکسید، دستگاه‌های رطوبت‌ساز، تولید کننده‌های اکسیژن، تجهیزات ورزشی، رادیو و تلویزیون متصل به سیستم کنترل مأموریت و… وجود داشتند.

از آن‌جایی که روسیه با مشکلات مالی مواجه شده بود، هیچ نسخه‌ی پشتیبانی از زیوزدا تولید نکرد؛ بنابراین خطر پرتاب به‌شدت بالا رفته بود. ناسا تصمیم گرفت که ماژول کنترلی اینتریم را تولید کند که اگر حین پرتاب مشکلی برای زیوزدا ایجاد شد، بتواند این ماژول را به عنوان پشتیبان به فضا پرتاب کند؛ اما خوش‌بختانه پرتاب موفقیت‌آمیز بود و کوچک‌ترین مشکلی برای زیوزدا ایجاد نشد.

ماژول دستینی

دستینی که با نام آزمایشگاه آمریکا نیز شناخته می‌شود، نخستین ماژول آزمایشگاهی آمریکایی بود که به ایستگاه فضایی متصل شد. دستینی از طریق دریچه‌های متصل شونده، به ماژول یونیتی متصل شد. دستینی، نخستین آزمایشگاه پژوهشی ناسا در مدار زمین پس از نابودی ایستگاه فضایی اسکای‌لب است. طراحی و تولید این ماژول بر عهده‌ی شرکت بوئینگ بوده و فرآیند ساخت این سازه‌ی ۱۶ تُنی در سال ۱۹۹۵ و در مرکز پروازهای فضایی مارشال آغاز شد. دستینی در سال ۱۹۹۸ به مرکز فضایی کندی در فلوریدا منتقل شد؛ اما به دلیل ایجاد وقفه در برنامه‌های ناسا و انجام یکسری آزمایش‌های لازم، پرتاب تا سال ۲۰۰۰ به تعویق افتاد. ماژول دستینی در تاریخ ۷ فوریه سال ۲۰۰۱ توسط شاتل فضایی آتلانتیس در قالب مأموریت STS-98 به فضا پرتاب شد.

iss

در تاریخ ۱۰ فوریه سال ۲۰۰۱، دستینی به ایستگاه فضایی رسید و به وسیله‌ی بازوی Canadaarm شاتل آتلانتیس، به ماژول یونیتی متصل شد. دستینی ساختاری آلومینیمی دارد و از طراحی استوانه‌ای بهره می‌برد. این ماژول، دارای ۸.۵ متر طول و ۴.۳ متر قطر است. قسمت جلویی دستینی به ماژول یونیتی و قسمت انتهایی آن نیز به گره شماره ۲ متصل شده است. یک پنجره‌ از جنس شیشه‌ای به قطر ۵۱۰ میلی‌متر نیز در یک سمت از دستینی قرار گرفته که به زمین دید دارد. وزن کلی دستینی ۱۴۵۲۰ کیلوگرم اعلام شده که تقریباً متوسط به‌شمار می‌رود.

ماژول کوئست

زانوی هوابند کوئست (Quest) که پیش‌تر با نام ماژول زانویی هوابند شناخته می‌شد، نخستین هوابند ایستگاه فضایی بین‌المللی است. کوئست به گونه‌ای طراحی شده که فضانوردان می‌توانند از فضای خلأ مستقیماً با لباس وارد آن شوند و فشار هوا را تثبیت کنند. در این هوابند، فضانوردان می‌توانند با لباس‌های روسی و آمریکایی وارد شوند و از این نظر مشکلی وجود ندارد. تا پیش از پرتاب این ماژول در سال ۲۰۰۱ و در قالب مأموریت STS-104، فضانوردان روس که از لباس‌های مخصوص به خود استفاده می‌کنند، مجبور بودند که از طریق ماژول زیوزدا به ایستگاه وارد شوند و فضانوردان آمریکایی نیز تنها از درون شاتل فضایی متصل شده به ایستگاه می‌توانستند به قسمت داخلی ایستگاه وارد شوند.

iss

ماژول کوئست از دو بخش اصلی تشکیل شده است؛ یکی برای نگهداری لباس‌های فضایی و دیگری نیز برای هنگامی که فضانوردان می‌خواهند از ایستگاه خارج یا به آن وارد شوند. این دو بخش کاملاً از یکدیگر ایزوله هستند. ساخت ماژول کوئست ضروری بود؛ زیرا فضانوردان آمریکایی که لباس فضایی مخصوص به خود را داشتند، نمی‌توانستند از طریق هوابند روسی مازول زیوزدا به ایستگاه وارد شوند و از سایر بخش‌ها نیز ورود امکان‌پذیر نبود.

ماژول‌های پیرس و پویسک

پیرس (Пирс) و پویسک (По́иск) دو ماژول هوابند روسی هستند که هر کدام از آن‌ها دو دریچه‌ی مختلف دارند. پیرس در آگوست سال ۲۰۰۱ به فضا پرتاب شد و یک محل اتصال برای فضاپیماهای سایوز و پروگرس را فراهم آورد. همچنین این امکان را فراهم کرد تا کیهان‌نوردان روس که از لباس‌های فضایی با طراحی اورلان استفاده می‌کنند، بتوانند به ایستگاه وارد یا از آن خارج شوند. قرار بود که پیرس در سال ۲۰۱۷ به وسیله‌ی فضاپیمای پروگرس از ایستگاه جدا شده و به سمت زمین سقوط کند تا جا برای آزمایشگاه روسی نائوکا فراهم باشد؛ لمل به دلیل تأخیر در ساخت آزمایشگاه نائوکا، فرآیند جداسازی پیرس نیز تا اواخر سال ۲۰۱۸ به تعویق افتاد.

پویسک، یک ماژول متصل شونده‌ی دیگر روسیه است که در سال ۲۰۰۹ به فضا پرتاب و به ایستگاه متصل شد. پویسک، نخستین ماژول روسی ایستگاه بود که پس از سال ۲۰۰۱ به فضا پرتاب می‌شد. پویسک به طور کلی، از طراحی پیرس بهره می‌برد. پیرس به قسمت پایینی ماژول زیوزدا متصل شده؛ اما پویسک به قسمت بالایی آن متصل شده است. پویسک در زبان روسی به معنای جستجو و اکتشاف است و به همین دلیل در خود یکسری ابزار و تجهیزات علمی دارد.

ماژول هارمونی

هارمونی که با نام گره شماره ۲ نیز شناخته می‌شود، دومین گره آمریکایی ایستگاه فضایی بین‌المللی است. این ماژول توانایی تأمین الکتریسیته‌ و داده‌های الکترونیکی باس را داراست و به دلیل داشتن ۶ دریچه‌ی اتصال، می‌تواند با بخش‌های مختلف ایستگاه در ارتباط باشد. ماژول اروپایی کلومبوس، آزمایشگاه‌های ژاپنی کیبو به دریچه‌های شعاعی هارمونی متصل شده‌اند. دریچه‌های بالایی و پایینی هارمونی نیز برای اتصال فضاپیماهایی که به ایستگاه می‌آیند مورد استفاده قرار می‌گیرند. فضاپیماهای دراگن، سیگنوس و HTV معمولاً به این دریچه‌ها متصل می‌شوند. تا سال ۲۰۱۱، شاتل‌های فضایی نیز به قسمت پایینی هارمونی متصل می‌شدند.

iss

این ماژول در ابتدا با نام گره شماره ۲ شناخته می‌شد؛ اما در ماه مارس ۲۰۰۷ ناسا نام آن را هارمونی گذاشت. در آن زمان، ناسا میان ۳۲ ایالت آمریکا رقابتی برای انتخاب اسم برگزار کرد که در آن ۲۲۰۰ مهدکودک شرکت کردند و از میان نام‌های پیشنهادی، هارمونی انتخاب شد. در آن زمان ناسا به کودکان در مورد ایستگاه فضایی اطلاعات ارائه کرد و از آن‌ها خواست یک مدل کوچک را بسازند و نامی برایش انتخاب کنند. هارمونی در اصطلاح به معنای مرکزی است که کارهای علمی را میزبانی می‌کند. هارمونی در تاریخ ۲۳ اکتبر سال ۲۰۰۷ در قالب مأموریت STS-120‌به فضا پرتاب شد و ۳ روز بعد به ایستگاه رسید.

ماژول ترنکویلیتی

ترنکویلیتی که با نام گره شماره ۳ نیز شناخته می‌شود، توسط آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی ایتالیا ساخته شد. در فوریه سال ۲۰۱۰ ناسا به کمک یک شاتل فضایی، این ماژول را به فضا ارسال کرد. وظیفه‌ی کنترل و فرماندهی این ماژول از همان ابتدا به ناسا واگذار شد. این گره، ۶ دریچه‌ی اتصال دارد؛ اما یکی از آن‌ها همچنان غیرفعال است زیرا مازولی که قرار بود به آن متصل شود، هیچ‌گاه به فضا پرتاب نشد.

در این گره، تجهیزات لازم پشتیبانی حیات بیشتری قرار گرفته است و سیستم تصفیه آب نیز در آن وجود دارد. سیستم تصفیه آب این گره می‌تواند در صورت نیاز، ادرار فضانوردان را مجدداً به آب آشامیدنی تبدیل کند. خدمه می‌توانند از وسایل تولید اکسیژن که در این گره وجود دارد در مواقع ضروری استفاده کنند. دریچه‌های اتصال این گره هر یک به بخشی متصل هستند. اولین دریچه به ماژول یونیتی یا همان قلب ایستگاه متصل است و سایرین نیز به ماژول أسوناردو، ماژول قابل گسترش بیگلو، دریچه‌ی اتصال تحت فشار شماره ۳ و مازول کاپولا متصل هستند.

ماژول کلومبوس

کلومبوس، نخستین آزمایشگاه پژوهشی اروپایی ایستگاه فضایی به‌شمار می‌رود. در این ماژول، آزمایشگاهی کوچک و تأسیساتی برای پژوهش‌های بیولوژیکی و فیزیک مایعات قرار گرفته است. چندین پایه‌ی مخصوص در قسمت خارجی این ماژول قرار گرفته‌اند که می‌توان تجهیزاتی را روی آن‌ها نصب کرد تا داده و انرژی الکتریکی لازم برای وسایل آزمایشگاهی خارجی را فراهم آورند. آژانس فضایی اروپا در نظر دارد که برای مطالعه‌ی فیزیک کوانتوم و کیهان‌شناسی، این مازول را همچنان گسترش دهد. آزانس فضایی اروپا همواره در تلاش است که سیستم‌های پشتیبانی حیات این ماژول را بهبود بخشیده و آن را برای ۲۰ سال آینده نیز همچنان قابل استفاده کند.

iss

آزمایشگاه کیبو

کیبو (Kibo) یک آزمایشگاه ژاپنی و همچنین بزرگ‌ترین ماژول ایستگاه فضایی بین‌المللی است. دانشمندان از این آزمایشگاه برای مطالعه روی پزشکی فضایی، بیولوژی، رصد زمین، تولید مواد در فضا، بیوتکنولوژی و توسعه‌ی فناوری‌های ارتباطی استفاده می‌کنند. در این آزمایشگاه تجهیزاتی وجود دارد که می‌توان با استفاده از آن‌ها در فضا گل پرورش داد. در آگوست سال ۲۰۱۱، رصدخانه‌ی MAXI روی ماژول کیبو نصب شد. این رصدخانه، از چرخش مداری ایستگاه فضایی برای تصویربرداری اشعه‌ی ایکس از تمام آسمان استفاده می‌کند. این رصدخانه توانست برای اولین‌بار، ستاره‌ای که توسط یک سیاه‌چاله بلعیده می‌شود را مشاهده کند.

iss

این ماژول از ۲۳ بخش مختلف تشکیل شده که ۱۰ بخش آن آزمایشگاهی است. این ماژول یک هوابند نیز برای انجام آزمایش دارد. یک ماژول تحت فشار دیگر نیز به قسمت بالایی کیبو متصل شده است که بیشتر نقش محفظه‌ای برای تجهیزات اضافه دارد.

ماژول کاپولا

کاپولا یک رصدخانه است که ۷ پنجره دارد و برای مشاهده‌ی زمین و اتصال فضاپیماهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. نام این ماژول از واژه‌ی ایتالیایی کاپولا به معنای گنبد الهام گرفته شده است. ساخت ماژول کاپولا توسط ناسا و بوئینگ انجام شد؛ اما به دلیل کمبود بودجه، کار متوقف شد. مدتی بعد طی توافقی که میان ناسا و آژانس فضایی اروپا صورت گرفت، این سازمان قبول کرد که بخشی از هزینه را بپردازد و به این ترتیب فرآیند ساخت از سال ۱۹۹۸ مجدداً از سر گرفته شد.

iss

بوئینگ دیگر پیمان‌کار این پروژه نبود و ساخت آن به آژانس فضایی ایتالیا واگذار شد. این ماژول، ۷ پنجره‌ی شیشه‌ای کوچک و یک پنجره‌ی دایره‌ای شکل به قطر ۸۰ سانتی‌متر دارد که بزرگ‌ترین پنجره‌ی ایستگاه فضایی تا به این لحظه به‌شمار می‌رود.

آینده‌ی ایستگاه

همان‌طوری که در ابتدا نیز گفته شد، قرار است که تا سال ۲۰۲۸ میلادی ایستگاه در حالت عملیاتی باقی بماند؛ اما از طرفی ناسا احتمالاً تا سال ۲۰۲۴ با پروژه قطع همکاری خواهد کرد و قطع همکاری ناسا احتمالاً به معنای پایان کار ایستگاه فضایی خواهد بود. در سال ۲۰۱۴ بود که کنگره‌ی ایالات متحده اعلام کرد باید در مورد ایستگاه فضایی بین‌المللی تصمیم بگیرد و ببیند آیا می‌توان همچنان بودجه‌ای برای این ایستگاه در نظر گرفت یا خیر. سرانجام کنگره در همان سال اعلام کرد که ایستگاه فضایی بین‌المللی را در سال ۲۰۲۴ بازنشسته می‌کند و بودجه‌ای برای آن در نظر نخواهد گرفت. با این تفاسیر، تنها شش سال از عمر ایستگاه فضایی بین‌المللی باقی مانده است؛ تنها هفت سال و پس از آن معلوم نیست که قرار است چه اتفاقی رخ دهد.

ناسا نیمی دیگر از بودجه‌ی خود را صرف مأموریت‌ کاوشگرها، ارسال انسان به مریخ یا ارسال به یک سیارک می‌کند. اگر قرار باشد ناسا پروژه‌های خود را گسترش دهد و کاوش‌های فضایی را وارد عرصه‌ی جدیدی کند، دیگر نمی‌تواند سالیانه سه تا چهار میلیارد دلار از بودجه‌ی خود را به ایستگاه فضایی بین‌المللی اختصاص دهد. البته این تصمیمی نیست که ناسا گرفته باشد؛ بلکه کنگره و به‌خصوص کاخ سفید، تصمیم می‌گیرند که ناسا چه میزان بودجه دریافت کند.

همان‌طوری که در ابتدا نیز گفته شد، یکی از راه‌هایی که ناسا می‌تواند به بررسی چگونگی ارسال انسان‌ به سیاره‌های دیگر بپردازد، آزمایش این کار در ایستگاه فضایی بین‌المللی است. این ایستگاه، محیطی ریزگرانشی (حالت بی‌وزنی انسان و دیگر اشیاء) دارد و از اتمسفر زمین خارج است؛ این یعنی دانشمندان تمام علوم می‌توانند آزمایش‌های خود را در این ایستگاه انجام دهند تا تأثیرات فضا را بر همه چیز مشاهده کنند. همچنین در این ایستگاه، تأثیرات اقامت طولانی‌مدت انسان در محیط بدون جاذبه سنجیده می‌شود. اخیراً برخی سیاستمداران گفته‌اند آیا این همه بودجه‌ای که به ایستگاه فضایی بین‌المللی اختصاص یافته، ارزش داشته است یا خیر؛ متأسفانه گویا مجلس ایالات متحده سابقه‌ی چندان خوبی در حمایت از علوم کاربردی ندارد.

iss

کسی نمی‌گوید که باید تا ابد از ایستگاه فضایی بین‌المللی پشتیبانی شود و به آن بودجه تعلق بگیرد. با رشد روزافزون بخش خصوصی و شرکت‌های بزرگی همچون اسپیس‌ایکس، بلو اوریجین و Virgin Galactic، امیدوار هستیم که روزی ایستگاه فضایی بین‌المللی توسط بخش خصوصی پشتیبانی شود. برخی از شرکت‌ها هستند که به ساخت تجهیزاتی جهت استفاده در فضا علاقه‌ دارند؛ این شرکت‌ها می‌توانند مبالغ هنگفتی بپردازند تا فقط بتوانند تجهیزات خود را در ایستگاه فضایی بین‌المللی آزمایش کنند. شاید ایلان ماسک تصمیم بگیرد این ایستگاه را به زیرمجموعه‌ی شرکت خود اضافه کند؛ کسی نمی‌داند. با این‌حال، قرار است که طی دو سال آینده ۵ ماژول دیگر نیز به ایستگاه فضایی بین‌المللی متصل شوند که برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار خواهند گرفت؛ اما همچنان کشورهای مختلف منتظر چراغ سبز ناسا برای عملیاتی بودن ایستگاه تا سال ۲۰۲۸ هستند.

هزینه

همان‌طوری که در ابتدا نیز اشاره شد، ایستگاه فضایی بین‌المللی، گران‌ترین سازه‌ی یکپارچه‌ی دست بشر است. در سال ۲۰۱۰ اعلام شد که احتمالاً هزینه‌ی کلی ایستگاه حدود ۱۵۰ میلیارد دلار باشد که از این مقدار، ۷۲.۴ میلیارد دلار متعلق به ناسا است. آژانس فضایی روسیه ۱۲ میلیارد دلار، آژانس فضایی اروپا ۵ میلیارد دلار، آژانس فضایی ژاپن ۵ میلیارد دلار و آژانس فضایی کانادا ۲ میلیارد دلار برای ساخت ایستگاه هزینه کرده‌اند. هزینه‌ی پرتاب هر شاتل نیز ۱.۴ میلیارد دلار بوده است که با محاسبه‌ی ۳۶ پرتابی که انجام شده و هزینه‌ی ساخت و ساز، می‌توان گفت که این فرآیند به تنهایی ۵۰.۴ میلیارد دلار هزینه داشته است. با یک محاسبه‌ی دیگر می‌توان پی برد که در مدت ۱۵ سال، هزینه‌ی هز روز حضور هر خدمه در ایستگاه ۷.۵ میلیون دلار بوده است.

حقایق جالب

  1. ۱۶ کشور در پروژه‌ی ایستگاه فضایی بین‌المللی عضو هستند. این کشورها عبارتند از: ایالات متحده‌ی آمریکا، روسیه، کانادا، ژاپن، بلژیک، برزیل، دانمارک، فرانسه، آلمان، ایتالیا، هلند، نروژ، اسپانیا، سوئد، سوئیس و بریتانیا.
  2. ایستگاه فضایی بین‌المللی با سرعت تقریباً ۸ کیلومتر بر ثانیه در مدار گردش می‌کند و این یعنی ایستگاه فضایی هر ۹۰ دقیقه، یک‌بار به دور زمین می‌گردد.
  3. شاید با خود فکر کنید که آپارتمان یا منزل مسکونی شما فضای زیادتری نسبت به ایستگاه فضایی دارد؛ اما جالب است بدانید که این ایستگاه در مجموع ۱۰۹ متر طول داشته و فضای بسیار زیادی را در اختیار خدمه می‌گذارد و تعداد زیادی اتاق دارد.
  4. ایستگاه فضایی بین‌المللی بزرگ‌ترین سازه‌ی دست بشر در فضا است و در مجموع ۱۱۴۱۸۲۹ سانتی‌متر مکعب فضای‌ داخلی دارد.
  5. در سرتاسر ایستگاه فقط دو سرویس بهداشتی وجود دارد. آبی که در این سرویس‌ها مصرف می‌شود به همراه ادرار فضانوردان، مجدداً تصفیه شده و به آب آشامیدنی تبدیل می‌شود.
  6. این‌که در فضا باشید به معنای در امان بودن از ویروس‌های رایانه‌ای نیست. در ایستگاه فضایی ۵۲ کامپیوتر وجود دارد که هر کدام از آن‌ها بیش از یک بار به ویروس آلوده شده‌اند. نخستین‌بار این رایانه‌ها به کرمی آلوده شدند که برای دزدیدن رمز عبور بازی‌های رایانه‌ای طراحی شده بود.
  7. ایستگاه فضایی بین‌المللی تنها مکانی در فضا است که شما می‌توانید در آن کوچک‌ترین چیزها را بو بکشید. یکی از فضانوردان می‌گفت که بوی خاصی مانند یونیزه شدن فلز را احساس کردم. چنین بویی در حالت عادی روی زمین به ندرت احساس می‌شود.
  8. ایستگاه فضایی بین‌المللی پس از ماه و زهره، درخشان‌ترین جرم در آسمان شب است و اگر هوا پاک باشد شما می‌توانید با چشمان غیرمسلح، ایستگاه فضایی را مشاهده کنید.
  9. حضور در فضا باعث تخریب بافت استخوانی و ماهیچه‌ها می‌شود. بنابراین فضانوردان باید روزانه دو ساعت ورزش کنند تا مشکلی برای آن‌ها ایجاد نشود.
  10. در مجموع از ۱۲.۸۷ کیلومتر کابل در ایستگاه فضایی استفاده شده است که از کابل‌های به‌کار رفته در پارک مرکزی نیویورک نیز بیشتر است.
  11. فضانوردان روزانه فقط سه وعده‌ی غذایی مصرف می‌کنند و به هنگام خوردن قضا نمی‌دانند که نشسته‌اند یا نه؛ زیرا اصلاق نشستن در فضا معنی نداردو هیچ صندلی خاصی نیز در آشپزخانه‌ی ایستگاه وجود ندارد.

جمع‌بندی

به طور کلی، می‌توان گفت که ایستگاه فضایی بین‌المللی شاهکار مهندسی انسان در فضا است. این ایستگاه به لطف تجربه‌ی زیاد روسیه و آمریکا ساخته شد و سالانه بودجه‌ی زیادی را به خود اختصاص می‌دهد. وجود این ایستگاه در مدار زمین بسیار ضروری است؛ زیرا در آینده‌ی نزدیک انسان‌ها به ماه، مریخ و دیگر سیاره‌ها سفر می‌کنند و باید در ایستگاه فضایی آمادگی‌های لازم را به عمل آورند. هنوز مشخص نیست که چه بر سر ایستگاه فضایی بین‌المللی خواهد آمد و ناسا چه تصمیمی در مورد آن می‌گیرد.

با رشد سازمان‌های خصوصی نظیر اسپیس‌ایکس، به نظر می‌رسد که این پروژه به بخش خصوصی واگذار شود و ناسا تمرکز خود را روی سایر بخش‌ها بگذارد. با این‌حال، ایستگاه فضایی در حال حاضر تنها مکانی در فضا است که انسان می‌تواند به آن‌جا برود؛ زیرا تقریباق ۵۰ سال است که انسان‌ها مدار پایینی زمین را ترک نکرده‌اند.

iss

ایستگاه فضایی بین‌المللی وجود خود را مدیون ایستگاه‌هایی نظیر سالیوت، آلماز، میر و اسکای‌لب است و شاید اگر این ایستگاه‌ها ساخته نمی‌شدند، ISS نیز تا این اندازه پیشرفت نمی‌کرد. البته در این میان نباید دکتر ورنر فون براون، خالق راکت ساترن ۵ را نیز فراموش کرد؛ زیرا او ایده‌ی ساخت ایستگاهی فضایی را برای نخستین‌بار مطرح کرد. ما هنوز در گام‌های ابتدایی توسعه ایستگاه‌های فضایی هستیم. ایستگاه فضایی بین‌المللی نسبت به سالیوت، اسکای‌لب، و میر پیشرفت چشمگیری داشته است؛ ولی هنوز راه زیادی تا واقعیت بخشیدن به ایستگاه‌های فضایی بزرگ و کلونی‌محوری پیش رو داریم که در نوشته‌های نویسندگان علمی-تخیلی آمده است.

به نظر می‌رسد که در آینده ایستگاه‌های فضایی دارای گرانش مصنوعی باشند و در حال حاضر هیچ‌یک از ایستگاه‌های ما گرانش نداشته‌اند یکی از دلایل این امر این است که ما جایی را می‌خواهیم که بدون گرانش باشد تا بتوانیم روی تأثیرات گرانش مطالعه کنیم. دلیل دیگر این است که ما فاقد فناوری و تکنولوژی لازم برای چرخاندن عملی یک سختار عظیم مثل یک ایستگاه فضایی هستیم، بنابراین نمی‌توانیم گرانشی مصنوعی به وجود بیاوریم.

منبع: زومیت