Station spatiale internationale

La Station Spatiale Internationale ( ISS ) est une station spatiale modulaire ( satellite artificiel habitable ) en orbite terrestre basse . Il s’agit d’un projet collaboratif multinational impliquant cinq agences spatiales participantes : NASA (États-Unis), Roscosmos (Russie), JAXA (Japon), ESA (Europe) et CSA (Canada). ^{[7] [8]} La propriété et l’utilisation de la station spatiale sont établies par des traités et accords intergouvernementaux. ^[9] La station sert d’ environnement de Microgravité et d’espacelaboratoire de recherche dans lequel des recherches scientifiques sont menées dans les domaines de l’ astrobiologie , de l’astronomie , de la météorologie , de la physique et d’autres domaines. ^{[10] [11] [12]} L’ISS est adaptée pour tester les systèmes et l’équipement de l’engin spatial requis pour d’éventuelles futures missions de longue durée vers la Lune et Mars. ^[13]

Station spatiale internationale

Vue avant oblique en novembre 2021.
Insigne du Programme de la Station spatiale internationale .
Statistiques des stations
ID COSPAR	1998-067A
N ° SATCAT	25544
Signe d’appel	Alpha , Gare
Équipe	En équipage complet : 7 Actuellement à bord : 11 ( Crew-3 , Soyouz MS-21 , Crew-4 ) Expédition : 67 Commandant : Thomas Marshburn ( NASA ) → Oleg Artemyev ( Roscosmos )
Lancer	20 novembre 1998 ; il y a 23 ans (1998-11-20)
Rampe de lancement	Baïkonour , Site 1/5 et Site 81/23 Kennedy , LC-39 et CCSFS , SLC-41 (futur)
Masse	444 615 kg (980 208 lb) [1]
Longueur	73,0 m (239,4 pieds) [1]
Largeur	109,0 m (357,5 pieds) [1]
Volume sous pression	915,6 m 3 (32 333 pi3) [1]
Pression atmosphérique	101,3 kPa (14,7 psi ; 1,0 atm ) 79 % d’azote, 21 % d’oxygène
Altitude du périgée	413 km (256,6 mi) AMSL [2]
Altitude d’apogée	422 km (262,2 mi) AMSL [2]
Inclinaison orbitale	51,64° [2]
Vitesse orbitale	7,66 km/s [2] [ échec de la vérification ] (27 600 km/h ; 17 100 mph)
Période orbitale	92,68 minutes [2] [ échec de la vérification ]
Orbites par jour	15.49 [2]
Époque d’ orbite	24 avril 2022 16:30:11 [2]
Jours en orbite	23 ans, 5 mois, 11 jours (1 mai 2022)
Jours occupés	21 ans, 5 mois, 29 jours (1 mai 2022)
Nombre d’orbites	131 440 en décembre 2020 [3][update]
Décomposition orbitale	2km/mois
Statistiques au 9 mars 2011 (sauf indication contraire) Références : [1] [2] [4] [5] [6]
Configuration
Éléments de gare à partir de novembre 2021 ( vue éclatée ) [update]

Le programme de l’ ISS a évolué à partir de la Station spatiale Freedom , une proposition américaine de 1984 visant à construire une station en orbite terrestre habitée en permanence, ^[14] et la proposition contemporaine soviétique/russe Mir-2 de 1976 avec des objectifs similaires. L’ISS est la neuvième station spatiale à être habitée par des équipages, après les stations soviétiques puis russes Salyut , Almaz et Mir et le Skylab américain . C’est le plus grand objet artificiel de l’espace et le plus grand satellite en orbite terrestre basse, régulièrement visible à l’ œil nu depuis la surface de la Terre. ^{[15] [16]} Ilmaintient une orbite à une altitude moyenne de 400 kilomètres (250 mi) au moyen de manœuvres de reboost utilisant les moteurs du module de service Zvezda ou d’un vaisseau spatial en visite. ^[17] L’ISS fait le tour de la Terre en environ 93 minutes, effectuant 15,5 orbites par jour. ^[18]

La station est divisée en deux sections : le segment orbital russe (ROS) est exploité par la Russie, tandis que le segment orbital américain (USOS) est exploité par les États-Unis ainsi que par les autres États. Le segment russe comprend six modules. Le segment américain comprend dix modules, dont les services de support sont répartis à 76,6 % pour la NASA, 12,8 % pour la JAXA, 8,3 % pour l’ESA et 2,3 % pour l’ASC.

Roscosmos avait approuvé le fonctionnement continu de ROS jusqu’en 2024, ^[19] ayant précédemment proposé d’utiliser des éléments du segment pour construire une nouvelle station spatiale russe appelée OPSEK . ^[20] Cependant, la poursuite de la coopération a été rendue incertaine par l’ invasion russe de l’Ukraine en 2022 et les sanctions internationales qui ont suivi contre la Russie, qui pourrait théoriquement réduire, rediriger ou couper le financement de leur côté de la station spatiale en raison des sanctions qui leur sont imposées.

Le premier élément de l’ISS a été lancé en 1998 et les premiers résidents de longue durée sont arrivés le 2 novembre 2000 après avoir été lancés depuis le cosmodrome de Baïkonour le 31 octobre 2000. ^[21] La station a depuis été occupée sans interruption pendant 21 ans et 180 jours, ^[22] la plus longue présence humaine continue en orbite terrestre basse, ayant dépassé le précédent record de 9 ans et 357 jours détenu par la station spatiale Mir . Le dernier module pressurisé majeur, Nauka , a été installé en 2021, un peu plus de dix ans après le précédent ajout majeur, Leonardo en 2011. Le développement et l’assemblage de la station se poursuivent, avec un habitat spatial gonflable expérimental.ajouté en 2016, et plusieurs nouveaux éléments russes majeurs dont le lancement est prévu à partir de 2021. En janvier 2022, l’autorisation d’exploitation de la station a été prolongée jusqu’en 2030, avec un financement assuré jusqu’à cette année. ^{[23] [24]} Il y a eu des appels à privatiser les opérations de l’ISS après ce point pour poursuivre les futures missions lunaires et martiennes , avec l’ancien administrateur de la NASA, Jim Bridenstine , déclarant : « étant donné nos contraintes budgétaires actuelles, si nous voulons aller sur la lune et nous veulent aller sur Mars, nous devons commercialiser l’orbite terrestre basse et passer à l’étape suivante.” ^[25]

L’ISS se compose de modules d’habitation pressurisés, de fermes structurelles, de panneaux solaires photovoltaïques , de radiateurs thermiques , de ports d’amarrage , de baies d’expérimentation et de bras robotiques. Des modules majeurs de l’ISS ont été lancés par des fusées russes Proton et Soyouz et des navettes spatiales américaines . ^[26] La station est desservie par une variété de vaisseaux spatiaux en visite : le russe Soyuz et Progress , le SpaceX Dragon 2 et le Northrop Grumman Space Systems Cygnus , ^[27] et anciennement le European Automated Transfer Vehicle (ATV), le japonaisVéhicule de transfert H-II , ^[7] et SpaceX Dragon 1 . Le vaisseau spatial Dragon permet le retour de cargaison pressurisée sur Terre, qui est utilisée, par exemple, pour rapatrier des expériences scientifiques pour des analyses plus approfondies. En avril 2022 ^[update], 251 astronautes, cosmonautes et touristes de l’espace de 20 pays différents ont visité la station spatiale, dont beaucoup à plusieurs reprises.

Histoire

Cette section est un extrait du Programme de la Station spatiale internationale § Histoire et conception . [ modifier ]

Au début des années 1980, la NASA prévoyait de lancer une station spatiale modulaire appelée Freedom en contrepartie des stations spatiales soviétiques Salyut et Mir . En 1984, l’ ESA a été invitée à participer à la station spatiale Freedom , et l’ ESA a approuvé le laboratoire Columbus en 1987. ^[28] Le module d’expérimentation japonais (JEM), ou Kibō , a été annoncé en 1985, dans le cadre de la station spatiale Freedom à réponse à une demande de la NASA en 1982.

Au début de 1985, les ministres des sciences des pays de l’Agence spatiale européenne (ESA) ont approuvé le programme Columbus , l’effort spatial le plus ambitieux entrepris par cette organisation à l’époque. Le plan mené par l’Allemagne et l’Italie comprenait un module qui serait attaché à Freedom et avec la capacité d’évoluer vers un avant-poste orbital européen à part entière avant la fin du siècle. La station spatiale allait également rapprocher les programmes spatiaux nationaux européens et japonais émergents du projet dirigé par les États-Unis, empêchant ainsi ces nations de devenir également des concurrents majeurs et indépendants. ^[29]

En septembre 1993, le vice-président américain Al Gore et le Premier ministre russe Viktor Chernomyrdin ont annoncé des plans pour une nouvelle station spatiale, qui est finalement devenue la Station spatiale internationale. ^[30] Ils ont également convenu, en préparation de ce nouveau projet, que les États-Unis seraient impliqués dans le programme Mir, y compris l’amarrage des navettes américaines, dans le programme Shuttle – Mir . ^[31]

Le 12 avril 2021, lors d’une réunion avec le président russe Vladimir Poutine , il a été décidé que la Russie pourrait se retirer du programme ISS en 2025. ^[32] Selon les autorités russes, le calendrier des opérations de la station a expiré et son état laisse beaucoup à voulu. ^[32]

But

L’ISS était à l’origine destinée à être un laboratoire, un observatoire et une usine tout en assurant le transport, la maintenance et une base de transit en orbite terrestre basse pour d’éventuelles futures missions vers la Lune, Mars et les astéroïdes. Cependant, toutes les utilisations envisagées dans le protocole d’accord initial entre la NASA et Roscosmos n’ont pas été réalisées. ^[33] Dans la politique spatiale nationale des États-Unis de 2010 , l’ISS s’est vu confier des rôles supplémentaires de servir à des fins commerciales, diplomatiques ^[34] et éducatives. ^[35]

Recherche scientifique

La comète Lovejoy photographiée par le commandant de l’Expédition 30 Dan Burbank Le commandant de l’ expédition 8 et officier scientifique Michael Foale procède à une inspection de la boîte à gants scientifique en Microgravité Vue fisheye de plusieurs laboratoires Les CubeSats sont déployés par le NanoRacks CubeSat Deployer

L’ISS fournit une plate-forme pour mener des recherches scientifiques, avec de l’énergie, des données, du refroidissement et un équipage disponible pour soutenir les expériences. Les petits engins spatiaux sans équipage peuvent également fournir des plates-formes pour des expériences, en particulier celles impliquant l’apesanteur et l’exposition à l’espace, mais les stations spatiales offrent un environnement à long terme où des études peuvent être réalisées potentiellement pendant des décennies, combinées à un accès facile par des chercheurs humains. ^{[36] [37]}

L’ISS simplifie les expériences individuelles en permettant à des groupes d’expériences de partager les mêmes lancements et le même temps d’équipage. La recherche est menée dans une grande variété de domaines, y compris l’ astrobiologie , l’astronomie , les sciences physiques , la science des matériaux , la météorologie spatiale , la météorologie et la recherche humaine, y compris la médecine spatiale et les sciences de la vie . ^{[10] [11] [12] [38] [39]}Les scientifiques sur Terre ont un accès rapide aux données et peuvent suggérer des modifications expérimentales à l’équipage. Si des expériences de suivi sont nécessaires, les lancements programmés de manière routinière de vaisseaux de ravitaillement permettent de lancer du nouveau matériel avec une relative facilité. ^[37] Les équipages effectuent des expéditions d’une durée de plusieurs mois, fournissant environ 160 heures-personnes par semaine de travail avec un équipage de six personnes. Cependant, une quantité considérable de temps d’équipage est consacrée à l’entretien de la station. ^{[10] [40]}

L’expérience ISS la plus remarquable est peut-être le spectromètre magnétique Alpha (AMS), qui est destiné à détecter la matière noire et à répondre à d’autres questions fondamentales sur notre univers et est aussi important que le télescope spatial Hubble selon la NASA. Actuellement amarré sur station, il n’aurait pas pu être facilement hébergé sur une plate-forme satellite volante libre en raison de ses besoins en puissance et en bande passante. ^{[41] [42]} Le 3 avril 2013, les scientifiques ont rapporté que des indices de matière noire peuvent avoir été détectés par l’AMS. ^{[43] [44] [45] [46] [47] [48]}Selon les scientifiques, “les premiers résultats du spectromètre magnétique alpha spatial confirment un excès inexpliqué de positrons de haute énergie dans les rayons cosmiques liés à la Terre”.

L’environnement spatial est hostile à la vie. La présence non protégée dans l’espace se caractérise par un champ de rayonnement intense (constitué principalement de protons et d’autres particules chargées subatomiques du vent solaire , en plus des rayons cosmiques ), un vide poussé, des températures extrêmes et une Microgravité. ^[49] Certaines formes de vie simples appelées extrêmophiles , ^[50] ainsi que de petits invertébrés appelés tardigrades ^[51] peuvent survivre dans cet environnement dans un état extrêmement sec par dessiccation .

La recherche médicale améliore les connaissances sur les effets de l’exposition spatiale à long terme sur le corps humain, y compris l’atrophie musculaire , la perte osseuse et le déplacement des fluides. Ces données seront utilisées pour déterminer si les vols spatiaux humains de longue durée et la colonisation spatiale sont réalisables. En 2006, des données sur la perte osseuse et l’atrophie musculaire suggéraient qu’il y aurait un risque important de fractures et de problèmes de mouvement si les astronautes atterrissaient sur une planète après une longue croisière interplanétaire, comme l’intervalle de six mois requis pour se rendre sur Mars . ^{[52] [53]}

Des études médicales sont menées à bord de l’ISS pour le compte du National Space Biomedical Research Institute (NSBRI). L’une des plus importantes est l’ étude Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity dans laquelle des astronautes effectuent des échographies sous la direction d’experts à distance. L’étude porte sur le diagnostic et le traitement des conditions médicales dans l’espace. Habituellement, il n’y a pas de médecin à bord de l’ISS et le diagnostic des conditions médicales est un défi. Il est prévu que les échographies guidées à distance auront une application sur Terre dans les situations d’urgence et de soins en milieu rural où l’accès à un médecin qualifié est difficile. ^{[54] [55] [56]}

En août 2020, des scientifiques ont rapporté que des bactéries de la Terre, en particulier la bactérie Deinococcus radiodurans , qui est très résistante aux risques environnementaux , ont survécu pendant trois ans dans l’espace extra-atmosphérique , sur la base d’études menées sur la Station spatiale internationale. Ces découvertes ont soutenu la notion de panspermie , l’hypothèse que la vie existe dans tout l’ Univers , distribuée de diverses manières, y compris la Poussière spatiale , les météoroïdes , les astéroïdes , les comètes , les planétoïdes ou les engins spatiaux contaminés . . ^{[57] [58]}

La télédétection de la Terre, l’astronomie et la recherche dans l’espace lointain sur l’ISS ont considérablement augmenté au cours des années 2010 après l’achèvement du segment orbital américain en 2011. Tout au long des plus de 20 ans du programme ISS, les chercheurs à bord de l’ISS et sur le terrain ont examiné les aérosols , l’ozone , la foudre et les oxydes dans l’atmosphère terrestre, ainsi que le Soleil , les rayons cosmiques, la poussière cosmique , l’antimatière et la matière noire dans l’univers. Des exemples d’expériences de télédétection d’observation de la Terre qui ont volé sur l’ISS sont l’ Observatoire orbital du carbone 3 , ISS-RapidScat, ECOSTRESS , Global Ecosystem Dynamics Investigation et Cloud Aerosol Transport System . Les télescopes et expériences d’astronomie basés sur l’ISS comprennent SOLAR , le Neutron Star Interior Composition Explorer , le Calorimetric Electron Telescope , le Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI) et le Alpha Magnetic Spectrometer . ^{[11] [59]}

Chute libre Membre de l’équipage de l’ISS stockant des échantillons Une comparaison entre la combustion d’une bougie sur Terre (à gauche) et dans un environnement en chute libre, comme celui trouvé sur l’ISS (à droite)

La gravité à l’altitude de l’ISS est environ 90 % plus forte qu’à la surface de la Terre, mais les objets en orbite sont dans un état continu de chute libre , ce qui se traduit par un état apparent d’ apesanteur . ^[60] Cette apesanteur perçue est perturbée par cinq effets : ^[61]

• Faites glisser de l’atmosphère résiduelle.
• Vibration due aux mouvements des systèmes mécaniques et de l’équipage.
• Actionnement des gyroscopes embarqués à moment de contrôle d’attitude .
• Tirs de propulseur pour les changements d’attitude ou d’orbite.
• Effets de gradient de gravité , également appelés effets de marée . Les objets situés à différents endroits de l’ISS suivraient, s’ils n’étaient pas attachés à la station, des orbites légèrement différentes. Étant mécaniquement connectés, ces éléments subissent de petites forces qui maintiennent la station en mouvement comme un corps rigide .

Les chercheurs étudient l’effet de l’environnement quasi-apesanteur de la station sur l’évolution, le développement, la croissance et les processus internes des plantes et des animaux. En réponse à certaines des données, la NASA souhaite étudier les effets de la Microgravité sur la croissance de tissus tridimensionnels de type humain et les cristaux de protéines inhabituels qui peuvent se former dans l’espace. ^[11]

L’étude de la physique des fluides en Microgravité fournira de meilleurs modèles du comportement des fluides. Parce que les fluides peuvent être presque complètement combinés en Microgravité, les physiciens étudient les fluides qui ne se mélangent pas bien sur Terre. L’examen des réactions ralenties par une faible gravité et des basses températures améliorera notre compréhension de la supraconductivité . ^[11]

L’étude de la science des matériaux est une activité de recherche importante de l’ISS, avec l’objectif de récolter des bénéfices économiques grâce à l’amélioration des techniques utilisées sur le terrain. ^[62] D’autres domaines d’intérêt incluent l’effet de la faible gravité sur la combustion, à travers l’étude de l’efficacité de la combustion et du contrôle des émissions et des polluants. Ces résultats peuvent améliorer les connaissances sur la production d’énergie et entraîner des avantages économiques et environnementaux. ^[11]

Exploration

Un plan 3D du complexe MARS-500 basé en Russie , utilisé pour mener des expériences au sol qui complètent les préparatifs basés sur l’ISS pour une mission humaine vers Mars

L’ISS fournit un emplacement dans la sécurité relative de l’orbite terrestre basse pour tester les systèmes d’engins spatiaux qui seront nécessaires pour les missions de longue durée vers la Lune et Mars. Cela permet d’acquérir une expérience dans les opérations, la maintenance ainsi que les activités de réparation et de remplacement en orbite. Cela aidera à développer des compétences essentielles dans l’exploitation d’engins spatiaux plus éloignés de la Terre, à réduire les risques de mission et à faire progresser les capacités des engins spatiaux interplanétaires. ^[13] Se référant au MARS-500expérience, une expérience d’isolement de l’équipage menée sur Terre, l’ESA déclare que “Alors que l’ISS est essentielle pour répondre aux questions concernant l’impact possible de l’apesanteur, du rayonnement et d’autres facteurs spécifiques à l’espace, des aspects tels que l’effet de l’isolement et du confinement à long terme peuvent être abordée de manière plus appropriée via des simulations au sol ». ^[63] Sergey Krasnov, responsable des programmes de vols spatiaux habités pour l’agence spatiale russe Roscosmos, a suggéré en 2011 qu’une “version plus courte” de MARS-500 pourrait être réalisée sur l’ISS. ^[64]

En 2009, notant la valeur du cadre de partenariat lui-même, Sergey Krasnov a écrit : « Par rapport aux partenaires agissant séparément, les partenaires développant des capacités et des ressources complémentaires pourraient nous donner beaucoup plus d’assurance du succès et de la sécurité de l’exploration spatiale. L’ISS aide davantage faire progresser l’exploration spatiale proche de la Terre et la réalisation de programmes prospectifs de recherche et d’exploration du système solaire, y compris la Lune et Mars.” ^[65] Une mission avec équipage vers Mars peut être un effort multinational impliquant des agences spatiales et des pays extérieurs au partenariat actuel de l’ISS. En 2010, le directeur général de l’ESA, Jean-Jacques Dordain, a déclaré que son agence était prête à proposer aux quatre autres partenaires que la Chine, l’Inde et la Corée du Sud soient invitées à rejoindre le partenariat ISS. ^[66]Le chef de la NASA, Charles Bolden , a déclaré en février 2011: “Toute mission vers Mars est susceptible d’être un effort mondial”. ^[67] Actuellement, la législation fédérale américaine empêche la coopération de la NASA avec la Chine sur des projets spatiaux. ^[68]

Éducation et rayonnement culturel

Manuscrits originaux de Jules Verne exposés par l’équipage à l’intérieur du VTT Jules Verne

L’équipage de l’ISS offre des opportunités aux étudiants sur Terre en exécutant des expériences développées par les étudiants, en faisant des démonstrations éducatives, en permettant aux étudiants de participer à des versions en classe des expériences de l’ISS et en engageant directement les étudiants par radio, liaison vidéo et e-mail. ^{[7] [69]} L’ESA propose une large gamme de matériels pédagogiques gratuits qui peuvent être téléchargés pour être utilisés dans les salles de classe. ^[70] Dans une leçon, les étudiants peuvent naviguer dans un modèle 3D de l’intérieur et de l’extérieur de l’ISS et relever des défis spontanés à résoudre en temps réel. ^[71]

L’ Agence japonaise d’exploration aérospatiale (JAXA) vise à inspirer les enfants à « poursuivre l’artisanat » et à accroître leur « prise de conscience de l’importance de la vie et de leurs responsabilités dans la société ». ^[72] Grâce à une série de guides pédagogiques, les étudiants développent une compréhension plus profonde du passé et de l’avenir à court terme du vol spatial avec équipage, ainsi que de celui de la Terre et de la vie. ^{[73] [74]} Dans les expériences JAXA “Seeds in Space”, les effets de mutation des vols spatiaux sur les graines de plantes à bord de l’ISS sont explorés en cultivant des graines de tournesol qui ont volé sur l’ISS pendant environ neuf mois. Dans la première phase de Kiboutilisation de 2008 à mi-2010, des chercheurs de plus d’une douzaine d’universités japonaises ont mené des expériences dans divers domaines. ^[75]

Les activités culturelles sont un autre objectif majeur du programme ISS. Tetsuo Tanaka, directeur du Space Environment and Utilization Center de la JAXA, a déclaré : « Il y a quelque chose dans l’espace qui touche même les personnes qui ne s’intéressent pas à la science. ^[76]

La radio amateur sur l’ISS (ARISS) est un programme de bénévoles qui encourage les étudiants du monde entier à poursuivre des carrières dans les sciences, la technologie, l’ingénierie et les mathématiques, grâce à des opportunités de communication radio amateur avec l’équipage de l’ISS. ARISS est un groupe de travail international, composé de délégations de neuf pays dont plusieurs en Europe, ainsi que du Japon, de la Russie, du Canada et des États-Unis. Dans les zones où l’équipement radio ne peut pas être utilisé, les haut- parleurs connectent les étudiants aux stations au sol qui connectent ensuite les appels à la station spatiale. ^[77]

Enregistrement vocal de l’astronaute de l’ESA Paolo Nespoli au sujet de l’ISS, réalisé en novembre 2017 pour Wikipedia

First Orbit est un long métrage documentaire de 2011 sur Vostok 1 , le premier vol spatial en équipage autour de la Terre. En faisant correspondre le plus possible l’orbite de l’ISS à celle de Vostok 1, en termes de trajectoire au sol et d’heure de la journée, le réalisateur de documentaires Christopher Riley et l’astronaute de l’ESA Paolo Nespoli ont pu filmer la vue que Youri Gagarine a vue sur son orbite pionnière vol spatial. Cette nouvelle séquence a été coupée avec les enregistrements audio originaux de la mission Vostok 1 provenant des archives d’État russes. Nespoli est reconnu comme le directeur de la photographie de ce film documentaire, car il a lui-même enregistré la majorité des images lors de l’expédition 26 /27 . ^[78] Le film a été diffusé en première mondiale sur YouTube en 2011 sous une licence gratuite via le site Web firstorbit.org . ^[79]

En mai 2013, le commandant Chris Hadfield a tourné un clip vidéo de « Space Oddity » de David Bowie à bord de la station, qui a été diffusé sur YouTube. ^{[80] [81]} C’était la première vidéo musicale jamais filmée dans l’espace. ^[82]

En novembre 2017, alors qu’il participait à l’Expédition 52/53 sur l’ ISS , Paolo Nespoli a réalisé deux enregistrements de sa voix parlée (l’un en anglais et l’autre dans son italien natal), à utiliser sur des articles Wikipédia . Il s’agissait du premier contenu créé dans l’espace spécifiquement pour Wikipédia. ^{[83] [84]}

En novembre 2021, une exposition de réalité virtuelle intitulée The Infinite présentant la vie à bord de l’ISS a été annoncée. ^[85]

Construction

Fabrication

Fabrication et traitement du nœud 2 du module ISS dans l’installation de traitement de la Station spatiale

La Station spatiale internationale étant un projet collaboratif multinational, les composants pour l’assemblage en orbite ont été fabriqués dans divers pays du monde. À partir du milieu des années 1990, les composants américains Destiny , Unity , la structure en treillis intégrée et les panneaux solaires ont été fabriqués au Marshall Space Flight Center et au Michoud Assembly Facility . Ces modules ont été livrés au bâtiment des opérations et des vérifications et à l’ installation de traitement de la station spatiale (SSPF) pour l’assemblage final et le traitement en vue du lancement. ^[86]

Les modules russes, dont Zarya et Zvezda , ont été fabriqués au Centre spatial de recherche et de production de Khrunichev à Moscou . Zvezda a été initialement fabriqué en 1985 en tant que composant pour Mir-2 , mais n’a jamais été lancé et est devenu à la place le module de service ISS. ^[87]

Le module Columbus de l’Agence spatiale européenne (ESA) a été fabriqué dans les installations d’ EADS Astrium Space Transportation à Brême , en Allemagne, avec de nombreux autres sous-traitants à travers l’Europe. ^[88] Les autres modules construits par l’ESA – Harmony , Tranquility , Leonardo MPLM et Cupola – ont été initialement fabriqués à l’ usine Thales Alenia Space de Turin, en Italie. ^[89] Les coques en acier de construction des modules ont été transportées par avion au Kennedy Space Center SSPF pour le traitement du lancement. ^[90]

Le module d’expérimentation japonais Kibō a été fabriqué dans diverses installations de fabrication de technologies au Japon, au NASDA (maintenant JAXA) Tsukuba Space Center et à l’ Institut des sciences spatiales et astronautiques . Le module Kibo a été transporté par bateau et transporté par avion jusqu’à la SSPF. ^[91]

Le système d’ entretien mobile , composé du Canadarm2 et du grappin Dextre , a été fabriqué dans diverses usines au Canada (comme le laboratoire David Florida ) et aux États-Unis, sous contrat avec l’ Agence spatiale canadienne . Le système de base mobile, un cadre de liaison pour le Canadarm2 monté sur rails, a été construit par Northrop Grumman .

Assemblée

Animation de l’ assemblage de la Station Spatiale Internationale L’ISS s’est lentement assemblée au cours de plus d’une décennie de vols spatiaux et d’équipages. Une vue emblématique de la station achevée vue de la navette Atlantis pendant STS-132 , 23 mai 2010

L’assemblage de la Station spatiale internationale, une entreprise majeure dans l’architecture spatiale , a commencé en novembre 1998. ^[4] Des modules russes ont été lancés et amarrés de manière robotique, à l’exception de Rassvet . Tous les autres modules ont été livrés par la navette spatiale , ce qui a nécessité l’installation par les membres d’équipage de l’ ISS et de la navette à l’aide du Canadarm2 (SSRMS) et des activités extravéhiculaires (EVA); au 5 juin 2011, ils avaient ajouté 159 composants pendant plus de 1 000 heures d’EVA. 127 de ces sorties dans l’espace provenaient de la station et les 32 autres ont été lancées depuis les sas des navettes spatiales amarrées. ^[92] L’ angle bêtade la gare devaient être pris en compte à tout moment pendant la construction. ^[93]

Le premier module de l’ISS, Zarya , a été lancé le 20 novembre 1998 sur une fusée russe autonome Proton . Il assurait la propulsion, le contrôle d’attitude , les communications et l’alimentation électrique, mais manquait de fonctions de survie à long terme. Un module passif de la NASA, Unity , a été lancé deux semaines plus tard à bord du vol STS-88 de la navette spatiale et attaché à Zarya par des astronautes lors d’EVA. Le module Unity dispose de deux adaptateurs d’ accouplement pressurisés (PMA) : l’un se connecte en permanence à Zarya et l’autre permet à la navette spatiale de s’amarrer à la station spatiale. A cette époque, la station russe (soviétique) Mirétait encore habitée et l’ISS est restée sans équipage pendant deux ans. Le 12 juillet 2000, le module Zvezda a été lancé en orbite. Les commandes préprogrammées à bord ont déployé ses panneaux solaires et son antenne de communication. Zvezda est alors devenu la cible passive d’un rendez-vous avec Zarya et Unity , maintenant une orbite de maintien en position tandis que le véhicule Zarya – Unity effectuait le rendez-vous et l’amarrage via le contrôle au sol et le système russe de rendez-vous et d’amarrage automatisé. L’ ordinateur de Zarya a transféré le contrôle de la station à l’ ordinateur de Zvezda peu de temps après l’amarrage. Zvezdades dortoirs supplémentaires, des toilettes, une cuisine, des épurateurs de CO ₂ , un déshumidificateur, des générateurs d’oxygène et du matériel d’exercice, ainsi que des communications de données, de voix et de télévision avec contrôle de mission, permettant une habitation permanente de la station. ^{[94] [95]}

Le premier équipage résident, Expedition 1 , est arrivé en novembre 2000 sur Soyouz TM-31 . A la fin de la première journée sur la station, l’astronaute Bill Shepherd a demandé l’utilisation de l’indicatif d’appel radio « Alpha », que lui et le cosmonaute Sergei Krikalev ont préféré à la plus encombrante « International Space Station ». ^[96] Le nom ” Alpha ” avait déjà été utilisé pour la station au début des années 1990, ^[97] et son utilisation a été autorisée pour l’ensemble de l’Expédition 1. ^[98] Shepherd avait préconisé l’utilisation d’un nouveau nom pour projeter gérants depuis un certain temps. Référence à une tradition navalelors d’une conférence de presse préalable au lancement, il avait déclaré: “Depuis des milliers d’années, les humains vont en mer à bord de navires. Les gens ont conçu et construit ces navires, les ont lancés avec le bon sentiment qu’un nom apportera la bonne fortune à l’équipage et le succès de leur voyage.” ^[99] Yuri Semenov , le président de la Russian Space Corporation Energia à l’époque, désapprouvait le nom ” Alpha ” car il estimait que Mir était la première station spatiale modulaire, d’où les noms ” Beta ” ou ” Mir 2 ” pour l’ISS aurait été plus approprié. ^{[98] [100] [101]}

L’expédition 1 est arrivée à mi-chemin entre les vols de la navette spatiale des missions STS-92 et STS-97 . Ces deux vols ont chacun ajouté des segments de la structure en treillis intégrée de la station , qui a fourni à la station une communication en bande Ku pour la télévision américaine, un support d’attitude supplémentaire nécessaire pour la masse supplémentaire de l’USOS et des panneaux solaires substantiels pour compléter les quatre panneaux existants de la station. ^[102] Au cours des deux années suivantes, la station a continué à se développer. Une fusée Soyouz-U a livré le compartiment d’amarrage Pirs . Les navettes spatiales Discovery , Atlantis et Endeavour ont livré leLaboratoire Destiny et sas Quest , en plus du bras robotique principal de la station, le Canadarm2, et plusieurs autres segments de la structure en treillis intégrée.

Le calendrier d’expansion a été interrompu en 2003 par la catastrophe de la navette spatiale Columbia et une interruption des vols qui en a résulté. La navette spatiale a été clouée au sol jusqu’en 2005 avec STS-114 piloté par Discovery . ^[103] L’assemblage a repris en 2006 avec l’arrivée de STS-115 avec Atlantis , qui a livré le deuxième ensemble de panneaux solaires de la station. Plusieurs autres segments de ferme et un troisième ensemble de réseaux ont été livrés sur STS-116 , STS-117 et STS-118 . À la suite de l’expansion majeure des capacités de production d’électricité de la centrale, davantage de modules pressurisés pourraient être installés, et l’ Harmonynode et le laboratoire européen Columbus ont été ajoutés. Celles-ci furent bientôt suivies par les deux premières composantes de Kibō . En mars 2009, STS-119 a achevé la structure en treillis intégrée avec l’installation du quatrième et dernier ensemble de panneaux solaires. La dernière section de Kibō a été livrée en juillet 2009 sur STS-127 , suivie du module russe Poisk . Le troisième nœud, Tranquility , a été livré en février 2010 lors de STS-130 par la navette spatiale Endeavour , aux côtés de la Cupola , suivi de l’avant-dernier module russe, Rassvet , en mai 2010.Rassvet a été livré par la navette spatiale Atlantis sur STS-132 en échange de la livraison russe Proton du module Zarya financé par les États-Unis en 1998. ^[104] Le dernier module pressurisé de l’USOS, Leonardo , a été amené à la station en février 2011 le le dernier vol de Discovery , STS-133 . ^[105] Le spectromètre magnétique Alpha a été livré par Endeavour sur STS-134 la même année. ^[106]

En juin 2011, la station se composait de 15 modules pressurisés et de la structure en treillis intégrée. Trois modules doivent encore être lancés, dont le module Prichal , et deux modules de puissance appelés NEM-1 et NEM-2. ^[107] Le dernier module de recherche primaire russe, Nauka , a été amarré en juillet 2021, ^[108] avec le bras robotique européen qui pourra se déplacer dans différentes parties des modules russes de la station. ^[109]

La masse brute de la station change avec le temps. La masse totale au lancement des modules en orbite est d’environ 417 289 kg (919 965 lb) (au 3 septembre 2011 ^[update]). ^[110] La masse des expériences, des pièces de rechange, des effets personnels, de l’équipage, des denrées alimentaires, des vêtements, des propulseurs, des approvisionnements en eau, des approvisionnements en gaz, des engins spatiaux amarrés et d’autres articles s’ajoute à la masse totale de la station. De l’hydrogène gazeux est constamment évacué par-dessus bord par les générateurs d’oxygène.

Structure

L’ISS est une station spatiale modulaire. Les stations modulaires peuvent permettre d’ajouter ou de retirer des modules de la structure existante, permettant une plus grande flexibilité.

• Plan technique des composants.

• L’extérieur et la charpente métallique de l’ISS pris le 8 novembre 2021, depuis la capsule SpaceX Crew-2 au départ.

• Structure schématique de la Station spatiale internationale après l’installation de panneaux solaires (à partir de septembre 2021).

Vous trouverez ci-dessous un schéma des principaux composants de la station. Les zones bleues sont des sections pressurisées accessibles par l’équipage sans utiliser de combinaisons spatiales. La superstructure non pressurisée de la station est indiquée en rouge. Les composants prévus sont représentés en blanc, les composants non installés ou non mis en service sont représentés en marron et les anciens en gris. Les autres composants non pressurisés sont jaunes. Le nœud Unity rejoint directement le laboratoire Destiny . Pour plus de clarté, ils sont présentés séparément. Des cas similaires sont également observés dans d’autres parties de la structure.

Port d’amarrage russe
Panneau solaire	Zvezda DOS-8 (module de service)	Panneau solaire
Port d’amarrage russe	Sas Poisk (MRM-2 )	Sas Pirs	Port d’amarrage russe	Moyens d’accrochage de grosses charges utiles
Radiateur de chaleur	Panneau solaire	Poste de travail portable ERA
Bras robotisé européen (ERA)
Port d’amarrage russe
Nauka MLM-U (laboratoire)
Port d’amarrage russe	Prichal	Port d’amarrage russe
Panneau solaire	Sas expérimental Nauka MLM-U
Port d’amarrage russe via un adaptateur temporaire[un]	Port d’amarrage russe	Port d’amarrage russe
Panneau solaire (partiellement rétracté)	Zarya FGB (premier module)	Panneau solaire (partiellement rétracté)
Rasvet (MRM-1)	Port d’amarrage russe
PMA 1
Port d’accostage des engins spatiaux cargo	Baie de chargement Leonardo	Habitat BEAM
Sas de quête	Noeud d’ unité 1	Noeud de tranquillité 3	Sas Bishop
iROSA	ESP-2	Coupole
Panneau solaire	Panneau solaire	Radiateur de chaleur	Radiateur de chaleur	Panneau solaire	Panneau solaire	iROSA
ELC 2 , AMS	Ferme Z1	CEL 3
Ferme S5/6	Ferme S3/S4	Ferme S1	Ferme S0	Ferme P1	Ferme P3/P4	Ferme P5/6
ELC 4 , ESP 3	CEL 1
Bras robotisé Dextre	Bras robotisé Canadarm2
Panneau solaire	Panneau solaire	Panneau solaire	iROSA	Panneau solaire	iROSA
iROSA	ESP-1	Laboratoire du destin
Baie de fret logistique Kibō
iROSA	Adaptateur d’accueil IDA 3
Port d’accostage des engins spatiaux cargo	Port d’amarrage PMA 3
Bras robotique Kibo
Charges utiles externes	Laboratoire Colomb	Noeud d’ harmonie 2	Laboratoire Kibo	Plateforme externe Kibo
Modules Axiome	Port d’amarrage PMA 2
Adaptateur d’accueil IDA 2

Modules pressurisés

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Zarya vue par la navette spatiale Endeavour pendant STS-88 Zarya

Zarya ( russe : Заря , lit. ‘Dawn’ ^[b] ), également connu sous le nom de Functional Cargo Block ou FGB (du russe : “Функционально-грузовой блок” , lit. ‘ Funktsionalno-gruzovoy blok ‘ ou ФГБ ), est le premier module de l’ISS à avoir été lancé. ^[111] Le FGB a fourni l’énergie électrique, le stockage, la propulsion et le guidage à l’ISS pendant la phase initiale d’assemblage. Avec le lancement et l’assemblage en orbite d’autres modules aux fonctionnalités plus spécialisées, Zarya est maintenant ^{[ quand ? ]}principalement utilisé pour le stockage, à la fois à l’intérieur de la section sous pression et dans les réservoirs de carburant montés à l’extérieur. Le Zarya est un descendant du vaisseau spatial TKS conçu pour le programme russe Salyut . Le nom Zarya (“Dawn”) a été donné au FGB car il signifiait l’aube d’une nouvelle ère de coopération internationale dans l’espace. Bien qu’il ait été construit par une entreprise russe, il appartient aux États-Unis. ^[112]

L’unité vue par la navette spatiale Endeavour pendant STS-88 Unité

Le module de connexion Unity , également connu sous le nom de nœud 1, est le premier composant de l’ISS construit aux États-Unis. Il relie les segments russe et américain de la station et c’est là que l’équipage prend ses repas ensemble.

Le module est de forme cylindrique, avec six emplacements d’accostage ( avant , arrière , bâbord , tribord , zénith et nadir ) facilitant les connexions aux autres modules. Unity mesure 4,57 mètres (15,0 pieds) de diamètre, mesure 5,47 mètres (17,9 pieds) de long, est en acier et a été construit pour la NASA par Boeing dans une usine de fabrication du Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama . Unity est le premier des trois modules de connexion ; les deux autres sont l’ Harmonie et la Tranquillité .

Zvezda vu par la navette spatiale Endeavour pendant STS-97 Zvezda

Zvezda (russe : Звезда , qui signifie “étoile”), Salyut DOS-8 , est également connu sous le nom de module de service Zvezda . Il s’agissait du troisième module lancé vers la station et fournit tous les systèmes de survie de la station , dont certains sont complétés dans l’USOS, ainsi que des logements pour deux membres d’équipage. C’est le centre structurel et fonctionnel du segment orbital russe , qui est la partie russe de l’ISS. L’équipage se rassemble ici pour faire face aux urgences sur la station. ^{[113] [114] [115]}

Le module a été fabriqué par RKK Energia , avec d’importants travaux de sous-traitance par GKNPTs Khrunichev. ^[116] Zvezda a été lancé sur une fusée Proton le 12 juillet 2000 et amarré au module Zarya le 26 juillet 2000.

Le module Destiny en cours d’installation sur l’ISS Destin

Le module Destiny , également connu sous le nom de US Lab, est la principale installation d’exploitation des charges utiles de recherche américaines à bord de l’ISS. ^{[117] [118]} Il a été amarré au module Unity et activé sur une période de cinq jours en février 2001. ^[119] Destiny est la première station de recherche orbitale opérationnelle permanente de la NASA depuis que Skylab a été libéré en février 1974. La société Boeing a commencé la construction du laboratoire de recherche de 14,5 tonnes (32 000 lb) en 1995 au Michoud Assembly Facility , puis au Marshall Space Flight Center à Huntsville, en Alabama. ^[117] Destiny a été envoyé au Kennedy Space Center enFloride en 1998, et a été remis à la NASA pour les préparatifs de pré-lancement en août 2000. Il a été lancé le 7 février 2001, à bord de la navette spatiale Atlantis sur STS-98 . ^[119] Les astronautes travaillent à l’intérieur de l’installation pressurisée pour mener des recherches dans de nombreux domaines scientifiques. Les scientifiques du monde entier utiliseraient les résultats pour améliorer leurs études en médecine, en ingénierie, en biotechnologie, en physique, en science des matériaux et en sciences de la Terre. ^[118]

Module de sas commun Quest Quête

Le sas commun (également connu sous le nom de “Quest”) est fourni par les États-Unis et offre la possibilité d’une activité extravéhiculaire (EVA) basée sur l’ISS en utilisant soit une unité de mobilité extravéhiculaire américaine (EMU) soit des combinaisons russes Orlan EVA. Avant le lancement de ce sas, les EVA étaient effectuées depuis la navette spatiale américaine (lorsqu’elle était amarrée) ou depuis la chambre de transfert sur le module de service. En raison de diverses différences de système et de conception, seules les combinaisons spatiales américaines pouvaient être utilisées à partir de la navette et seules les combinaisons russes pouvaient être utilisées à partir du module de service. Le Joint Airlock atténue ce problème à court terme en permettant l’utilisation de l’un ou l’autre (ou des deux) systèmes de combinaisons spatiales. Le sas commun a été lancé sur ISS-7A / STS-104 en juillet 2001 et était attaché au port d’amarrage droit du nœud 1. Le sas commun mesure 20 pieds de long, 13 pieds de diamètre et pèse 6. 5 tonnes. Le Joint Airlock a été construit par Boeing au Marshall Space Flight Center. Le sas commun a été lancé avec l’assemblage de gaz à haute pression. L’ensemble de gaz à haute pression a été monté sur la surface externe du sas commun et soutiendra les opérations des EVA avec des gaz respiratoires et augmentera le système de réapprovisionnement en gaz du module de service. Le sas conjoint comprend deux éléments principaux : un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant « campements » nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit à mesure que la pression chute. préparation des sorties dans l’espace le lendemain. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. Le sas commun a été lancé avec l’assemblage de gaz à haute pression. L’ensemble de gaz à haute pression a été monté sur la surface externe du sas commun et soutiendra les opérations des EVA avec des gaz respiratoires et augmentera le système de réapprovisionnement en gaz du module de service. Le sas conjoint comprend deux éléments principaux : un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant « campements » nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit à mesure que la pression chute. préparation des sorties dans l’espace le lendemain. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. Le sas commun a été lancé avec l’assemblage de gaz à haute pression. L’ensemble de gaz à haute pression a été monté sur la surface externe du sas commun et soutiendra les opérations des EVA avec des gaz respiratoires et augmentera le système de réapprovisionnement en gaz du module de service. Le sas conjoint comprend deux éléments principaux : un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant « campements » nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit à mesure que la pression chute. préparation des sorties dans l’espace le lendemain. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. L’ensemble de gaz à haute pression a été monté sur la surface externe du sas commun et soutiendra les opérations des EVA avec des gaz respiratoires et augmentera le système de réapprovisionnement en gaz du module de service. Le sas conjoint comprend deux éléments principaux : un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant « campements » nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit à mesure que la pression chute. préparation des sorties dans l’espace le lendemain. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. L’ensemble de gaz à haute pression a été monté sur la surface externe du sas commun et soutiendra les opérations des EVA avec des gaz respiratoires et augmentera le système de réapprovisionnement en gaz du module de service. Le sas conjoint comprend deux éléments principaux : un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant « campements » nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit à mesure que la pression chute. préparation des sorties dans l’espace le lendemain. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant «campements» nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit alors que la pression est abaissée en préparation des sorties dans l’espace le jour suivant. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA. un sas d’équipage à partir duquel les astronautes et les cosmonautes sortent de l’ISS et un sas d’équipement conçu pour stocker l’équipement EVA et pour les soi-disant «campements» nocturnes dans lesquels l’azote est purgé du corps de l’astronaute pendant la nuit alors que la pression est abaissée en préparation des sorties dans l’espace le jour suivant. Cela atténue les virages car les astronautes sont repressurisés après leur EVA.

Le sas de l’équipage était dérivé du sas externe de la navette spatiale. Il est équipé d’un éclairage, de mains courantes externes et d’un ensemble d’interface ombilicale (UIA). L’UIA est situé sur un mur du sas de l’équipage et fournit une conduite d’alimentation en eau, une conduite de retour des eaux usées et une conduite d’alimentation en oxygène. L’UIA fournit également des interfaces d’alimentation pour les équipements de communication et les combinaisons spatiales et peut prendre en charge deux combinaisons spatiales simultanément. Il peut s’agir de deux combinaisons spatiales américaines EMU, de deux combinaisons spatiales russes ORLAN ou d’une de chaque modèle.

poison

Poisk (russe : По́иск , lit. ‘Search’) a été lancé le 10 novembre 2009 ^{[120] [121]} attaché à un vaisseau spatial Progress modifié , appelé Progress M-MIM2 , sur une fusée Soyouz-U depuis Launch Pad 1 à Baïkonour Cosmodrome au Kazakhstan . Poisk est utilisé comme module de sas russe, contenant deux trappes EVA identiques. Une trappe s’ouvrant vers l’extérieur sur la station spatiale Mir est tombée en panne après s’être ouverte trop rapidement après le déverrouillage, en raison d’une petite quantité de pression d’air restant dans le sas. ^[122]Toutes les trappes EVA de l’ISS s’ouvrent vers l’intérieur et sont étanches à la pression. Poisk est utilisé pour stocker, entretenir et remettre à neuf les combinaisons russes Orlan et fournit une entrée d’urgence pour l’équipage utilisant les combinaisons américaines légèrement plus volumineuses. Le port d’amarrage le plus à l’extérieur du module permet l’amarrage des engins spatiaux Soyouz et Progress, ainsi que le transfert automatique des ergols vers et depuis le stockage sur le ROS. ^[123] Depuis le départ du module Pirs identique le 26 juillet 2021, Poisk a servi de seul sas sur le ROS.

Harmony montré connecté à Columbus , Kibo et Destiny . Visages PMA-2. Les emplacements nadir et zénith sont ouverts. Harmonie

Harmony , également connu sous le nom de Node 2 , est le « hub utilitaire » de l’ISS. Il relie les modules de laboratoire des États-Unis, d’Europe et du Japon, ainsi que la fourniture d’énergie électrique et de données électroniques. Des cabines de couchage pour quatre membres d’équipage sont logées ici. ^[124]

Harmony a été lancé avec succès dans l’espace à bord du vol de la navette spatiale STS-120 le 23 octobre 2007. ^{[125] [126]} Après avoir été temporairement attaché au côté bâbord du nœud Unity , ^{[127] [128]} il a été déplacé vers son emplacement permanent à l’extrémité ^avant du laboratoire Destiny le 14 ^novembre 2007 ^. pi). Son installation réussie signifiait que du point de vue de la NASA, la station était considérée comme “US Core Complete”.

Tranquillité en 2011 Tranquillité

Tranquility , également connu sous le nom de Node 3, est un module de l’ISS. Il contient des systèmes de contrôle environnemental, des systèmes de survie, des toilettes, du matériel d’exercice et une coupole d’observation .

L’Agence Spatiale Européenne et l’ Agence Spatiale Italienne ont fait fabriquer Tranquility par Thales Alenia Space . Une cérémonie le 20 novembre 2009 a transféré la propriété du module à la NASA. ^[130] Le 8 février 2010, la NASA a lancé le module sur la mission STS-130 de la navette spatiale .

Le module Columbus sur l’ISS Colomb

Columbus est un laboratoire scientifique qui fait partie de l’ISS et est la plus grande contribution à la station faite par l’Agence spatiale européenne.

Comme les modules Harmony et Tranquility , le laboratoire Columbus a été construit à Turin , en Italie , par Thales Alenia Space . L’équipement fonctionnel et les logiciels du laboratoire ont été conçus par EADS à Brême , en Allemagne . Il a également été intégré à Brême avant d’être transporté au Kennedy Space Center en Floride dans un Airbus Beluga . Il a été lancé à bord de la navette spatiale Atlantis le 7 février 2008, sur le vol STS-122 . Il est conçu pour dix ans de fonctionnement. Le module est contrôlé par le Columbus Control Center, situé au Centre d’opérations spatiales allemand , qui fait partie du Centre aérospatial allemand à Oberpfaffenhofen près de Munich , en Allemagne.

L’Agence spatiale européenne a dépensé 1,4 milliard d’euros (environ 2 milliards de dollars) pour la construction de Columbus , y compris les expériences qu’il transporte et l’infrastructure de contrôle au sol nécessaire à leur fonctionnement. ^[131]

Installation exposée Kibō sur la droite Kibo

Le module d’expérimentation japonais (JEM), surnommé Kibō (きぼう, Kibō , Hope) , est un module scientifique japonais pour la Station spatiale internationale (ISS) développé par la JAXA. Il s’agit du plus grand module ISS unique et est attaché au module Harmony . Les deux premières pièces du module ont été lancées sur les missions de la navette spatiale STS-123 et STS-124 . Les troisièmes et derniers composants ont été lancés sur STS-127 . ^[132]

Les fenêtres de la Coupole aux volets ouverts Coupole

La coupole est un module d’observation de l’ISS construit par l’ ESA . Son nom dérive du mot italien coupole , qui signifie ” dôme “. Ses sept fenêtres sont utilisées pour mener des expériences, des amarrages et des observations de la Terre. Il a été lancé à bord de la mission STS-130 de la navette spatiale le 8 février 2010 et attaché au module Tranquility (Node 3). Avec la coupole attachée, l’assemblage de l’ISS a atteint 85 % d’achèvement. La fenêtre centrale de la coupole a un diamètre de 80 cm (31 po). ^[133]

Module Rassvet avec équipement d’équipement MLM (composé d’un sas expérimental, de radiateurs et d’un poste de travail ERA), vu de Cupola pendant STS-132 . Nauka est amarré à la place de Pirs (que l’on peut voir en arrière-plan) et il y a un Progress en bas à droite. Rassvet

Rassvet ( russe : Рассвет ; allumé “l’aube”), également connu sous le nom de Mini-Research Module 1 (MRM-1) ( russe : Малый исследовательский модуль , МИМ 1 ) et anciennement connu sous le nom de Docking Cargo Module (DCM), est un élément de la Station spatiale internationale (ISS). La conception du module est similaire au module d’amarrage Mir lancé sur STS-74 en 1995. Rassvet est principalement utilisé pour le stockage de fret et comme port d’amarrage pour les engins spatiaux en visite. Il a été transporté vers l’ISS à bord de la navette spatiale Atlantis lors de la mission STS-132 le 14 mai 2010, ^[134]et a été connecté à l’ISS le 18 mai 2010. ^[135] L’écoutille reliant Rassvet à l’ISS a été ouverte pour la première fois le 20 mai 2010. ^[136] Le 28 juin 2010, le vaisseau spatial Soyouz TMA-19 a effectué le premier amarrage avec le module . ^[137]

Module polyvalent permanent Leonardo Pourvoiries MLM Les tenues MLM sur Rassvet Une vue grand angle du nouveau module (derrière Rassvet ) attaché au ROS vu de la coupole

En mai 2010, des équipements pour Nauka ont été lancés sur STS-132 (dans le cadre d’un accord avec la NASA) et livrés par la navette spatiale Atlantis . Pesant 1,4 tonne métrique, l’équipement était fixé à l’extérieur de Rassvet (MRM-1). Il comprenait une articulation de coude de rechange pour le bras robotique européen (ERA) (qui a été lancé avec Nauka ) et un poste de travail portable ERA utilisé pendant les EVA, ainsi qu’un radiateur de chaleur, du matériel interne et un sas d’expérimentation pour lancer les CubeSats à positionner . sur le port avant passif modifié près de l’extrémité nadir du module Nauka . ^[138]

Port avant passif modifié pour le sas expérimental près de l’extrémité nadir de Nauka

Le radiateur déployable sera utilisé pour ajouter une capacité de refroidissement supplémentaire à Nauka , ce qui permettra au module d’héberger davantage d’expériences scientifiques. Le sas ne sera utilisé que pour faire passer des expériences à l’intérieur et à l’extérieur du module, avec l’aide de l’ERA – très similaire au sas japonais et au sas Nanoracks Bishop sur le segment américain de la station. ^[138]

L’ERA sera utilisé pour retirer le radiateur et le sas de Rassvet et les transférer à Nauka . Ce processus devrait prendre plusieurs mois. Une plate-forme de travail portable sera également transférée, qui pourra se fixer à l’extrémité de l’ERA pour permettre aux cosmonautes de “rouler” sur le bout du bras lors des sorties dans l’espace. ^[139]

Un autre équipement MLM est une interface de charge utile externe à 4 segments appelée moyens de fixation de grandes charges utiles (Sredstva Krepleniya Krupnogabaritnykh Obyektov, SKKO) ^[140] a été livrée à Nauka par un vaisseau spatial Progress MS-18 . ^{[141] [142]}

Léonard

Le module permanent polyvalent Leonardo (PMM) est un module de la Station spatiale internationale. Il a été envoyé dans l’espace à bord de la navette spatiale sur STS-133 le 24 février 2011 et installé le 1er mars. Leonardo est principalement utilisé pour le stockage de pièces de rechange, de fournitures et de déchets sur l’ISS, qui était jusque-là stocké dans de nombreux endroits différents de la station spatiale. C’est aussi la zone d’hygiène personnelle pour les astronautes qui vivent dans le segment orbital américain . Le Leonardo PMM était un module logistique polyvalent(MPLM) avant 2011, mais a été modifié dans sa configuration actuelle. C’était autrefois l’un des deux MPLM utilisés pour transporter du fret vers et depuis l’ISS avec la navette spatiale. Le module porte le nom du polymathe italien Léonard de Vinci .

Module d’activité extensible Bigelow Progression de l’expansion de BEAM

Le module d’activité extensible Bigelow (BEAM) est un module expérimental de station spatiale extensible développé par Bigelow Aerospace , sous contrat avec la NASA, pour tester en tant que module temporaire sur la Station spatiale internationale (ISS) de 2016 à au moins 2020. Il est arrivé au ISS le 10 avril 2016, ^[143] a été amarré à la station le 16 avril au Tranquility Node 3, et a été agrandi et pressurisé le 28 mai 2016.

IDA-1 debout Adaptateurs d’amarrage internationaux

L’ adaptateur d’amarrage international (IDA) est un adaptateur de système d’amarrage de vaisseau spatial développé pour convertir l’ APAS-95 en système d’amarrage de la NASA (NDS). Un IDA est placé sur chacun des deux adaptateurs d’accouplement sous pression (PMA) ouverts de l’ISS, tous deux connectés au module Harmony .

Deux adaptateurs d’amarrage internationaux sont actuellement installés à bord de la station. À l’ origine, IDA-1 devait être installé sur PMA-2, situé au port avant d’ Harmony , et IDA-2 serait installé sur PMA-3 au zénith d’ Harmony . Après la destruction d’IDA 1 lors d’ un incident de lancement , IDA-2 a été installé sur PMA-2 le 19 août 2016, ^[144] tandis que IDA-3 a ensuite été installé sur PMA-3 le 21 août 2019. ^[145]

Module sas NanoRacks Bishop installé sur l’ISS Module sas Bishop

Le module de sas NanoRacks Bishop est un module de sas financé commercialement lancé vers l’ISS sur SpaceX CRS-21 le 6 décembre 2020. ^{[146] [147]} Le module a été construit par NanoRacks , Thales Alenia Space et Boeing. ^[148] Il sera utilisé pour déployer des CubeSats , de petits satellites et d’autres charges utiles externes pour la NASA, CASIS et d’autres clients commerciaux et gouvernementaux. ^[149]

Nauka

Nauka (russe: науа , lit. ‘science’), également connu sous le nom de mise à niveau du module de laboratoire polyvalent (MLM-U), (russe: мноцелевой лабораторный модульц , усовеveoteson l’ISS qui a été lancée le 21 juillet 2021, 14:58 UTC. Dans les plans originaux de l’ISS, Nauka devait utiliser l’emplacement du module d’amarrage et de rangement (DSM), mais le DSM a ensuite été remplacé par le module Rassvet et déplacé vers le port nadir de Zarya . Nauka a été amarré avec succès à Zvezda ‘s port nadir le 29 juillet 2021, 13:29 UTC, en remplacement du module Pirs .

1637984492234 Désamarrage Progress MS 17 et adaptateur d’amarrage temporaire Nauka nadir Retrait ^{[c] [d]}

Il avait un adaptateur d’amarrage temporaire sur son port nadir pour les missions avec et sans équipage jusqu’à l’arrivée de Prichal, où juste avant son arrivée, il a été retiré par un vaisseau spatial Progress au départ. ^[150]

Nauka et Prichal amarrés à l’ISS Prichal

Prichal , également connu sous le nom de module Uzlovoy ou UM (russe : Узловой Модуль Причал , lit. ‘Nodal Module Berth’), ^[151] est un module en forme de boule de 4 tonnes (8 800 lb) ^[152] qui fournira le segment russe ports d’amarrage supplémentaires pour recevoir les engins spatiaux Soyuz MS et Progress MS. UM a été lancé en novembre 2021. ^[153] Il a été intégré à une version spéciale du vaisseau spatial cargo Progress et lancé par une fusée Soyouz standard, amarrée au port nadir du Naukamodule. Un port est équipé d’un port d’amarrage hybride actif, qui permet l’amarrage avec le module MLM. Les cinq ports restants sont des hybrides passifs, permettant l’amarrage des véhicules Soyouz et Progress, ainsi que des modules plus lourds et des futurs engins spatiaux avec des systèmes d’amarrage modifiés. Le module de nœud était destiné à servir de seul élément permanent du complexe d’assemblage et d’expérimentation orbital piloté (OPSEK) annulé. ^{[153] [154] [155]}

Éléments non pressurisés

Répartition des composants de la ferme ISS montrant les fermes et tous les ORU in situ

L’ISS possède un grand nombre de composants externes qui ne nécessitent pas de pressurisation. La plus grande d’entre elles est la structure en treillis intégrée (ITS), sur laquelle sont montés les principaux panneaux solaires et radiateurs thermiques de la station. ^[156] L’ITS se compose de dix segments distincts formant une structure de 108,5 mètres (356 pieds) de long. ^[4]

La station était destinée à avoir plusieurs composants externes plus petits, tels que six bras robotiques, trois plates-formes de rangement externes (ESP) et quatre transporteurs logistiques ExPRESS (ELC). ^{[157] [158]} Si ces plateformes permettent le déploiement et la conduite d’expériences (dont MISSE , le STP-H3 et la Robotic Refueling Mission ) dans le vide spatial en fournissant de l’électricité et en traitant localement les données expérimentales, leur fonction première est de stocker Unités de remplacement orbitales de rechange(ORU). Les ORU sont des pièces qui peuvent être remplacées lorsqu’elles échouent ou dépassent leur durée de vie nominale, y compris les pompes, les réservoirs de stockage, les antennes et les unités de batterie. Ces unités sont remplacées soit par des astronautes pendant l’EVA, soit par des bras robotiques. ^[159] Plusieurs missions de navette ont été consacrées à la livraison d’ORUs, en incluant STS-129 , ^[160] STS-133 ^[161] et STS-134. ^[162] En janvier 2011 ^[update], un seul autre mode de transport d’ORU avait été utilisé – le cargo japonais HTV-2 – qui livrait un FHRC et un CTC-2 via sa palette exposée (EP). ^{[163] [ nécessite une mise à jour ]}

Construction de la structure en treillis intégrée au-dessus de la Nouvelle-Zélande.

Il existe également des installations d’exposition plus petites montées directement sur les modules de laboratoire; l’ installation exposée Kibō sert de ” porche ” externe pour le complexe Kibō , ^[164] et une installation sur le laboratoire européen Columbus fournit des connexions d’alimentation et de données pour des expériences telles que l’ installation européenne d’exposition technologique ^{[165] [166]} et l’ Atomic Ensemble d’horloges dans l’espace . ^[167] Un instrument de télédétection , SAGE III-ISS , a été livré à la station en février 2017 à bord de CRS-10 , ^[168] et leL’expérience NICER a été livrée à bord de CRS-11 en juin 2017. ^[169] La plus grande charge utile scientifique montée à l’extérieur de l’ISS est le spectromètre magnétique alpha (AMS), une expérience de physique des particules lancée sur STS-134 en mai 2011, et montée à l’extérieur sur l’ITS. L’AMS mesure les rayons cosmiques pour rechercher des preuves de matière noire et d’antimatière. ^{[170] [171]}

La plate-forme commerciale d’hébergement de charge utile externe Bartolomeo , fabriquée par Airbus, a été lancée le 6 mars 2020 à bord de CRS-20 et attachée au module européen Columbus . Il fournira 12 emplacements de charge utile externes supplémentaires, complétant les huit sur les transporteurs logistiques ExPRESS , dix sur Kibō et quatre sur Columbus . Le système est conçu pour être entretenu par robot et ne nécessitera aucune intervention d’astronaute. Il porte le nom du frère cadet de Christophe Colomb. ^{[172] [173] [174]}

Bras robotiques et grues de chargement Le commandant Volkov se tient sur Pirs dos au Soyouz tout en actionnant la grue manuelle
Strela (qui tient le photographe Oleg Kononenko ). Dextre , comme de nombreuses expériences et bras robotiques de la station, peut être commandé depuis la Terre, ce qui permet d’effectuer des tâches pendant que l’équipage dort.

La structure en treillis intégrée sert de base au principal système de télémanipulateur de la station, le système d’entretien mobile (MSS), qui est composé de trois composants principaux :

• Canadarm2 , le plus grand bras robotique de l’ ISS , a une masse de 1 800 kilogrammes (4 000 lb) et est utilisé pour : amarrer et manipuler des engins spatiaux et des modules sur l’USOS ; maintenir les membres d’équipage et l’équipement en place pendant les EVA ; et déplacez Dextre pour effectuer des tâches. ^[175]
• Dextre est un robot manipulateur de 1 560 kg (3 440 lb) doté de deux bras et d’un torse rotatif, avec des outils électriques, des lumières et une vidéo pour remplacer les unités de remplacement orbitales (ORU) et effectuer d’autres tâches nécessitant un contrôle précis. ^[176]
• Le système de base mobile (MBS) est une plate-forme qui roule sur des rails le long de la poutre principale de la station, qui sert de base mobile pour le Canadarm2 et Dextre, permettant aux bras robotiques d’atteindre toutes les parties de l’USOS. ^[177]

Un dispositif de grappin a été ajouté à Zarya sur STS-134 pour permettre au Canadarm2 de se faufiler sur le segment orbital russe. ^[178] Également installé pendant STS-134 était le 15 m (50 pi) Orbiter Boom Sensor System (OBSS), qui avait été utilisé pour inspecter les tuiles de bouclier thermique sur les missions de la navette spatiale et qui peut être utilisé sur la station pour augmenter la portée du MSS. ^[178] Le personnel sur Terre ou l’ISS peut faire fonctionner les composants du MSS à l’aide d’une télécommande, effectuant des travaux à l’extérieur de la station sans avoir besoin de sorties dans l’espace.

Le système de manipulateur à distance du Japon , qui dessert l’ installation exposée de Kibō , ^[179] a été lancé sur STS-124 et est attaché au module pressurisé de Kibō . ^[180] Le bras est similaire au bras de la navette spatiale car il est fixé en permanence à une extrémité et possède un effecteur d’extrémité de verrouillage pour les fixations de grappin standard à l’autre.

Le bras robotique européen , qui desservira le segment orbital russe, a été lancé parallèlement au module Nauka . ^[181] Le ROS n’exige pas que les engins spatiaux ou les modules soient manipulés, car tous les engins spatiaux et les modules s’amarrent automatiquement et peuvent être jetés de la même manière. L’équipage utilise les deux grues de fret Strela ( russe : Стрела́ , lit. «Flèche») pendant les EVA pour déplacer l’équipage et l’équipement autour du ROS. Chaque grue Strela a une masse de 45 kg (99 lb).

Ancien module

Pirs

Pirs ( russe : Пирс , allumé “ Pier ”) a été lancé le 14 septembre 2001, en tant que mission d’assemblage ISS 4R , sur une fusée russe Soyouz-U , utilisant un vaisseau spatial Progress modifié , Progress M-SO1 , comme étage supérieur. Pirs a été désamarré par Progress MS-16 le 26 juillet 2021, à 10h56 UTC, et a désorbité le même jour à 14h51 UTC pour faire de la place pour que le module Nauka soit attaché à la station spatiale. Avant son départ, Pirs servait de principal sas russe sur la station, utilisé pour stocker et remettre à neuf les combinaisons spatiales russes Orlan.

Le module Pirs attaché à l’ISS. Le compartiment d’amarrage de l’ISS-65 Pirs se sépare de la Station spatiale

Composants prévus

Segment d’axiome

En janvier 2020, la NASA a attribué à Axiom Space un contrat pour la construction d’un module commercial pour l’ISS avec une date de lancement de 2024. Le contrat est dans le cadre du programme NextSTEP2 . La NASA a négocié avec Axiom sur la base d’un contrat à prix fixe ferme pour construire et livrer le module, qui s’attachera au port avant de l’ Harmony de la station spatiale (nœud 2)module. Bien que la NASA n’ait commandé qu’un seul module, Axiom prévoit de construire un segment entier composé de cinq modules, dont un module de nœud, une installation de recherche et de fabrication orbitale, un habitat pour l’équipage et un “observatoire terrestre à grande fenêtre”. Le segment Axiom devrait augmenter considérablement les capacités et la valeur de la station spatiale, permettant des équipages plus importants et des vols spatiaux privés par d’autres organisations. Axiom prévoit de convertir le segment en une station spatiale autonome une fois l’ISS déclassée, avec l’intention que cela agirait comme un successeur de l’ISS. ^{[182] [183] ​​[184]} Le Canadarm 2 aidera également à amarrer les modules de la station spatiale Axiom à l’ ISSet poursuivra ses opérations sur la station spatiale Axiom après le retrait de l’ISS à la fin des années 2020. ^[185]

Composants proposés

Xbase

Fabriqué par Bigelow Aerospace . En août 2016, Bigelow a négocié un accord avec la NASA pour développer un prototype terrestre grandeur nature Deep Space Habitation basé sur le B330 dans le cadre de la deuxième phase de Next Space Technologies for Exploration Partnerships. Le module s’appelle Expandable Bigelow Advanced Station Enhancement (XBASE), car Bigelow espère tester le module en le fixant à la Station spatiale internationale.

Indépendance-1

Nanoracks, après avoir finalisé son contrat avec la NASA, et après avoir remporté le prix NextSTEPs Phase II, développe actuellement son concept Independence-1 (anciennement connu sous le nom d’Ixion), qui transformerait les réservoirs de fusée usés en un espace de vie habitable à tester dans l’espace. Au printemps 2018, Nanoracks a annoncé qu’Ixion était désormais connu sous le nom d’Independence-1, le premier “avant-poste” du programme Space Outpost de Nanoracks.

Démonstration de la centrifugeuse Nautilus-X

Si elle est produite, cette centrifugeuse sera la première démonstration dans l’espace d’une centrifugeuse à échelle suffisante pour des effets artificiels partiels. Il sera conçu pour devenir un module de sommeil pour l’équipage de l’ISS.

Composants annulés

Le module Habitation annulé en construction à Michoud en 1997

Plusieurs modules prévus pour la station ont été annulés au cours du programme ISS. Les raisons incluent les contraintes budgétaires, les modules devenant inutiles et les refontes de la station après la catastrophe de Columbia en 2003 . Le module d’hébergement des centrifugeuses des États-Unis aurait accueilli des expériences scientifiques à différents niveaux de gravité artificielle . ^[186] Le module d’habitation américain aurait servi de quartiers d’habitation à la station. Au lieu de cela, les quartiers d’habitation sont désormais répartis dans toute la gare. ^[187] Le module de contrôle intérimaire américain et le module de propulsion ISS auraient remplacé les fonctions de Zvezdaen cas d’échec du lancement. ^[188] Deux modules de recherche russes étaient prévus pour la recherche scientifique. ^[189] Ils se seraient amarrés à un module d’amarrage universel russe . ^[190] La Russian Science Power Platform aurait fourni de l’énergie au segment orbital russe indépendamment des panneaux solaires ITS.

Modules de puissance scientifique 1 et 2 (composants réutilisés)

Science Power Module 1 ( SPM-1 , également connu sous le nom de NEM-1 ) et Science Power Module 2 ( SPM-2 , également connu sous le nom de NEM-2 ) sont des modules qui devaient initialement arriver à l’ISS au plus tôt en 2024, et ancré au module Prichal , qui est actuellement ancré au module Nauka . ^{[155] [191]} En avril 2021, Roscosmos a annoncé que NEM-1 serait réaffecté pour fonctionner comme le module central de la station de service orbitale russe (ROSS) proposée, ne lançant pas avant 2025 et s’amarrant au module Nauka en vol libre avant ou après la déorbite de l’ISS.^{[192] [193]} NEM-2 peut être converti en un autre module central “de base”, qui serait lancé en 2028. ^[194]

Systèmes embarqués

Soutien de la vie

Les systèmes critiques sont le système de contrôle de l’atmosphère, le système d’approvisionnement en eau, les installations d’approvisionnement alimentaire, les équipements d’assainissement et d’hygiène et les équipements de détection et d’extinction des incendies. Les systèmes de survie du segment orbital russe sont contenus dans le module de service Zvezda . Certains de ces systèmes sont complétés par des équipements dans l’USOS. Le laboratoire Nauka dispose d’un ensemble complet de systèmes de survie.

Systèmes de contrôle atmosphérique Les interactions entre les composants du système de contrôle environnemental et de maintien de la vie (ECLSS) de l’ISS

L’atmosphère à bord de l’ISS est similaire à celle de la Terre . ^[195] La pression atmosphérique normale sur l’ISS est de 101,3 kPa (14,69 psi); ^[196] le même qu’au niveau de la mer sur Terre. Une atmosphère semblable à la Terre offre des avantages pour le confort de l’équipage et est beaucoup plus sûre qu’une atmosphère d’oxygène pur, en raison du risque accru d’incendie tel que celui responsable de la mort de l’ équipage d’ Apollo 1 . ^{[197] [ meilleure source nécessaire ]} Des conditions atmosphériques semblables à celles de la Terre ont été maintenues sur tous les engins spatiaux russes et soviétiques. ^[198]

Le système Elektron à bord de Zvezda et un système similaire dans Destiny génèrent de l’oxygène à bord de la station. ^[199] L’équipage dispose d’une option de secours sous la forme d’oxygène en bouteille et de cartouches de génération d’oxygène à combustible solide (SFOG), un système de générateur d’oxygène chimique . ^[200] Le dioxyde de carbone est éliminé de l’air par le système Vozdukh à Zvezda . D’autres sous-produits du métabolisme humain, tels que le méthane des intestins et l’ammoniac de la sueur, sont éliminés par des filtres à charbon actif. ^[200]

Une partie du système de contrôle de l’atmosphère ROS est l’alimentation en oxygène. La triple redondance est assurée par l’unité Elektron, les générateurs de combustible solide et l’oxygène stocké. L’alimentation principale en oxygène est l’unité Elektron qui produit de l’ O ₂ et du H ₂ par électrolyse de l’eau et évacue le H ₂ par-dessus bord. Le système de 1 kW (1,3 ch) utilise environ un litre d’eau par membre d’équipage et par jour. Cette eau est soit amenée de la Terre, soit recyclée à partir d’autres systèmes. Mir a été le premier vaisseau spatial à utiliser de l’eau recyclée pour la production d’oxygène. L’alimentation secondaire en oxygène est assurée par la combustion de cartouches Vika productrices d’oxygène (voir aussiISS ECLSS ). Chaque «bougie» prend 5 à 20 minutes pour se décomposer à 450–500 ° C (842–932 ° F), produisant 600 litres (130 gal imp; 160 gal US) d’ O ₂ . Cette unité est actionnée manuellement. ^[201]

Le segment orbital américain dispose d’approvisionnements redondants en oxygène, à partir d’un réservoir de stockage sous pression sur le module de sas Quest livré en 2001, complété dix ans plus tard par le système Advanced Closed-Loop System (ACLS) construit par l’ESA dans le module Tranquility (nœud 3), qui produit O ₂ par électrolyse. ^[202] L’hydrogène produit est combiné au dioxyde de carbone de l’atmosphère de la cabine et converti en eau et en méthane.

Puissance et contrôle thermique

Panneaux solaires russes, rétroéclairés par le coucher du soleil L’une des huit paires de panneaux solaires USOS montées sur treillis Nouveau panneau solaire déployé par l’ISS vu d’une caméra zoom sur le P6 Truss

Des panneaux solaires double face fournissent de l’énergie électrique à l’ISS. Ces cellules bifaciales collectent la lumière directe du soleil d’un côté et la lumière réfléchie par la Terre de l’autre, et sont plus efficaces et fonctionnent à une température plus basse que les cellules unilatérales couramment utilisées sur Terre. ^[203]

Le segment russe de la station, comme la plupart des engins spatiaux, utilise du courant continu basse tension de 28 V à partir de deux panneaux solaires rotatifs montés sur Zvezda . L’USOS utilise 130–180 V CC du générateur photovoltaïque USOS, la puissance est stabilisée et distribuée à 160 V CC et convertie en 124 V CC requis par l’utilisateur. La tension de distribution plus élevée permet des conducteurs plus petits et plus légers, au détriment de la sécurité de l’équipage. Les deux segments de station partagent l’alimentation avec des convertisseurs.

Les panneaux solaires USOS sont disposés en quatre paires d’ailes, pour une production totale de 75 à 90 kilowatts. ^[204] Ces réseaux suivent normalement le Soleil pour maximiser la production d’énergie. Chaque réseau a une superficie d’environ 375 m ² (4 036 pieds carrés) et une longueur de 58 m (190 pieds). Dans la configuration complète, les panneaux solaires suivent le Soleil en faisant tourner le cardan alpha une fois par orbite ; le cardan bêta suit les changements plus lents de l’angle du Soleil par rapport au plan orbital. Le mode Night Glider aligne les panneaux solaires parallèlement au sol la nuit pour réduire la traînée aérodynamique importante à l’altitude orbitale relativement basse de la station. ^[205]

La station utilisait à l’origine des batteries rechargeables nickel-hydrogène ( NiH ₂ ) pour une alimentation continue pendant les 45 minutes de chaque orbite de 90 minutes où elle est éclipsée par la Terre. Les batteries sont rechargées du côté jour de l’orbite. Ils avaient une durée de vie de 6,5 ans (plus de 37 000 cycles de charge/décharge) et étaient régulièrement remplacés au cours de la durée de vie prévue de 20 ans de la station. ^[206] À partir de 2016, les batteries nickel-hydrogène ont été remplacées par des batteries lithium-ion , qui devraient durer jusqu’à la fin du programme ISS. ^[207]

Les grands panneaux solaires de la station génèrent une différence de tension de potentiel élevée entre la station et l’ionosphère. Cela pourrait provoquer un arc à travers les surfaces isolantes et une pulvérisation des surfaces conductrices lorsque les ions sont accélérés par la gaine de plasma de l’engin spatial. Pour atténuer cela, les unités de contacteurs à plasma créent des chemins de courant entre la station et le plasma spatial ambiant. ^[208]

Diagramme du système de contrôle thermique actif externe (EATCS) de l’ISS

Les systèmes et les expériences de la station consomment une grande quantité d’énergie électrique, dont la quasi-totalité est convertie en chaleur. Pour maintenir la température interne dans des limites réalisables, un système de contrôle thermique passif (PTCS) est constitué de matériaux de surface externes, d’isolants tels que MLI et de caloducs. Si le PTCS ne peut pas suivre la charge thermique, un système de contrôle thermique actif externe (EATCS) maintient la température. L’EATCS se compose d’une boucle de refroidissement à eau interne non toxique utilisée pour refroidir et déshumidifier l’atmosphère, qui transfère la chaleur collectée dans une boucle externe d’ ammoniac liquide. Depuis les échangeurs de chaleur, l’ammoniac est pompé dans des radiateurs externes qui émettent de la chaleur sous forme de rayonnement infrarouge, puis renvoyé à la station. ^[209]L’EATCS assure le refroidissement de tous les modules pressurisés américains, y compris Kibō et Columbus , ainsi que l’électronique de distribution d’alimentation principale des fermes S0, S1 et P1. Il peut rejeter jusqu’à 70 kW. C’est bien plus que les 14 kW du système de contrôle thermique actif externe précoce (EEATCS) via le Early Ammonia Servicer (EAS), qui a été lancé sur STS-105 et installé sur le P6 Truss. ^[210]

Communications et informatique

Les systèmes de communication utilisés par l’ISS
* Luch et la navette spatiale ne sont pas utilisés à partir de 2020

Les communications radio assurent la télémétrie et les liaisons de données scientifiques entre la station et les centres de contrôle de la mission . Les liaisons radio sont également utilisées lors des procédures de rendez-vous et d’amarrage et pour les communications audio et vidéo entre les membres d’équipage, les contrôleurs de vol et les membres de la famille. En conséquence, l’ISS est équipée de systèmes de communication internes et externes utilisés à des fins différentes. ^[211]

Le segment orbital russe communique directement avec le sol via l’ antenne Lira montée à Zvezda . ^{[7] [212]} L’ antenne Lira a également la capacité d’utiliser le système satellite de relais de données Luch . ^[7] Ce système est tombé en désuétude au cours des années 1990 et n’a donc pas été utilisé pendant les premières années de l’ISS, ^{[7] [213] [214]} bien que deux nouveaux satellites Luch – Luch -5A et Luch -5B – aient été lancés en 2011 et 2012 respectivement pour restaurer la capacité opérationnelle du système. ^[215]Un autre système de communication russe est le Voskhod-M , qui permet des communications téléphoniques internes entre Zvezda , Zarya , Pirs , Poisk et l’USOS et fournit une liaison radio VHF aux centres de contrôle au sol via des antennes à l’ extérieur de Zvezda . ^[216]

Le segment orbital américain (USOS) utilise deux liaisons radio distinctes : les systèmes en bande S (audio, télémétrie, commande – situés sur le treillis P1/S1) et en bande K _u (audio, vidéo et données – situés sur le treillis Z1 ) . Ces transmissions sont acheminées via le système américain de suivi et de relais de données par satellite (TDRSS) en orbite géostationnaire , permettant des communications presque continues en temps réel avec le centre de contrôle de mission Christopher C. Kraft Jr. (MCC-H) à Houston . ^{[7] [26] [211]} Canaux de données pour le Canadarm2, Columbus européenLes modules de laboratoire et japonais Kibō étaient à l’origine également acheminés via les systèmes de bande S et de bande _Ku , avec le système européen de relais de données et un système japonais similaire destiné à compléter éventuellement le TDRSS dans ce rôle. ^{[26] [217]} Les communications entre les modules sont effectuées sur un réseau sans fil interne . ^[218]

Une gamme d’ordinateurs portables dans le laboratoire américain Des ordinateurs portables entourent la console du Canadarm2 Un message d’erreur affiche un problème de disque dur sur l’ordinateur portable ISS

La radio UHF est utilisée par les astronautes et les cosmonautes conduisant des EVA et d’autres engins spatiaux qui s’amarrent ou se détachent de la station. ^[7] Les engins spatiaux automatisés sont équipés de leur propre équipement de communication ; l’ATV utilise un laser attaché au vaisseau spatial et l’équipement de communication de proximité attaché à Zvezda pour s’amarrer avec précision à la station. ^{[219] [220]}

L’ISS est équipée d’environ 100 ordinateurs portables IBM/Lenovo ThinkPad et HP ZBook 15 . Les ordinateurs portables ont exécuté les systèmes d’exploitation Windows 95 , Windows 2000 , Windows XP , Windows 7 , Windows 10 et Linux . ^[221] Chaque ordinateur est un produit commercial prêt à l’emploiachat qui est ensuite modifié pour la sécurité et le fonctionnement, y compris les mises à jour des connecteurs, le refroidissement et l’alimentation pour s’adapter au système d’alimentation 28 V CC de la station et à l’environnement en apesanteur. La chaleur générée par les ordinateurs portables n’augmente pas mais stagne autour de l’ordinateur portable, une ventilation forcée supplémentaire est donc nécessaire. Les ordinateurs portables du système informatique portable (PCS) se connectent à l’ordinateur principal de commande et de contrôle (C&C MDM) en tant que terminaux distants via un adaptateur USB vers 1553 . ^[222] Les ordinateurs portables Station Support Computer (SSC) à bord de l’ISS sont connectés au réseau local sans fil de la station via Wi-Fi et Ethernet, qui se connecte au sol via la bande _Ku . Alors qu’à l’origine, cela offrait des vitesses de 10 Mbit/stéléchargement et téléchargement de 3 Mbit/s depuis la station, ^{[223] [224]} La NASA a mis à niveau le système fin août 2019 et a augmenté les vitesses à 600 Mbit/s. ^{[225] [226]} Les disques durs des ordinateurs portables tombent parfois en panne et doivent être remplacés. ^[227] D’autres pannes de matériel informatique incluent des cas en 2001, 2007 et 2017 ; certaines de ces pannes ont obligé les EVA à remplacer les modules informatiques des appareils montés à l’extérieur. ^{[228] [229] [230] [231]}

Le système d’exploitation utilisé pour les principales fonctions de la station est la distribution Debian Linux . ^[232] La migration de Microsoft Windows vers Linux a été effectuée en mai 2013 pour des raisons de fiabilité, de stabilité et de flexibilité. ^[233]

En 2017, un ordinateur cloud SG100 a été lancé vers l’ISS dans le cadre de la mission OA-7. ^[234] Il a été fabriqué par le NCSIST de Taiwan et conçu en collaboration avec l’ Academia Sinica et la National Central University sous contrat avec la NASA. ^[235]

Opérations

Expéditions

Zarya et Unity ont été inscrits pour la première fois le 10 décembre 1998. Soyouz TM-31 en cours de préparation pour amener le premier équipage résident à la station en octobre 2000

Chaque équipage permanent se voit attribuer un numéro d’expédition. Les expéditions durent jusqu’à six mois, du lancement jusqu’au désamarrage, un « incrément » couvre la même période, mais inclut les vaisseaux spatiaux cargo et toutes les activités. Les expéditions 1 à 6 étaient composées d’équipages de trois personnes. Les expéditions 7 à 12 ont été réduites au minimum sécuritaire de deux suite à la destruction de la navette Columbia de la NASA . À partir de l’expédition 13, l’équipage est progressivement passé à six vers 2010. ^{[236] [237]} Avec l’arrivée de l’équipage sur les véhicules commerciaux américains à partir de 2020, ^[238] la NASA a indiqué que la taille de l’expédition pourrait être portée à sept membres d’équipage, le nombre ISS a été initialement conçu pour. ^{[239] [240]}

Gennady Padalka , membre des expéditions 9 , 19/20 , 31/32 et 43/44 , et commandant de l’ expédition 11 , a passé plus de temps dans l’espace que quiconque, un total de 878 jours, 11 heures et 29 minutes. ^[241] Peggy Whitson a passé le plus de temps dans l’espace de tous les Américains, totalisant 665 jours, 22 heures et 22 minutes pendant son temps sur les expéditions 5 , 16 et 50/51/52 . ^[242]

Vols privés

Les voyageurs qui paient pour leur propre passage dans l’espace sont appelés participants aux vols spatiaux par Roscosmos et la NASA, et sont parfois appelés «touristes de l’espace», un terme qu’ils n’aiment généralement pas. ^[e] À partir de 2021^[update], sept touristes de l’espace ont visité l’ISS ; tous les sept ont été transportés vers l’ISS par le vaisseau spatial russe Soyouz. Lorsque les équipages professionnels changent en nombre non divisible par les trois sièges d’un Soyouz et qu’un membre d’équipage en court séjour n’est pas envoyé, le siège de rechange est vendu par MirCorp via Space Adventures. Le tourisme spatial a été interrompu en 2011 lorsque la navette spatiale a été retirée et que la taille de l’équipage de la station a été réduite à six, car les partenaires comptaient sur des sièges de transport russes pour accéder à la station. Les horaires des vols Soyouz ont augmenté après 2013, permettant cinq vols Soyouz (15 sièges) avec seulement deux expéditions (12 sièges) requises. ^[250]Les sièges restants devaient être vendus pour environ 40 millions de dollars américains à des membres du public pouvant passer un examen médical. L’ESA et la NASA ont critiqué les vols spatiaux privés au début de l’ISS, et la NASA a d’abord résisté à la formation de Dennis Tito , la première personne à payer pour son propre passage vers l’ISS. ^[F]

Anousheh Ansari est devenue la première femme autofinancée à voler vers l’ISS ainsi que la première Iranienne dans l’espace. Les responsables ont rapporté que son éducation et son expérience faisaient d’elle bien plus qu’une touriste, et que ses performances à l’entraînement avaient été “excellentes”. ^[251] Elle a fait des études russes et européennes impliquant la médecine et la microbiologie pendant son séjour de 10 jours. Le documentaire Space Tourists de 2009 suit son voyage jusqu’à la station, où elle a réalisé «un rêve séculaire de l’homme: quitter notre planète en tant que« personne normale »et voyager dans l’espace». ^[252]

En 2008, le participant aux vols spatiaux Richard Garriott a placé une géocache à bord de l’ISS pendant son vol. ^[253] C’est actuellement la seule géocache non terrestre qui existe. ^[254] Au même moment, l’ Immortality Drive , un enregistrement électronique de huit séquences d’ADN humain numérisées , a été placé à bord de l’ISS. ^[255]

Opérations de la flotte

Les cargos Dragon et Cygnus ont été amarrés ensemble à l’ISS pour la première fois en avril 2016. Accostage du Kounotori 4 japonais

Une grande variété de vaisseaux spatiaux avec et sans équipage ont soutenu les activités de la station. Les vols vers l’ISS comprennent 37 missions de la navette spatiale, 75 engins spatiaux de ravitaillement Progress (y compris les transports de modules M-MIM2 et M-SO1 modifiés ), 59 engins spatiaux Soyouz avec équipage, 5 ATV européens, 9 HTV japonais , 22 SpaceX Dragon et 16 missions Cygnus . ^[256]

Il existe actuellement douze ports d’amarrage disponibles pour visiter les engins spatiaux : ^[257]

1. Harmony vers l’avant (avec PMA 2 / IDA 2 )
2. Harmonie zénith (avec PMA 3 / IDA 3 )
3. Le nadir de l’ harmonie
4. Le nadir de l’unité
5. Nadir de Prichal
6. Prichal arrière
7. Prichal attaquant
8. Prichal tribord
9. Port Prichal
10. Nauka attaquant ^[258]
11. Pois zénith
12. Nadir de Rassvet
13. Zvezda à l’ arrière

Avec équipage

Au 30 décembre 2021 ^[ref], 256 personnes de 20 pays avaient visité la station spatiale, dont beaucoup à plusieurs reprises. Les États-Unis ont envoyé 158 personnes, la Russie en a envoyé 55, 11 étaient japonaises, neuf étaient canadiennes, cinq étaient italiennes, quatre étaient françaises, quatre étaient allemandes, et il y en avait une de Belgique, du Brésil, du Danemark, de Grande-Bretagne, du Kazakhstan, de Malaisie, Pays-Bas, Afrique du Sud, Corée du Sud, Espagne, Israël, Suède et Émirats arabes unis. ^[259]

Non vissé

Les vols spatiaux sans équipage vers l’ISS sont principalement destinés à livrer du fret, mais plusieurs modules russes se sont également amarrés à l’avant-poste à la suite de lancements sans équipage. Les missions de réapprovisionnement utilisent généralement le vaisseau spatial russe Progress , les VTT européens, les véhicules japonais Kounotori et les vaisseaux spatiaux américains Dragon et Cygnus . Le système d’amarrage principal du vaisseau spatial Progress est le système automatisé Kurs , avec le système manuel TORU en secours. Les VTT utilisent également des Kurs, mais ils ne sont pas équipés de TORU. Progress et ATV peuvent rester amarrés jusqu’à six mois. ^{[260] [261]}Les autres engins spatiaux – le HTV japonais, le SpaceX Dragon (sous CRS phase 1) et le Northrop Grumman ^[262] Cygnus – ont rendez-vous avec la station avant d’être saisis à l’aide du Canadarm2 et amarrés au port nadir du module Harmony ou Unity pour un à deux mois. Dans le cadre de la phase 2 du CRS, Cargo Dragon accoste de manière autonome à IDA-2 ou IDA-3. En décembre 2020 ^[update], les engins spatiaux Progress ont effectué la plupart des missions sans équipage vers l’ISS.

Actuellement amarré/accosté Rendu des lancements, des arrivées et des départs des véhicules de visite de l’ISS. Lien direct sur nasa.gov.

Vaisseau spatial	Taper	Mission	Emplacement	Arrivée ( UTC )	Départ (prévu)
Progrès MS n° 447		Non vissé	Progrès MS-18	Zvezda à l’ arrière	30 octobre 2021 [263] [264]	avril 2022
Endurance de l’équipage du dragon		Avec équipage	Équipage-3	Harmonie vers l’avant	12 novembre 2021	Fin avril 2022
Progrès MS n° 449		Non vissé	Progrès MS-19	Pois zénith	17 février 2022 [265]	Février 2023
Vendeurs de piliers SS		Non vissé	NG-17	Le nadir de l’unité	21 février 2022	Mai 2022
Soyouz MS Korolev		Avec équipage	Soyouz MS-21	Nadir de Prichal	18 mars 2022	Septembre 2022
Crew Dragon Liberté		Avec équipage	Équipage-4	Harmonie zénith	28 avril 2022	Septembre 2022

Modules/vaisseaux spatiaux en attente de relocalisation/installation

Modules et vaisseaux spatiaux	Taper	Localisation actuelle	Emplacement déplacé	Date de déménagement (prévue)
Équipage Dragon Liberté ( SpaceX Crew-4 ) [g]		Avec équipage	Port zénith Harmony	Port de transfert Harmony	juin 2022
Poste de travail portable ERA		Module	Rassvet avant	Nauka à l’ arrière	avril 2022
Radiateur Nauka		Module	Rassvet tribord	Nauka supérieur vers l’avant	2022
Sas de l’expérience Nauka		Module	Rassvet tribord	Port avant de Nauka	2022
Nauka Moyens de Fixation de Grandes Charges Utiles		Module	Stockage interne de l’ISS	Nauka inférieur arrière	2022

Missions programmées

• Toutes les dates sont en UTC . Les dates sont les premières dates possibles et peuvent changer.
• Les sabords avant sont à l’avant de la gare selon son sens normal de marche et d’orientation ( attitude ). L’arrière est à l’arrière de la station, utilisé par les engins spatiaux stimulant l’orbite de la station. Nadir est le plus proche de la Terre, Zenith est au sommet. Le bâbord est à gauche si l’on pointe les pieds vers la Terre et regarde dans le sens de la marche ; tribord à droite.

Mission	Date de lancement ( NET )	Vaisseau spatial	Taper	Véhicule de lancement	Site de lancement	Fournisseur de lancement	Port d’accostage/d’accostage
Boe-OFT 2	19 mai 2022 [266] [267]	Boeing Starliner SC-2	Non vissé	Atlas V N22	Cap Canaveral SLC-41	Alliance de lancement unie	Harmonie vers l’avant
SpX-25	Mai 2022 [263] [268]	Cargaison Dragon C208	Non vissé	Faucon 9 Bloc 5	Kennedy LC-39A	EspaceX	Harmonie zénith
Module
Progrès MS-20	3 juin 2022 [263] [264]	Progrès MS n° 450	Non vissé	Soyouz-2.1a	Site de Baïkonour 31/6	Roscosmos	Pois zénith
Soyouz MS-22	21 septembre 2022	Soyouz MS	Avec équipage	Soyouz-2.1a	Site de Baïkonour 31/6	Roscosmos	Nadir de Rassvet
SpX-26	Septembre 2022 [263] [268]	Dragon cargo	Non vissé	Faucon 9 Bloc 5	Kennedy LC-39A	EspaceX	Harmonie zénith
Module
Boe-CFT	T3 2022 [263] [268] [269]	Boeing Starliner Calypso	Avec équipage	Atlas V N22	Cap Canaveral SLC-41	Alliance de lancement unie	Harmonie vers l’avant
SpaceX Crew-5	T4 2022	Dragon d’équipage	Avec équipage	Faucon 9 Bloc 5	Kennedy LC-39A	EspaceX	Harmonie vers l’avant ou zénith
AX-2	T4 2022	Dragon d’équipage	Avec équipage	Faucon 9 Bloc 5	Kennedy LC-39A	EspaceX	Harmonie vers l’avant ou zénith
SNC-1	Février 2023 [263] [268] [270]	Ténacité du chasseur de rêves	Non vissé	Vulcain Centaure VC4L	Cap Canaveral SLC-41	Alliance de lancement unie	Le nadir de l’ harmonie
NG-18	Mars 2023 [263] [268]	Cygne	Non vissé	Antarès 230+	Wallops Pad OA	Northrop Grumman	Le nadir de l’unité
Starliner-1	Mars 2023 [263] [268]	Boeing Starliner	Avec équipage	Atlas V N22	Cap Canaveral SLC-41	Alliance de lancement unie	Harmonie vers l’avant
HTV-X1	Avril 2023 [263]	HTV-X	Non vissé	H3-24L	Tanegashima LA-Y2	JAXA	Le nadir de l’ harmonie
NG-19	Septembre 2023 [263] [268]	Cygne	Non vissé	Antarès 230+	Wallops Pad OA	Northrop Grumman	Le nadir de l’unité

Amarrage Le véhicule de ravitaillement Progress M-14M s’approche de l’ISS en 2012. Plus de 50 engins spatiaux Progress non pilotés ont livré des fournitures pendant la durée de vie de la station. La navette spatiale Endeavour , ATV-2 , Soyouz TMA-21 et Progress M-10M amarrés à l’ISS, vus du Soyouz TMA-20 au départ

Tous les engins spatiaux et modules automoteurs russes sont capables de se rendre à la station spatiale et de s’y amarrer sans intervention humaine en utilisant le système d’amarrage radar Kurs à plus de 200 kilomètres de distance. L’ATV européen utilise des capteurs stellaires et un GPS pour déterminer sa trajectoire d’interception. Lorsqu’il rattrape son retard, il utilise un équipement laser pour reconnaître optiquement Zvezda , ainsi que le système Kurs pour la redondance. L’équipage supervise ces engins, mais n’intervient pas sauf pour envoyer des commandes d’abandon en cas d’urgence. Les engins de ravitaillement Progress et ATV peuvent rester à l’ISS pendant six mois, ^{[271] [272]} permettant une grande flexibilité dans le temps de l’équipage pour le chargement et le déchargement des fournitures et des déchets.

Depuis les programmes de station initiaux, les Russes ont poursuivi une méthodologie d’amarrage automatisée qui utilisait l’équipage dans des rôles de remplacement ou de surveillance. Bien que les coûts de développement initiaux aient été élevés, le système est devenu très fiable avec des standardisations qui offrent des avantages de coûts significatifs dans les opérations répétitives. ^[273]

Les engins spatiaux Soyouz utilisés pour la rotation de l’équipage servent également de canots de sauvetage pour l’évacuation d’urgence ; ils sont remplacés tous les six mois et ont été utilisés après la catastrophe de Columbia pour ramener l’équipage bloqué de l’ISS. ^[274] L’expédition moyenne nécessite 2 722 kg de fournitures et, au 9 mars 2011, les équipages avaient consommé un total d’environ 22 000 repas . ^[92] Les vols de rotation d’équipage Soyuz et les vols de réapprovisionnement Progress visitent la station en moyenne deux et trois fois respectivement par an. ^[275]

D’autres véhicules accostent au lieu d’accoster. Le véhicule de transfert japonais H-II s’est garé sur des orbites de plus en plus proches de la station, puis a attendu les commandes «d’approche» de l’équipage, jusqu’à ce qu’il soit suffisamment proche pour qu’un bras robotique saisisse et amarre le véhicule à l’USOS. Les embarcations amarrées peuvent transférer des racks de charge utile aux normes internationales . Amarrage de vaisseau spatial japonais pendant un à deux mois. ^[276] L’accostage Cygnus et SpaceX Dragon ont été engagés pour transporter du fret jusqu’à la station dans le cadre de la phase 1 du programme de services de réapprovisionnement commercial . ^{[277] [278]}

Du 26 février 2011 au 7 mars 2011, quatre des partenaires gouvernementaux (États-Unis, ESA, Japon et Russie) ont vu leurs engins spatiaux (NASA Shuttle, ATV, HTV, Progress et Soyuz) amarrés à l’ISS, la seule fois où cela est arrivé à Date. ^[279] Le 25 mai 2012, SpaceX a livré la première cargaison commerciale avec un vaisseau spatial Dragon. ^[280]

Fenêtres de lancement et d’ancrage

Avant l’amarrage d’un engin spatial à l’ ISS , le contrôle de la navigation et de l’attitude ( GNC ) est confié au contrôle au sol du pays d’origine de l’engin spatial. GNC est configuré pour permettre à la station de dériver dans l’espace, plutôt que de tirer ses propulseurs ou de tourner à l’aide de gyroscopes. Les panneaux solaires de la station sont tournés vers le vaisseau spatial entrant, de sorte que les résidus de ses propulseurs n’endommagent pas les cellules. Avant sa retraite, les lancements de la navette avaient souvent la priorité sur Soyouz, avec une priorité occasionnelle donnée aux arrivées de Soyouz transportant des équipages et des cargaisons urgentes, telles que du matériel d’expérimentation biologique. ^[281]

Réparations

Les pièces de rechange sont appelées ORU ; certains sont stockés à l’extérieur sur des palettes appelées ELC et ESP . Ancré à l’extrémité de l’ OBSS pendant STS-120 , l’astronaute Scott Parazynski effectue des réparations de fortune sur un panneau solaire américain qui s’est endommagé lors du déploiement. Mike Hopkins lors d’une sortie dans l’espace

Les unités de remplacement orbitales (ORU) sont des pièces de rechange qui peuvent être facilement remplacées lorsqu’une unité dépasse sa durée de vie ou tombe en panne. Des exemples d’ORU sont les pompes, les réservoirs de stockage, les boîtiers de commande, les antennes et les unités de batterie. Certaines unités peuvent être remplacées à l’aide de bras robotiques. La plupart sont stockés à l’extérieur de la gare, soit sur de petites palettes appelées ExPRESS Logistics Carriers (ELC), soit sur des plateformes plus grandes appelées External Stowage Platforms .qui organisent également des expériences scientifiques. Les deux types de palettes fournissent de l’électricité pour de nombreuses pièces qui pourraient être endommagées par le froid de l’espace et nécessiter un chauffage. Les plus grands transporteurs logistiques disposent également de connexions de réseau local (LAN) pour la télémétrie afin de connecter les expériences. L’accent a été mis sur le stockage de l’USOS avec des ORU vers 2011, avant la fin du programme de navette de la NASA, car ses remplaçants commerciaux, Cygnus et Dragon, transportent un dixième à un quart de la charge utile.

Des problèmes et des pannes imprévus ont eu un impact sur le calendrier de montage et les horaires de travail de la station, entraînant des périodes de capacités réduites et, dans certains cas, ont pu forcer l’abandon de la station pour des raisons de sécurité. Les problèmes graves incluent une fuite d’air de l’USOS en 2004, ^[282] l’évacuation des fumées d’un générateur d’oxygène Elektron en 2006, ^[283] et la panne des ordinateurs du ROS en 2007 pendant STS-117 qui a quitté la station sans propulseur, Elektron , Vozdukh et d’autres opérations de système de contrôle environnemental. Dans ce dernier cas, la cause fondamentale était la condensation à l’intérieur des connecteurs électriques, entraînant un court-circuit. ^[284]

Lors de STS-120 en 2007 et suite au déplacement de la ferme P6 et des panneaux solaires, il a été noté lors du déploiement que le panneau solaire s’était déchiré et ne se déployait pas correctement. ^[285] Une EVA a été effectuée par Scott Parazynski , assisté de Douglas Wheelock . Des précautions supplémentaires ont été prises pour réduire le risque de choc électrique, car les réparations ont été effectuées avec le panneau solaire exposé à la lumière du soleil. ^[286]Les problèmes avec le réseau ont été suivis la même année par des problèmes avec le joint rotatif Solar Alpha tribord (SARJ), qui fait tourner les réseaux du côté tribord de la station. Des vibrations excessives et des pics de courant élevé dans le moteur d’entraînement du réseau ont été notés, ce qui a entraîné la décision de réduire considérablement le mouvement du SARJ tribord jusqu’à ce que la cause soit comprise. Les inspections lors des EVA sur STS-120 et STS-123 ont montré une contamination importante par des copeaux et des débris métalliques dans le grand engrenage d’entraînement et ont confirmé des dommages aux grandes surfaces d’appui métalliques, de sorte que le joint a été verrouillé pour éviter d’autres dommages. ^{[287] [288]} Des réparations aux joints ont été effectuées pendant STS-126avec lubrification et remplacement de 11 roulements à billes sur 12 sur l’articulation. ^{[289] [290]}

En septembre 2008, des dommages au radiateur S1 ont été remarqués pour la première fois dans les images Soyouz. Le problème n’était initialement pas considéré comme grave. ^[291] L’imagerie a montré que la surface d’un sous-panneau s’est décollée de la structure centrale sous-jacente, peut-être à cause de l’impact de micro-météoroïdes ou de débris. Le 15 mai 2009, la tubulure d’ammoniac du panneau de radiateur endommagé a été mécaniquement coupée du reste du système de refroidissement par la fermeture commandée par ordinateur d’une vanne. La même vanne a ensuite été utilisée pour évacuer l’ammoniac du panneau endommagé, éliminant ainsi la possibilité d’une fuite d’ammoniac. ^[291] On sait également qu’un couvercle de propulseur de module de service a heurté le radiateur S1 après avoir été largué lors d’une EVA en 2008, mais son effet, le cas échéant, n’a pas été déterminé.

Aux premières heures du 1er août 2010, une panne de la boucle de refroidissement A (côté tribord), l’une des deux boucles de refroidissement externes, a laissé la station avec seulement la moitié de sa capacité de refroidissement normale et aucune redondance dans certains systèmes. ^{[292] [293] [294]} Le problème semble provenir du module de pompe à ammoniac qui fait circuler le fluide de refroidissement à l’ammoniac. Plusieurs sous-systèmes, dont deux des quatre CMG, ont été arrêtés.

Les opérations prévues sur l’ISS ont été interrompues par une série d’EVA pour résoudre le problème du système de refroidissement. Une première EVA le 7 août 2010, pour remplacer le module de pompe défaillant, n’a pas été entièrement achevée en raison d’une fuite d’ammoniac dans l’un des quatre raccords rapides. Une deuxième EVA le 11 août a réussi à retirer le module de pompe défaillant. ^{[295] [296]} Une troisième EVA a été nécessaire pour rétablir la fonctionnalité normale de la boucle A. ^{[297] [298]}

Le système de refroidissement de l’USOS est en grande partie construit par la société américaine Boeing, ^[299] qui est également le fabricant de la pompe défaillante. ^[292]

Les quatre unités de commutation de bus principal (MBSU, situées dans le treillis S0) contrôlent l’acheminement de l’énergie des quatre ailes des panneaux solaires vers le reste de l’ISS. Chaque MBSU dispose de deux canaux d’alimentation qui alimentent le 160 V CC des baies vers deux convertisseurs d’alimentation CC-CC (DDCU) qui fournissent l’alimentation 124 V utilisée dans la station. Fin 2011, MBSU-1 a cessé de répondre aux commandes ou d’envoyer des données confirmant son état de santé. Tout en continuant à acheminer correctement l’alimentation, il était prévu qu’elle soit échangée lors de la prochaine EVA disponible. Un MBSU de rechange était déjà à bord, mais une EVA du 30 août 2012 n’a pas été achevée lorsqu’un boulon en cours de serrage pour terminer l’installation de l’unité de rechange s’est coincé avant que la connexion électrique ne soit sécurisée. ^[300]La perte de MBSU-1 a limité la station à 75% de sa capacité d’alimentation normale, nécessitant des limitations mineures dans les opérations normales jusqu’à ce que le problème puisse être résolu.

Le 5 septembre 2012, lors d’une deuxième EVA de six heures, les astronautes Sunita Williams et Akihiko Hoshide ont remplacé avec succès MBSU-1 et restauré l’ISS à 100% de puissance. ^[301]

Le 24 décembre 2013, les astronautes ont installé une nouvelle pompe à ammoniac pour le système de refroidissement de la station. Le système de refroidissement défectueux avait échoué plus tôt dans le mois, arrêtant de nombreuses expériences scientifiques de la station. Les astronautes ont dû braver un “mini blizzard” d’ammoniac lors de l’installation de la nouvelle pompe. Ce n’était que la deuxième sortie dans l’espace de la veille de Noël dans l’histoire de la NASA. ^[302]

Centres de contrôle de mission

The components of the ISS are operated and monitored by their respective space agencies at mission control centres across the globe, including RKA Mission Control Center, ATV Control Centre, JEM Control Center and HTV Control Center at Tsukuba Space Center, Christopher C. Kraft Jr. Mission Control Center, Payload Operations and Integration Center, Columbus Control Center and Mobile Servicing System Control.

Life aboard

Crew activities

Engineer Gregory Chamitoff peering out of a window STS-122 mission specialists working on robotic equipment in the US lab

Une journée typique pour l’équipage commence par un réveil à 06h00, suivi d’activités post-sommeil et d’une inspection matinale de la station. L’équipage prend ensuite le petit-déjeuner et participe à une conférence de planification quotidienne avec Mission Control avant de commencer le travail vers 08h10. Le premier exercice programmé de la journée suit, après quoi l’équipage continue le travail jusqu’à 13h05. Après une pause déjeuner d’une heure, l’après-midi consiste en plus d’exercice et de travail avant que l’équipage n’effectue ses activités de pré-sommeil à partir de 19h30, y compris le dîner et une conférence d’équipage. La période de sommeil programmée commence à 21h30. En général, l’équipage travaille dix heures par jour en semaine et cinq heures le samedi, le reste du temps étant libre pour se détendre ou rattraper le travail. ^[303]

The time zone used aboard the ISS is Coordinated Universal Time (UTC).^[304] The windows are covered during night hours to give the impression of darkness because the station experiences 16 sunrises and sunsets per day. During visiting Space Shuttle missions, the ISS crew mostly followed the shuttle’s Mission Elapsed Time (MET), which was a flexible time zone based on the launch time of the Space Shuttle mission.^{[305][306][307]}

The station provides crew quarters for each member of the expedition’s crew, with two “sleep stations” in the Zvezda, one in Nauka and four more installed in Harmony.^{[308][309][310][311]} The USOS quarters are private, approximately person-sized soundproof booths. The ROS crew quarters in Zvezda include a small window, but provide less ventilation and sound proofing. A crew member can sleep in a crew quarter in a tethered sleeping bag, listen to music, use a laptop, and store personal items in a large drawer or in nets attached to the module’s walls. The module also provides a reading lamp, a shelf and a desktop.^{[312][313][314]} Visiting crews have no allocated sleep module, and attach a sleeping bag to an available space on a wall. It is possible to sleep floating freely through the station, but this is generally avoided because of the possibility of bumping into sensitive equipment.^[315] It is important that crew accommodations be well ventilated; otherwise, astronauts can wake up oxygen-deprived and gasping for air, because a bubble of their own exhaled carbon dioxide has formed around their heads.^[312] During various station activities and crew rest times, the lights in the ISS can be dimmed, switched off, and colour temperatures adjusted.^[316][317]

Food and personal hygiene

The crews of Expedition 20 and STS-127 enjoy a meal inside Unity. Main dining desk in Node 1 Play media Fresh fruits and vegetables are grown in the ISS.

On the USOS, most of the food aboard is vacuum sealed in plastic bags; cans are rare because they are heavy and expensive to transport. Preserved food is not highly regarded by the crew and taste is reduced in Microgravity,^[312] so efforts are taken to make the food more palatable, including using more spices than in regular cooking. The crew looks forward to the arrival of any spacecraft from Earth as they bring fresh fruit and vegetables. Care is taken that foods do not create crumbs, and liquid condiments are preferred over solid to avoid contaminating station equipment. Each crew member has individual food packages and cooks them using the on-board galley. The galley features two food warmers, a refrigerator (added in November 2008), and a water dispenser that provides both heated and unheated water.^[313] Drinks are provided as dehydrated powder that is mixed with water before consumption.^[313][314] Drinks and soups are sipped from plastic bags with straws, while solid food is eaten with a knife and fork attached to a tray with magnets to prevent them from floating away. Any food that floats away, including crumbs, must be collected to prevent it from clogging the station’s air filters and other equipment.^[314]

Showers on space stations were introduced in the early 1970s on Skylab and Salyut 3.^{[318]: 139} By Salyut 6, in the early 1980s, the crew complained of the complexity of showering in space, which was a monthly activity.^[319] The ISS does not feature a shower; instead, crewmembers wash using a water jet and wet wipes, with soap dispensed from a toothpaste tube-like container. Crews are also provided with rinseless shampoo and edible toothpaste to save water.^[315][320]

There are two space toilets on the ISS, both of Russian design, located in Zvezda and Tranquility.^[313] These Waste and Hygiene Compartments use a fan-driven suction system similar to the Space Shuttle Waste Collection System. Astronauts first fasten themselves to the toilet seat, which is equipped with spring-loaded restraining bars to ensure a good seal.^[312] A lever operates a powerful fan and a suction hole slides open: the air stream carries the waste away. Solid waste is collected in individual bags which are stored in an aluminium container. Full containers are transferred to Progress spacecraft for disposal.^[313][321] Liquid waste is evacuated by a hose connected to the front of the toilet, with anatomically correct “urine funnel adapters” attached to the tube so that men and women can use the same toilet. The diverted urine is collected and transferred to the Water Recovery System, where it is recycled into drinking water.^[314] In 2021, the arrival of the Nauka module also brought a third toilet to the ISS.^[322]

The space toilet in the Zvezda module in the Russian segment The main toilet in the US Segment inside the Tranquility module * Both toilets are of Russian design

Crew health and safety

Overall

On 12 April 2019, NASA reported medical results from the Astronaut Twin Study. Astronaut Scott Kelly spent a year in space on the ISS, while his twin spent the year on Earth. Several long-lasting changes were observed, including those related to alterations in DNA and cognition, when one twin was compared with the other.^[323][324]

In November 2019, researchers reported that astronauts experienced serious blood flow and clot problems while on board the ISS, based on a six-month study of 11 healthy astronauts. The results may influence long-term spaceflight, including a mission to the planet Mars, according to the researchers.^[325][326]

Radiation Play media Video of the Aurora Australis, taken by the crew of Expedition 28 on an ascending pass from south of Madagascar to just north of Australia over the Indian Ocean

The ISS is partially protected from the space environment by Earth’s magnetic field. From an average distance of about 70,000 km (43,000 mi) from the Earth’s surface, depending on Solar activity, the magnetosphere begins to deflect solar wind around Earth and the space station. Solar flares are still a hazard to the crew, who may receive only a few minutes warning. In 2005, during the initial “proton storm” of an X-3 class solar flare, the crew of Expedition 10 took shelter in a more heavily shielded part of the ROS designed for this purpose.^[327][328]

Subatomic charged particles, primarily protons from cosmic rays and solar wind, are normally absorbed by Earth’s atmosphere. When they interact in sufficient quantity, their effect is visible to the naked eye in a phenomenon called an aurora. Outside Earth’s atmosphere, ISS crews are exposed to approximately one millisievert each day (about a year’s worth of natural exposure on Earth), resulting in a higher risk of cancer. Radiation can penetrate living tissue and damage the DNA and chromosomes of lymphocytes; being central to the immune system, any damage to these cells could contribute to the lower immunity experienced by astronauts. Radiation has also been linked to a higher incidence of cataracts in astronauts. Protective shielding and medications may lower the risks to an acceptable level.^[52]

Radiation levels on the ISS are about five times greater than those experienced by airline passengers and crew, as Earth’s electromagnetic field provides almost the same level of protection against solar and other types of radiation in low Earth orbit as in the stratosphere. For example, on a 12-hour flight, an airline passenger would experience 0.1 millisieverts of radiation, or a rate of 0.2 millisieverts per day; this is only one fifth the rate experienced by an astronaut in LEO. Additionally, airline passengers experience this level of radiation for a few hours of flight, while the ISS crew are exposed for their whole stay on board the station.^[329]

Stress Cosmonaut Nikolai Budarin at work inside the Zvezda service module crew quarters

There is considerable evidence that psychosocial stressors are among the most important impediments to optimal crew morale and performance.^[330] Cosmonaut Valery Ryumin wrote in his journal during a particularly difficult period on board the Salyut 6 space station: “All the conditions necessary for murder are met if you shut two men in a cabin measuring 18 feet by 20 [5.5 m × 6 m] and leave them together for two months.”

NASA’s interest in psychological stress caused by space travel, initially studied when their crewed missions began, was rekindled when astronauts joined cosmonauts on the Russian space station Mir. Common sources of stress in early US missions included maintaining high performance under public scrutiny and isolation from peers and family. The latter is still often a cause of stress on the ISS, such as when the mother of NASA astronaut Daniel Tani died in a car accident, and when Michael Fincke was forced to miss the birth of his second child.

A study of the longest spaceflight concluded that the first three weeks are a critical period where attention is adversely affected because of the demand to adjust to the extreme change of environment.^[331] ISS crew flights typically last about five to six months.

The ISS working environment includes further stress caused by living and working in cramped conditions with people from very different cultures who speak a different language. First-generation space stations had crews who spoke a single language; second- and third-generation stations have crew from many cultures who speak many languages. Astronauts must speak English and Russian, and knowing additional languages is even better.^[332]

Due to the lack of gravity, confusion often occurs. Even though there is no up and down in space, some crew members feel like they are oriented upside down. They may also have difficulty measuring distances. This can cause problems like getting lost inside the space station, pulling switches in the wrong direction or misjudging the speed of an approaching vehicle during docking.^[333]

Medical Astronaut Frank De Winne, attached to the TVIS treadmill with bungee cords aboard the ISS

The physiological effects of long-term weightlessness include muscle atrophy, deterioration of the skeleton (osteopenia), fluid redistribution, a slowing of the cardiovascular system, decreased production of red blood cells, balance disorders, and a weakening of the immune system. Lesser symptoms include loss of body mass, and puffiness of the face.^[52]

Sleep is regularly disturbed on the ISS because of mission demands, such as incoming or departing spacecraft. Sound levels in the station are unavoidably high. The atmosphere is unable to thermosiphon naturally, so fans are required at all times to process the air which would stagnate in the freefall (zero-G) environment.

To prevent some of the adverse effects on the body, the station is equipped with: two TVIS treadmills (including the COLBERT); the ARED (Advanced Resistive Exercise Device), which enables various weightlifting exercises that add muscle without raising (or compensating for) the astronauts’ reduced bone density;^[334] and a stationary bicycle. Each astronaut spends at least two hours per day exercising on the equipment.^[312][313] Astronauts use bungee cords to strap themselves to the treadmill.^[335][336]

Microbiological environmental hazards

Hazardous moulds that can foul air and water filters may develop aboard space stations. They can produce acids that degrade metal, glass, and rubber. They can also be harmful to the crew’s health. Microbiological hazards have led to a development of the LOCAD-PTS which identifies common bacteria and moulds faster than standard methods of culturing, which may require a sample to be sent back to Earth.^[337] Researchers in 2018 reported, after detecting the presence of five Enterobacter bugandensis bacterial strains on the ISS (none of which are pathogenic to humans), that microorganisms on the ISS should be carefully monitored to continue assuring a medically healthy environment for astronauts.^[338][339]

Contamination on space stations can be prevented by reduced humidity, and by using paint that contains mould-killing chemicals, as well as the use of antiseptic solutions. All materials used in the ISS are tested for resistance against fungi.^[340]

In April 2019, NASA reported that a comprehensive study had been conducted into the microorganisms and fungi present on the ISS. The results may be useful in improving the health and safety conditions for astronauts.^[341][342]

Noise

Space flight is not inherently quiet, with noise levels exceeding acoustic standards as far back as the Apollo missions.^[343][344] For this reason, NASA and the International Space Station international partners have developed noise control and hearing loss prevention goals as part of the health program for crew members. Specifically, these goals have been the primary focus of the ISS Multilateral Medical Operations Panel (MMOP) Acoustics Subgroup since the first days of ISS assembly and operations.^[345][346] The effort includes contributions from acoustical engineers, audiologists, industrial hygienists, and physicians who comprise the subgroup’s membership from NASA, Roscosmos, the European Space Agency (ESA), the Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA), and the Canadian Space Agency (CSA).

When compared to terrestrial environments, the noise levels incurred by astronauts and cosmonauts on the ISS may seem insignificant and typically occur at levels that would not be of major concern to the Occupational Safety and Health Administration – rarely reaching 85 dBA. But crew members are exposed to these levels 24 hours a day, seven days a week, with current missions averaging six months in duration. These levels of noise also impose risks to crew health and performance in the form of sleep interference and communication, as well as reduced alarm audibility.

Over the 19 plus year history of the ISS, significant efforts have been put forth to limit and reduce noise levels on the ISS. During design and pre-flight activities, members of the Acoustic Subgroup have written acoustic limits and verification requirements, consulted to design and choose quietest available payloads, and then conducted acoustic verification tests prior to launch.^{[345]: 5.7.3} During spaceflights, the Acoustics Subgroup has assessed each ISS module’s in flight sound levels, produced by a large number of vehicle and science experiment noise sources, to assure compliance with strict acoustic standards. The acoustic environment on ISS changed when additional modules were added during its construction, and as additional spacecraft arrive at the ISS. The Acoustics Subgroup has responded to this dynamic operations schedule by successfully designing and employing acoustic covers, absorptive materials, noise barriers, and vibration isolators to reduce noise levels. Moreover, when pumps, fans, and ventilation systems age and show increased noise levels, this Acoustics Subgroup has guided ISS managers to replace the older, noisier instruments with quiet fan and pump technologies, significantly reducing ambient noise levels.

NASA has adopted most-conservative damage risk criteria (based on recommendations from the National Institute for Occupational Safety and Health and the World Health Organization), in order to protect all crew members. The MMOP Acoustics Subgroup has adjusted its approach to managing noise risks in this unique environment by applying, or modifying, terrestrial approaches for hearing loss prevention to set these conservative limits. One innovative approach has been NASA’s Noise Exposure Estimation Tool (NEET), in which noise exposures are calculated in a task-based approach to determine the need for hearing protection devices (HPDs). Guidance for use of HPDs, either mandatory use or recommended, is then documented in the Noise Hazard Inventory, and posted for crew reference during their missions. The Acoustics Subgroup also tracks spacecraft noise exceedances, applies engineering controls, and recommends hearing protective devices to reduce crew noise exposures. Finally, hearing thresholds are monitored on-orbit, during missions.

There have been no persistent mission-related hearing threshold shifts among US Orbital Segment crewmembers (JAXA, CSA, ESA, NASA) during what is approaching 20 years of ISS mission operations, or nearly 175,000 work hours. In 2020, the MMOP Acoustics Subgroup received the Safe-In-Sound Award for Innovation for their combined efforts to mitigate any health effects of noise.^[347]

Fire and toxic gases

An onboard fire or a toxic gas leak are other potential hazards. Ammonia is used in the external radiators of the station and could potentially leak into the pressurised modules.^[348]

Orbit

Altitude and orbital inclination

Graph showing the changing altitude of the ISS from November 1998 until November 2018 Animation of ISS orbit from 14 September 2018 to 14 November 2018. Earth is not shown.

The ISS is currently maintained in a nearly circular orbit with a minimum mean altitude of 370 km (230 mi) and a maximum of 460 km (290 mi),^[349] in the centre of the thermosphere, at an inclination of 51.6 degrees to Earth’s equator with an eccentricity of 0.007. This orbit was selected because it is the lowest inclination that can be directly reached by Russian Soyuz and Progress spacecraft launched from Baikonur Cosmodrome at 46° N latitude without overflying China or dropping spent rocket stages in inhabited areas.^[350][351] It travels at an average speed of 28,000 kilometres per hour (17,000 mph), and completes 15.5 orbits per day (93 minutes per orbit).^[2][18] The station’s altitude was allowed to fall around the time of each NASA shuttle flight to permit heavier loads to be transferred to the station. After the retirement of the shuttle, the nominal orbit of the space station was raised in altitude (from about 350 km to about 400 km).^[352][353] Other, more frequent supply spacecraft do not require this adjustment as they are substantially higher performance vehicles.^[37][354]

Atmospheric drag reduces the altitude by about 2 km a month on average. Orbital boosting can be performed by the station’s two main engines on the Zvezda service module, or Russian or European spacecraft docked to Zvezda‘s aft port. The Automated Transfer Vehicle is constructed with the possibility of adding a second docking port to its aft end, allowing other craft to dock and boost the station. It takes approximately two orbits (three hours) for the boost to a higher altitude to be completed.^[354] Maintaining ISS altitude uses about 7.5 tonnes of chemical fuel per annum^[355] at an annual cost of about $210 million.^[356]

Orbits of the ISS, shown in April 2013

The Russian Orbital Segment contains the Data Management System, which handles Guidance, Navigation and Control (ROS GNC) for the entire station.^[357] Initially, Zarya, the first module of the station, controlled the station until a short time after the Russian service module Zvezda docked and was transferred control. Zvezda contains the ESA built DMS-R Data Management System.^[358] Using two fault-tolerant computers (FTC), Zvezda computes the station’s position and orbital trajectory using redundant Earth horizon sensors, Solar horizon sensors as well as Sun and star trackers. The FTCs each contain three identical processing units working in parallel and provide advanced fault-masking by majority voting.

Orientation

Zvezda uses gyroscopes (reaction wheels) and thrusters to turn itself around. Gyroscopes do not require propellant; instead they use electricity to ‘store’ momentum in flywheels by turning in the opposite direction to the station’s movement. The USOS has its own computer-controlled gyroscopes to handle its extra mass. When gyroscopes ‘saturate’, thrusters are used to cancel out the stored momentum. In February 2005, during Expedition 10, an incorrect command was sent to the station’s computer, using about 14 kilograms of propellant before the fault was noticed and fixed. When attitude control computers in the ROS and USOS fail to communicate properly, this can result in a rare ‘force fight’ where the ROS GNC computer must ignore the USOS counterpart, which itself has no thrusters.^{[359][360][361]}

Docked spacecraft can also be used to maintain station attitude, such as for troubleshooting or during the installation of the S3/S4 truss, which provides electrical power and data interfaces for the station’s electronics.^[362]

Orbital debris threats

The low altitudes at which the ISS orbits are also home to a variety of space debris,^[363] including spent rocket stages, defunct satellites, explosion fragments (including materials from anti-satellite weapon tests), paint flakes, slag from solid rocket motors, and coolant released by US-A nuclear-powered satellites. These objects, in addition to natural micrometeoroids,^[364] are a significant threat. Objects large enough to destroy the station can be tracked, and are not as dangerous as smaller debris.^[365][366] Objects too small to be detected by optical and radar instruments, from approximately 1 cm down to microscopic size, number in the trillions. Despite their small size, some of these objects are a threat because of their kinetic energy and direction in relation to the station. Spacewalking crew in spacesuits are also at risk of suit damage and consequent exposure to vacuum.^[367]

Ballistic panels, also called micrometeorite shielding, are incorporated into the station to protect pressurised sections and critical systems. The type and thickness of these panels depend on their predicted exposure to damage. The station’s shields and structure have different designs on the ROS and the USOS. On the USOS, Whipple Shields are used. The US segment modules consist of an inner layer made from 1.5–5.0 cm-thick (0.59–1.97 in) aluminium, a 10 cm-thick (3.9 in) intermediate layers of Kevlar and Nextel (a ceramic fabric),^[368] and an outer layer of stainless steel, which causes objects to shatter into a cloud before hitting the hull, thereby spreading the energy of impact. On the ROS, a carbon fibre reinforced polymer honeycomb screen is spaced from the hull, an aluminium honeycomb screen is spaced from that, with a screen-vacuum thermal insulation covering, and glass cloth over the top.^[369]

Space debris is tracked remotely from the ground, and the station crew can be notified.^[370] If necessary, thrusters on the Russian Orbital Segment can alter the station’s orbital altitude, avoiding the debris. These Debris Avoidance Manoeuvres (DAMs) are not uncommon, taking place if computational models show the debris will approach within a certain threat distance. Ten DAMs had been performed by the end of 2009.^{[371][372][373]} Usually, an increase in orbital velocity of the order of 1 m/s is used to raise the orbit by one or two kilometres. If necessary, the altitude can also be lowered, although such a manoeuvre wastes propellant.^[372][374] If a threat from orbital debris is identified too late for a DAM to be safely conducted, the station crew close all the hatches aboard the station and retreat into their Soyuz spacecraft in order to be able to evacuate in the event the station was seriously damaged by the debris. This partial station evacuation has occurred on 13 March 2009, 28 June 2011, 24 March 2012 and 16 June 2015.^[375][376]

In November 2021, a debris cloud from the destruction of Kosmos 1408 by an anti-satellite weapons test threatened the ISS, leading to the announcement of a yellow alert, leading to crew sheltering in the crew capsules.^[377] A couple of weeks later, it had to perform an unscheduled maneuver to drop the station by 310 meters to avoid a collision with hazardous space debris.^[378]

• A 7-gram object (shown in centre) shot at 7 km/s (23,000 ft/s), the orbital velocity of the ISS, made this 15 cm (5.9 in) crater in a solid block of aluminium.

• Radar-trackable objects, including debris, with distinct ring of geostationary satellites

• Example of risk management: A NASA model showing areas at high risk from impact for the International Space Station.

Sightings from Earth

Naked-eye visibility

The ISS is visible to the naked eye as a slow-moving, bright white dot because of reflected sunlight, and can be seen in the hours after sunset and before sunrise, when the station remains sunlit but the ground and sky are dark.^[379] The ISS takes about 10 minutes to pass from one horizon to another, and will only be visible part of that time because of moving into or out of the Earth’s shadow. Because of the size of its reflective surface area, the ISS is the brightest artificial object in the sky (excluding other satellite flares), with an approximate maximum magnitude of −4 when overhead (similar to Venus). The ISS, like many satellites including the Iridium constellation, can also produce flares of up to 16 times the brightness of Venus as sunlight glints off reflective surfaces.^[380][381] The ISS is also visible in broad daylight, albeit with a great deal more difficulty.

Tools are provided by a number of websites such as Heavens-Above (see Live viewing below) as well as smartphone applications that use orbital data and the observer’s longitude and latitude to indicate when the ISS will be visible (weather permitting), where the station will appear to rise, the altitude above the horizon it will reach and the duration of the pass before the station disappears either by setting below the horizon or entering into Earth’s shadow.^{[382][383][384][385]}

In November 2012 NASA launched its “Spot the Station” service, which sends people text and email alerts when the station is due to fly above their town.^[386] The station is visible from 95% of the inhabited land on Earth, but is not visible from extreme northern or southern latitudes.^[350]

Under specific conditions, the ISS can be observed at night on five consecutive orbits. Those conditions are 1) a mid-latitude observer location, 2) near the time of the solstice with 3) the ISS passing in the direction of the pole from the observer near midnight local time. The three photos show the first, middle and last of the five passes on 5–6 June 2014.

• Skytrack long duration exposure of the ISS

• The ISS on its first pass of the night passing nearly overhead shortly after sunset in June 2014

• The ISS passing north on its third pass of the night near local midnight in June 2014

• The ISS passing west on its fifth pass of the night before sunrise in June 2014

Astrophotography The ISS and HTV photographed from Earth by Ralf Vandebergh

Using a telescope-mounted camera to photograph the station is a popular hobby for astronomers,^[387] while using a mounted camera to photograph the Earth and stars is a popular hobby for crew.^[388] The use of a telescope or binoculars allows viewing of the ISS during daylight hours.^[389]

Composite of six photos of the ISS transiting the gibbous Moon

Some amateur astronomers also use telescopic lenses to photograph the ISS while it transits the Sun, sometimes doing so during an eclipse (and so the Sun, Moon, and ISS are all positioned approximately in a single line). One example is during the 21 August solar eclipse, where at one location in Wyoming, images of the ISS were captured during the eclipse.^[390] Similar images were captured by NASA from a location in Washington.

Parisian engineer and astrophotographer Thierry Legault, known for his photos of spaceships transiting the Sun, travelled to Oman in 2011 to photograph the Sun, Moon and space station all lined up.^[391] Legault, who received the Marius Jacquemetton award from the Société astronomique de France in 1999, and other hobbyists, use websites that predict when the ISS will transit the Sun or Moon and from what location those passes will be visible.

International co-operation

A Commemorative Plaque honouring Space Station Intergovernmental Agreement signed on 28 January 1998

Involving five space programs and fifteen countries,^[392] the International Space Station is the most politically and legally complex space exploration programme in history.^[393] The 1998 Space Station Intergovernmental Agreement sets forth the primary framework for international cooperation among the parties. A series of subsequent agreements govern other aspects of the station, ranging from jurisdictional issues to a code of conduct among visiting astronauts.^[394]

Following the 2022 Russian invasion of Ukraine, continued cooperation between Russia and other countries on the International Space Station has been put into question. British Prime Minister Boris Johnson commented on the current status of cooperation, saying “I have been broadly in favour of continuing artistic and scientific collaboration, but in the current circumstances it’s hard to see how even those can continue as normal.”^[395] On the same day, Roscosmos Director General Dmitry Rogozin insinuated that Russian withdrawal could cause the International Space Station to de-orbit due to lack of reboost capabilities, writing in a series of tweets, “If you block cooperation with us, who will save the ISS from an unguided de-orbit to impact on the territory of the US or Europe? There’s also the chance of impact of the 500-ton construction in India or China. Do you want to threaten them with such a prospect? The ISS doesn’t fly over Russia, so all the risk is yours. Are you ready for it?”^[396] Rozogin later tweeted that normal relations between ISS partners could only be restored once sanctions have been lifted, and indicated that Roscosmos would submit proposals to the Russian government on ending cooperation.^[397] NASA stated that, if necessary, US corporation Northrop Grumman has offered a reboost capability that would keep the ISS in orbit.^[398]

Participating countries

• Brazil (1997–2007)
• Canada
• European Space Agency
  • Belgium
  • Denmark
  • France
  • Germany
  • Italy
  • Netherlands
  • Norway
  • Spain
  • Sweden
  • Switzerland
  • United Kingdom
• Japan
• Russia
• United States

End of mission

Many ISS resupply spacecraft have already undergone atmospheric re-entry, such as Jules Verne ATV

According to the Outer Space Treaty, the United States and Russia are legally responsible for all modules they have launched.^[399] Several possible disposal options were considered: Natural orbital decay with random reentry (as with Skylab), boosting the station to a higher altitude (which would delay reentry), and a controlled targeted de-orbit to a remote ocean area.^[400] In late 2010, the preferred plan was to use a slightly modified Progress spacecraft to de-orbit the ISS.^[401] This plan was seen as the simplest, cheapest and with the highest margin of safety^[clarify].^[401]

OPSEK was previously intended to be constructed of modules from the Russian Orbital Segment after the ISS is decommissioned. The modules under consideration for removal from the current ISS included the Multipurpose Laboratory Module (Nauka), launched in July 2021, and the other new Russian modules that are proposed to be attached to Nauka. These newly launched modules would still be well within their useful lives in 2024.^[402]

At the end of 2011, the Exploration Gateway Platform concept also proposed using leftover USOS hardware and Zvezda 2 as a refuelling depot and service station located at one of the Earth-Moon Lagrange points. However, the entire USOS was not designed for disassembly and will be discarded.^[403]

In February 2015, Roscosmos announced that it would remain a part of the ISS programme until 2024.^[19] Nine months earlier – in response to US sanctions against Russia over the annexation of Crimea – Russian Deputy Prime Minister Dmitry Rogozin had stated that Russia would reject a US request to prolong the orbiting station’s use beyond 2020, and would only supply rocket engines to the US for non-military satellite launches.^[404]

On 28 March 2015, Russian sources announced that Roscosmos and NASA had agreed to collaborate on the development of a replacement for the current ISS.^[405] Igor Komarov, the head of Russia’s Roscosmos, made the announcement with NASA administrator Charles Bolden at his side.^[406] In a statement provided to SpaceNews on 28 March, NASA spokesman David Weaver said the agency appreciated the Russian commitment to extending the ISS, but did not confirm any plans for a future space station.^[407]

On 30 September 2015, Boeing’s contract with NASA as prime contractor for the ISS was extended to 30 September 2020. Part of Boeing’s services under the contract will relate to extending the station’s primary structural hardware past 2020 to the end of 2028.^[408]

There have also been suggestions that the station could be converted to commercial operations after it is retired by government entities.^[409]

In July 2018, the Space Frontier Act of 2018 was intended to extend operations of the ISS to 2030. This bill was unanimously approved in the Senate, but failed to pass in the U.S. House.^[410][411] In September 2018, the Leading Human Spaceflight Act was introduced with the intent to extend operations of the ISS to 2030, and was confirmed in December 2018.^{[24][25][412]}

In January 2022, NASA announced a planned date of January 2031 to de-orbit the ISS and direct any remnants into a remote area of the South Pacific Ocean.^[413]

Cost

The ISS has been described as the most expensive single item ever constructed.^[414] As of 2010, the total cost was US$150 billion. This includes NASA’s budget of $58.7 billion ($89.73 billion in 2021 dollars) for the station from 1985 to 2015, Russia’s $12 billion, Europe’s $5 billion, Japan’s $5 billion, Canada’s $2 billion, and the cost of 36 shuttle flights to build the station, estimated at $1.4 billion each, or $50.4 billion in total. Assuming 20,000 person-days of use from 2000 to 2015 by two- to six-person crews, each person-day would cost $7.5 million, less than half the inflation-adjusted $19.6 million ($5.5 million before inflation) per person-day of Skylab.^[415]

In film

Beside numerous documentaries such as the IMAX documentaries Space Station 3D from 2002,^[416] or A Beautiful Planet from 2016,^[417] the ISS is subject of feature films such as The Day After Tomorrow (2004),^[418] Life (2017),^[419] Love (2011),^[420] or – together with the Chinese station Tiangong space station – in Gravity (2013).^[421]

See also

• A Beautiful Planet – 2016 IMAX documentary film showing scenes of Earth, as well as astronaut life aboard the ISS
• Center for the Advancement of Science in Space – operates the US National Laboratory on the ISS
• List of commanders of the International Space Station
• List of space stations
• List of spacecraft deployed from the International Space Station
• Science diplomacy
• Space Station 3D – 2002 Canadian documentary

Notes

1. ^ Temporary docking adapter used till Prichal module arrival
2. ^ “Zarya” can have a lot of meanings: “daybreak”, “dawn” (in the morning) or “afterglow”, “evening glow”, “sunset” (in the evening). But usually it means “dawn”.
3. ^ temporary docking adapter is the grey ring surrounding the docking probe of Progress MS 17
4. ^ The port had the temporary docking adapter before the SSVP-M or “Hybrid” standard, consisting of the traditional SSVP probe‐and‐drogue soft-dock mechanism and an APAS-95 hard-dock collar before Prichal arrival
5. ^ Privately funded travellers who have objected to the term include Dennis Tito, the first such traveller,^[243] Mark Shuttleworth, founder of Ubuntu,^[244] Gregory Olsen and Richard Garriott.^[245][246] Canadian astronaut Bob Thirsk said the term does not seem appropriate, referring to his crewmate, Guy Laliberté, founder of Cirque du Soleil.^[247] Anousheh Ansari denied being a tourist^[248] and took offence at the term.^[249]
6. ^ ESA director Jörg Feustel-Büechl said in 2001 that Russia had no right to send ‘amateurs’ to the ISS. A ‘stand-off’ occurred at the Johnson Space Center between Commander Talgat Musabayev and NASA manager Robert Cabana who refused to train Dennis Tito, a member of Musabayev’s crew along with Yuri Baturin. Musabayev argued that Tito had trained 700 hours in the last year and was as qualified as any NASA astronaut, and refused to allow his crew to be trained on the USOS without Tito. Cabana would not allow training to begin, and the commander returned with his crew to their hotel.
7. ^ This relocation will happen since SpaceX CRS-25 needs to dock to zenit port for IROSA delivery (Mobile Servicing System or Canadarm-2 cannot reach the trunk of a dragon docked to forward port to extract or place something in it.)

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Further reading

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• O’Sullivan, John. European Missions to the International Space Station: 2013 to 2019 (Springer Nature, 2020).
• Ruttley, Tara M., Julie A. Robinson, and William H. Gerstenmaier. “The International Space Station: Collaboration, Utilization, and Commercialization.” Social Science Quarterly 98.4 (2017): 1160–1174. online

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• Johnson Space Center image gallery at Flickr.com
• ISS tour with Sunita Williams by NASA at YouTube.com
• Journey to the ISS by ESA at YouTube.com
• The Future of Hope, Kibō module documentary by JAXA at YouTube.com
• Les vidéos compilées de Seán Doran sur la photographie orbitale de l’ISS : Orbit – Remastered , Orbit : Uncut ; The Four Seasons , Nocturne – Earth at Night , Earthbound , The Pearl (voir l’ album Flickr pour en savoir plus)

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