נכון לפברואר 2011, התחנה מורכבת מ־15 יחידות מדוחסות אוויר, אספקת הכוח לתחנה מתבצעת על ידי 16 לוחות סולריים המותקנים על התומכות החיצוניות ועוד 4 לוחות קטנים יותר המותקנים על היחידות הרוסיות. התחנה נמצאת במסלול שבין 278 ק"מ עד 460 ק"מ, במהירות ממוצעת של 27,743.8 קמ"ש ומשלימה 15.7 הקפות סביב כדור הארץ ביממה.
תפעול תחנת החלל הבין־לאומית נעשה על ידי חמש סוכנויות החלל
בו־זמנית באמצעות מרכזי שליטה ובקרה הנמצאים בכדור הארץ. הבעלות וזכויות השימוש בתחנה נקבעו בשורה של הסכמים וחוזים הנותנים לתאגיד החלל הפדרלי של רוסיה בעלות מלאה על היחידות שלה, בעוד שאר התחנה נמצאת בבעלות משותפת של ארבע הסוכנויות האחרות. עלות התחנה כולה מוערכת בכ־100 מיליארד אירו והיא נחשבת למבנה היקר ביותר שנוצר אי פעם. לתחנה נשלחת בקביעות אספקה באמצעות חלליות מספר פעמים בשנה, בעבר על ידי מעבורות החלל האמריקאיות, וחלליות ATV האירופאיות, וכיום (2017) באמצעות חלליות סויוז ופרוגרס הרוסיות, חללית קואונוטורי (HTV) היפנית, וכן החלליות הפרטיות דרגון וסיגנוס. לאורך השנים ביקרו בה אסטרונאוטים וקוסמונאוטים מ־15 אומות שונות.
נכון לעשור השני של המאה ה־21, התחנה מאוישת בצוותים ומשלחות של אסטרונאוטים וקוסמונאוטים המונים בסביבות 6 אנשים ומחזיקה בשיא הנוכחות האנושית הרציפה הארוכה ביותר בחלל, עם פעילות אנושית רציפה מה־31 באוקטובר 2000.
נכון לדצמבר 2021, מניין כלל האסטרונאוטים שביקרו בתחנת החלל הבין־לאומית, מכל הלאומים, צוות ומבקרים, עומד על 251.
משימות התחנה.
תחנת החלל הבין־לאומית ראויה למגורי אדם. התחנה מציעה תנאים טובים יותר לשהייה ממושכת בחלל יחסית למעבורות החלל, ולכן מאפשרת את ניהולם של ניסויים מדעיים ממושכים ומשמשת כמעבדת מחקר. צוותי התחנה מנהלים מחקרים בתחומי המדע השונים כגון: ביולוגיה, כימיה, רפואה, פיזיולוגיה ופיזיקה, כמו כן מתקיימות בה תצפיות אסטרונומיות ומטאורולוגיות. בנוסף, התחנה מספקת סביבה ייחודית לניסויים במערכות חלל הנדרשות לטיסות לירח ולמסעות ארוכים כמו מסע למאדים. הנוכחות הקבועה של הצוות בתחנה משפרת את היכולת לנטר, לתקן ולהחליף ניסויים ומרכיבים בניסויים בתחנה. למדענים על כדור הארץ יש גישה מהירה למידע שנצבר בידי צוותי התחנה והם יכולים לשנות, להתאים מחדש ולשלוח ניסויים חדשים. איוש התחנה מאפשר יתרון משמעותי בביצוע ניסויים ביחס לניסויים הנערכים בחלליות לא מאוישות.
הצוותים נשלחים למספר חודשי שהות בתחנה במהלכם הם עורכים ניסויים מדעיים מדי יום (כ־160 שעות אדם שבועיות מוקדשות לניסויים אלו). כך לדוגמה, בסיכום המשלחת ה־15 ששהתה בתחנה, בוצעו 138 ניסויים מדעיים שונים. ממצאים ותגליות מדעיות של התחנה מפורסמים מדי חודש.
כמו כן התחנה מאפשרת ביצוע ניסויים במערכות קיום חיים במערכות תחזוקה – מערכות הנדרשות למסעות ממושכים בחלל. ניסויים אלה מאפשרים שיפור והגדלת היכולות של חלליות העתיד.
חלק ממשימות הצוותים מיועדות למטרות חינוך ושיתוף פעולה בין־לאומי. הצוות נותן הזדמנויות לסטודנטים בכדור הארץ לבנות ניסויים ולבצעם בתחנת החלל, ובכך התחנה מעודדת שיתוף פעולה בחלל בקרב אומות שונות.
מחקר מדעי.
תחנת החלל הבין־לאומית תומכת בצורך לעריכת ניסויים שבהם נדרש אחד או יותר מהתנאים הקיצוניים השרויים בה. התחומים המדעיים העיקריים הם השפעות חוסר המשקל בטווח הארוך, רפואה בחלל, מדעי החיים, מדעים פיזיקליים, אסטרונומיה ומטאורולוגיה. חוק ההרשאה של נאס"א 2005, יעד את החלקים האמריקאים בתחנה למעבדה רב לאומית במטרה להרחיב את השימוש בתחנת החלל לסוכנויות חלל נוספות ולמגזר הפרטי.
תחומי מחקר ועניין נוספים הם השפעות המיקרו־כבידה על תהליכי בעירה, הגדלת יעילות השריפה ושליטה בכמות הפליטות והמזהמים. ממצאים אלו משפרים את המידע על הפקת אנרגיה, ומגדילים את התועלת הסביבתית והכלכלית. תוכניות עתידיות של החוקרים הן לחקור אירוסילים, את שכבת האוזון, אדי מים ותחמוצות הנמצאות באטמוספירת כדור הארץ וכמו כן, מחקרים בקרינה קוסמית, אבק קוסמי, אנטי חומר והחומר האפל ביקום.
היסטוריה.
ברית המועצות הייתה הראשונה לשגר לחלל תחנה מאוישת – סאליוט 1 בשנת 1971. תחנות נוספות מסדרת סאליוט היו גדולות ומתוחכמות יותר, והשיא היה בשנת 1986, כששוגרה לחלל "תחנת החלל מיר". תחנה זו הייתה התחנה הקבועה הראשונה בחלל, וכללה שבע יחידות נפרדות שמשקלן הכולל למעלה מ־90 טונות. לעומתה התחנה הבין־לאומית גדולה פי חמישה.
תחנת החלל האמריקאית הראשונה, סקיילאב, שוגרה בשנת 1973. התחנה הייתה בשימוש רק תשעה חודשים, שבמהלכם שהו בה צוותים לתקופות שונות, של עד 84 ימים. בשנת 1984 העלה הנשיא ארצות הברית רונלד רייגן, לראשונה, את ההצעה לבנות תחנה בין־לאומית שארצות הברית תעמוד בראשה. שם התחנה היה אמור להיות "פרידום" (Freedom, "חירות").
תכנון התחנה נבע מהצורך של האמריקאים לתת מענה לתחנת החלל סאליוט ותחנת החלל מיר הסובייטיות.
תוכנית תחנת החלל פרידום בוטלה עם נפילת ברית המועצות וסיום המלחמה הקרה. סיום המרוץ לחלל עודד את ארצות הברית לחבור עם סוכנויות חלל אחרות בעולם בתחילת שנות ה־90, ולהוציא את הפרויקט לפועל.
הפרויקט לראשונה בשנת 1993 ונקרא "תחנת החלל אלפא" (Space Station Alpha). התחנה תוכננה כדי לענות על שלל הדרישות של כל סוכנויות החלל המשתתפות בפרויקט.
בניית התחנה סבלה מעיכובים רבים, טכניים ותקציביים כאחד. התקציב עודכן מספר פעמים באופן משמעותי וגרר אחריו שינויים רבים בתכנון התחנה כולה. עלות בניית התחנה עלתה באופן משמעותי על התחזיות המוקדמות. סוכנות החלל האירופאית העריכה שהפרויקט, מתחילת התכנון בשנות השמונים עד סיום הבנייה בשנת 2011 יעלה כ־100 מיליארד אירו.
בניית תחנת החלל.
הרכבת תחנת החלל הבין־לאומית החלה ב־20 בנובמבר 1998. הרכבת מרבית חלקי התחנה בוצעה על ידי אסטרונאוטים במשך יותר מ־973 שעות של פעילות חוץ רכבית (כ־155 הליכות חלל). 127 מהליכות חלל אלו יצאו מתוך תחנת החלל עצמה ושאר 28 הליכות חלל יצאו מסיפונן של מעבורות החלל.
הרכיב הראשון של התחנה, זאריה, שוגר ב־20 בנובמבר 1998 על גבי טיל פרוטון רוסי ושבועיים לאחר מכן חובר לזאריה הרכיב יוניטי, שהגיע בתא המטען של מעבורת החלל אנדוור במסגרת משימת STS-88. שני רכיבים אלו היוו את ליבת התחנה. זו נשארה לא מאוישת במשך השנה וחצי שלאחר חיבורן. ביולי 2000 שוגרה היחידה הרוסית "זבזדה", ואיפשרה לראשונה לאייש את התחנה בצוות שמנה לכל היותר 3 אסטרונאוטים וקוסמונאוטים. המשלחת המאוישת הראשונה הגיעה רק בנובמבר 2000 בחללית סויוז TM-31, בין שתי טיסות המעבורת STS-92 ו־STS-97. שתי משימות אלו הביאו עימן את התומכות, שאיפשרו התקנה של רכיבים שסיפקו באופן ראשוני את היכולת לתקשר עם כדור הארץ ולקבל הנחיות ממנו, הארקה חשמלית (ב־Z1) ואספקת כוח לתחנה באמצעות מערך לוחות סולריים (על תומכות P6).
במהלך השנתיים הבאות, המשיכה תחנת החלל להתרחב – כשמשגר סויוז מעלה אליה את Pirs – חלק המאפשר עגינה לחלליות סויוז ופרוגרס הרוסיות, ומעבורות החלל דיסקברי, אטלנטיס, ואנדוור מביאות עימן את יחידת המעבדה "דסטיני", ואת מנעל האוויר קווסט – המאפשר לבצע הליכות חלל באמצעות שני סוגי חליפות החלל שבשימוש על גבי תחנת החלל הבין־לאומית (לפני הוספת התא לתחנה ניתן היה לבצע בה הליכות חלל רק בשימוש חליפת החלל הרוסית אורלן מהיחידה הרוסית זבזדה, כאשר השימוש בחליפת החלל האמריקאית EMU היה אפשרי רק כאשר עגנה בתחנה מעבורת חלל), הזרוע הרובוטית של התחנה קנדארם 2 ומספר תומכות נוספות.
הגדלת התחנה והבאת הרכיבים אליה התנהלה לפי לוחות הזמנים שנקבעו, אולם הופסקה בשנת 2003 בעקבות אסון מעבורת החלל קולומביה במשימת STS-107. עם ממצאי החקירה, הוחלט על הפסקת טיסות מעבורות החלל לאלתר, ובכך נפגעה בניית התחנה עד שיגור הדיסקברי למשימת STS-114 בשנת 2005.
חידוש ההרכבה החל רק במשימת STS-115 על ידי מעבורת החלל אטלנטיס שהביאה עימה את המערך הסולרי השני לתחנה. תומכות נוספות ומערך הלוחות הסולאריים השלישי הורכבו במשימות STS-117, STS-116 ו־STS-118. הגדלת המערך הסולארי, הגדילה את אספקת הכוח לתחנה, ואיפשרה את הרכבת והפעלת יחידת "הרמוני", יחידת המחקר האירופאית "קולומבוס", ואת היחידה היפנית הראשונה – "קיבו".
במרץ 2009, במשימת STS-119 הושלמה בניית התומכות והתקנת מערך הלוחות הסולרים האחרון (הרביעי במספר). ביולי 2009, במשימת STS-127, הותקנה היחידה היפנית השנייה ולאחריה היחידה הרוסית "פויסיק".
בפברואר 2010, במשימת STS-130, הגיעה "טרנקוויליטי" לצד הקופולה במטען מעבורת החלל אנדוור. במאי 2010 הגיע החלק הרוסי, רסבה, עם מעבורת החלל אטלנטיס במשימת STS-132. בפברואר 2011, במשימת STS-133, משימתה האחרונה של מעבורת החלל דיסקברי, הותקנה היחידה הלוגיסטית הרב תכליתית – "לאונרדו".
נכון למרץ 2022, התחנה מורכבת מ־15 יחידות מדוחסות ומערך תומכות מושלם.
נכון למרץ 2022, יחידת המעבדה הרב תכליתית הרוסית – "נאוקה" (Nauka, ברוסית Нау́ка), ומספר חלקים נוספים וביניהם "הזרוע הרובוטית האירופית" (European Robotic Arm - ERA) לתחזוק החלקים הרוסיים, הם הרכיב החדש ביותר בתחנה לאחר שהמודול נאוקה שוגר ביולי 2021, אז הסתיימה סופית בניית התחנה. מסת התחנה לאחר השלמתה הוא 400 טון.
יחידות מדוחסות אוויר.