สถานีอวกาศนานาชาติ

สถานีอวกาศนานาชาติ(อังกฤษ:International Space Station, ISS,รัสเซีย:Междунаро́дная косми́ческая ста́нция,МКС,ฝรั่งเศส:Station spatiale internationale,SSI) เป็นห้องทดลองและสถานอำนวยความสะดวกสำหรับงานค้นคว้าวิจัยในระดับนานาชาติซึ่งถูกประกอบขึ้นในวงโคจรต่ำของโลกการก่อสร้างเริ่มต้นขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1998 และมีแผนดำเนินการเสร็จสิ้นในปี ค.ศ. 2012 ขณะที่การปฏิบัติการจะดำเนินต่อไปอย่างน้อยจนถึงปี ค.ศ. 2020 หรืออาจเป็นไปได้ถึงปี ค.ศ. 2028เราสามารถมองเห็นสถานีอวกาศนานาชาติได้ด้วยตาเปล่าจากพื้นโลกเนื่องจากสถานีอวกาศแห่งนี้เป็นสิ่งก่อสร้างที่ใหญ่ที่สุดที่อยู่ในระดับวงโคจรของโลก โดยมีมวลมากกว่าสถานีอวกาศใดๆที่มนุษย์เคยสร้างมาก่อนหน้านี้ทั้งหมดสถานีอวกาศนานาชาติทำหน้าที่เป็นห้องทดลองวิจัยอย่างถาวรในอวกาศ ทำการทดลองด้านต่าง ๆ ได้แก่ชีววิทยาชีววิทยามนุษย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอุตุนิยมวิทยาซึ่งต้องอาศัยการทดลองในสภาวะที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยมากๆสถานีอวกาศแห่งนี้ยังทำหน้าที่เป็นสถานที่ทดสอบสำหรับระบบกระสวยอวกาศที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ซึ่งจำเป็นต้องใช้สำหรับปฏิบัติการระยะยาวเพื่อการไปสู่ดวงจันทร์และดาวอังคารการทดลองและการบริหารสถานีอวกาศนานาชาติดำเนินการโดยคณะนักบินอวกาศซึ่งอยู่ปฏิบัติหน้าที่ในระยะยาว สถานีเริ่มปฏิบัติการนับแต่ลูกเรือถาวรคณะแรก คือเอ็กซ์เพดิชั่น 1ที่ไปถึงสถานีอวกาศตั้งแต่2 พฤศจิกายนค.ศ. 2000จนถึงเดือนมิถุนายน ค.ศ. 2011 คณะลูกเรือชุดเอ็กซ์เพดิชั่น 28อยู่ในระหว่างปฏิบัติหน้าที่นับรวมแล้วปฏิบัติการนี้ได้ดำเนินการมาเป็นเวลากว่า 10 ปี และถือเป็นสถิติการอยู่อาศัยของมนุษย์ในอวกาศโดยไม่ขาดความต่อเนื่องที่ยาวนานที่สุดอีกด้วย
ตัวสถานีอวกาศนานาชาติประกอบด้วยสถานีอวกาศในโครงการต่าง ๆ ของหลายประเทศ ซึ่งรวมไปถึงเมียร์-2ของอดีตสหภาพโซเวียต,ฟรีดอมของสหรัฐ,โคลัมบัสของชาติยุโรป และคิโบของญี่ปุ่นงบประมาณจากแต่ละโครงการทำให้ต้องแยกออกเป็นโครงการย่อย ๆ หลายโครงการก่อน แล้วจึงนำไปรวมกันเป็นสถานีนานาชาติที่เสร็จสมบูรณ์ในภายหลังโครงการสถานีอวกาศนานาชาติเริ่มต้นปี ค.ศ. 1994 จากโครงการกระสวยอวกาศเมียร์โมดูลแรกของสถานีอวกาศนานาชาติคือซาร์ยาถูกส่งขึ้นในปี ค.ศ. 1998 โดยประเทศรัสเซียหลังจากนั้นได้มีการเชื่อมต่อกันหลายครั้งด้วยโมดูลที่ได้รับการปรับความดันอย่างซับซ้อน โครงสร้างภายนอกสถานี และองค์ประกอบอื่นๆ ที่นำส่งขึ้นโดยกระสวยอวกาศของสหรัฐอเมริกา จรวดโปรตอนของรัสเซีย และจรวดโซยูสของรัสเซียนับถึงเดือนกุมภาพันธ์ 2010 สถานีอวกาศมีชิ้นส่วนโมดูลปรับความดัน 13 โมดูล ติดตั้งอยู่บนโครงค้ำหลัก (Integrated Truss Structure; ITS) ระบบไฟฟ้าของสถานีมาจากแผงรับแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ 16 แผงติดตั้งอยู่บนโครงสร้างภายนอก และมีแผงขนาดเล็กกว่าอีก 4 แผงอยู่บนโมดูลของรัสเซียสถานีอวกาศนานาชาติลอยอยู่ในวงโคจรที่ความสูงระดับ 278-460 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเฉลี่ย 27,724 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โคจรรอบโลก 15.77 รอบต่อวัน
สถานีอวกาศนานาชาติเป็นโครงการร่วมกันระหว่างหน่วยงานด้านอวกาศ 5 หน่วยจากชาติต่างๆ ได้แก่องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ(NASA,สหรัฐอเมริกา),องค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย(RKA,รัสเซีย) ,องค์การอวกาศแคนาดา(CSA,แคนาดา) ,องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น(JAXA,ญี่ปุ่น) และองค์การอวกาศยุโรป(ESA,สหภาพยุโรป)การระบุความเป็นเจ้าของและการใช้สอยสถานีดำเนินการภายใต้สนธิสัญญาและข้อตกลงระหว่างประเทศหลายฉบับโดยที่รัสเซียเป็นเจ้าของชิ้นส่วนโมดูลของรัสเซียเองโดยสมบูรณ์ESA ประเมินค่าใช้จ่ายของโครงการสถานีอวกาศนานาชาติอยู่ที่ประมาณ 100,000 ล้านยูโรตลอดช่วงระยะเวลา 30 ปีด้วยงบประมาณมหาศาลนี้ทำให้โครงการกระสวยอวกาศนานาชาติตกเป็นเป้าของการวิพากษ์วิจารณ์มากมายทั้งในด้านการเงิน ความสามารถในการทำวิจัย และการออกแบบทางเทคนิค
ส่วนต่างๆ ของสถานีถูกควบคุมโดยศูนย์ควบคุมปฏิบัติการบนพื้นโลกหลายแห่ง รวมไปถึง ศูนย์ควบคุมปฏิบัติการของนาซา (MCC-H) ศูนย์ควบคุมปฏิบัติการของ RKA (Russian Space Agency - TsUP) ศูนย์ควบคุมโครงการโคลัมบัส (Col-CC) ศูนย์ควบคุม ATV (ATV-CC) ศูนย์ควบคุมปฏิบัติการของญี่ปุ่น (JEM-CC) และศูนย์ควบคุมปฏิบัติการสำคัญอื่นๆ (HTV-CC และ MSS-CC)การซ่อมบำรุงสถานีอวกาศนานาชาติดำเนินการโดยกระสวยอวกาศทั้งแบบที่ใช้มนุษย์และไม่ใช้มนุษย์ควบคุม รวมถึงกระสวยอวกาศโซยูส กระสวยอวกาศโพรเกรส ยานขนส่งอัตโนมัติ และ ยานขนส่ง H-IIมีนักบินอวกาศและนักสำรวจอวกาศจากประเทศต่างๆ 15 ประเทศได้ขึ้นไปเยี่ยมชมแล้ว
วัตถุประสงค์แต่เดิมของสถานีอวกาศนานาชาติสร้างขึ้นเพื่อเป็นห้องทดลองและวิจัย เพื่อประโยชน์ที่นอกเหนือจากการใช้งานกระสวยอวกาศ เนื่องจากเป็นสถานที่ที่ใช้งานได้อย่างถาวรในสภาวะสุญญากาศ ทำให้สามารถทำการศึกษาค้นคว้าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานได้ ทั้งทางด้านการทดลองที่เฉพาะเจาะจง รวมไปถึงการพำนักอาศัยของลูกเรือที่ต้องอยู่ปฏิบัติหน้าที่การที่มีลูกเรืออยู่ประจำการอย่างถาวรทำให้สถานีอวกาศสามารถทำงานหลายอย่างที่กระสวยอวกาศแบบไม่มีคนควบคุมไม่อาจทำได้ เช่นสามารถเฝ้าดูการทดลองได้อย่างใกล้ชิด แต่งเติม ซ่อมแซม หรือเปลี่ยนแปลงใดๆ ได้ทันที คณะนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานบนพื้นโลกจึงสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว สามารถปรับเปลี่ยนรายละเอียดการทดลองหรือริเริ่มการทดลองแบบใหม่ได้ตามที่ต้องการ ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่สามารถทำได้หากใช้ยานอวกาศไม่มีคนบังคับซึ่งศึกษาเป็นพิเศษ
คณะลูกเรือจะอยู่ปฏิบัติการบนสถานีอวกาศนานาชาติเป็นเวลาติดต่อกันหลายเดือน ทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์ด้านต่าง ๆ ทุกวัน (ประมาณ 160 ชั่วโมง-คน ต่อหนึ่งสัปดาห์)รวมถึงการทดลองเกี่ยวกับชีววิทยามนุษย์ (ยาในอวกาศ) วิทยาศาสตร์ชีวภาพ ฟิสิกส์ และการสังเกตการณ์โลก เช่นกันกับการทดลองหลักการทางวิชาการและเทคโนโลยีจากผลสรุปการปฏิบัติงานนับแต่เริ่มการส่งZaryaในปี ค.ศ. 1998 จนถึงคณะลูกเรือเอ็กซ์เพดิชั่น 15ได้มีการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญดำเนินไปทั้งสิ้น 138 หัวข้อการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญมากมาย ตั้งแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานไปจนถึงการวิจัยในสาขาใหม่ ได้รับการตีพิมพ์ออกมาเป็นประจำทุกเดือน
สถานีอวกาศนานาชาติยังเป็นสถานที่ทดสอบระบบกระสวยอวกาศที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำที่สุดเพื่อใช้ในปฏิบัติการระยะยาวสู่ดวงจันทร์และดาวอังคารทำให้สามารถประเมินเครื่องมือวัดต่างๆ ในตำแหน่งที่ปลอดภัยในวงโคจรต่ำของโลกทำให้มีประสบการณ์ในการบำรุงรักษา ซ่อมแซม และเปลี่ยนระบบในวงโคจร ซึ่งจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการควบคุมกระสวยอวกาศจากโลกต่อไปในภายหน้า การทำการทดสอบนี้บนสถานีอวกาศนานาชาติทำให้ลดความเสี่ยงของปฏิบัติการลงได้อย่างมาก และยังเพิ่มความสามารถของกระสวยอวกาศที่จะใช้เดินทางระหว่างดาวเคราะห์ด้วย
นอกเหนือจากวัตถุประสงค์ในการทดลองและวิจัยทางวิทยาศาสตร์แล้ว ยังมีความก้าวหน้าอีกมากมายในการศึกษาและในด้านความร่วมมือระหว่างประเทศ คณะลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติได้มอบโอกาสแก่นักเรียนบนโลกให้ทำการศึกษาและพัฒนาการทดลอง ทดสอบและมีส่วนร่วมจากในห้องเรียน ให้สัมผัสกับการทดลองขององค์การนาซาและภารกิจด้านวิศวกรรมต่างๆ ของสถานีอวกาศ โครงการสถานีอวกาศนานาชาติยินยอมให้มีตัวแทนจาก 14 ประเทศขึ้นไปพำนักอาศัยและทำงานร่วมกันในอวกาศ เพื่อสร้างบทเรียนสำคัญที่สามารถนำไปสู่ภารกิจร่วมกันระหว่างนานาชาติในอนาคต
เป้าหมายหนึ่งของสถานีอวกาศนานาชาติ คือการทำการทดลองที่จำเป็นต้องทำบนสถานีอวกาศภายใต้สภาวะผิดไปจากปกติ การวิจัยสาขาหลักได้แก่ชีววิทยา(การวิจัยทางแพทย์และเทคโนโลยีทางชีววิทยา)ฟิสิกส์(กลศาสตร์ของไหลวัสดุศาสตร์และควอนตัมฟิสิกส์)ดาราศาสตร์(รวมถึงจักรวาลวิทยา) และอุตุนิยมวิทยารัฐบัญญัติการให้อำนาจองค์การนาซา ค.ศ. 2005กำหนดให้สถานีอวกาศส่วนของสหรัฐเป็นห้องปฏิบัติการแห่งชาติของสหรัฐ ที่มีเป้าหมายเพื่อใช้ประโยชน์จากสถานีอวกาศโดยภาครัฐและเอกชนตั้งแต่ปี 2007 เป็นต้นมา การทดลองเกือบทั้งหมดจะเกี่ยวข้องกับผลกระทบของสภาวะไร้น้ำหนักต่อร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ภายในปี 2010 จะมีโมดูลเกี่ยวกับการวิจัยขึ้นไปติดตั้งอีกสี่โมดูล คาดว่าจะมีการวิจัยที่ละเอียดมากกว่านี้
การวิจัยบนสถานีอวกาศช่วยให้สามารถพัฒนาความรู้ความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อร่างกายมนุษย์ที่อยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน เช่น การเสื่อมของกล้ามเนื้อและกระดูก และศึกษาเกี่ยวกับของไหลในร่างกายมนุษย์ ซึ่งจะทำให้ได้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อการตั้งถิ่นฐานในอวกาศและการเดินทางในอวกาศเป็นเวลานาน ข้อมูลจากการศึกษานับถึงปี 2006 บ่งชี้ว่าจะมีอันตรายใหญ่หลวงหากนักบินอวกาศลงจอดบนดาวเคราะห์หลังจากผ่านการเดินทางระหว่างดวงดาวเป็นระยะเวลานานๆ (เช่นระยะเวลาเดินทาง 6 เดือนที่ใช้เดินทางไปยังดาวอังคาร)มีการศึกษาทางการแพทย์ระดับสูงบนสถานีอวกาศนานาชาติผ่านสถาบันวิจัยชีวแพทย์ศาสตร์และอวกาศแห่งชาติ (National Space and Biomedical Research Institute หรือ NSBRI) หัวข้อที่สำคัญเช่น การวิเคราะห์อัลตราซาวน์ขั้นสูงในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ซึ่งทำการตรวจสอบอัลตราซาวน์นักบินอวกาศโดยอาศัยคำแนะนำทางไกลจากผู้เชี่ยวชาญ การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อดูการวิเคราะห์โรคและการรักษาในเงื่อนไขการแพทย์ต่างๆ ในอวกาศ ปกติแล้วจะไม่มีแพทย์อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ การวิเคราะห์เงื่อนไขทางการแพทย์จึงเป็นเรื่องท้าทาย และต้องคาดการณ์ล่วงหน้าไปก่อนว่าคำแนะนำทางไกลจากโลกสำหรับการอัลตราซาวน์ในกรณีฉุกเฉินรวมถึงการดูแลรักษาโดยแพทย์ผู้มีประสบการณ์อาจเป็นไปได้ยาก
นักวิจัยยังทำการศึกษาผลกระทบจากสภาวะแวดล้อมที่เกือบจะไร้น้ำหนักบนสถานีอวกาศที่มีผลต่อการเจริญเติบโต การพัฒนา และกระบวนการภายในของพืชและสัตว์ ข้อมูลที่ได้นี้ นาซาต้องการนำไปใช้ศึกษาผลกระทบจากสภาวะเกือบไร้น้ำหนักที่มีต่อการเติบโตของเนื้อเยื่อสามมิติคล้ายเนื้อเยื่อมนุษย์ และผลึกโปรตีนรูปร่างประหลาดที่สามารถเกิดขึ้นได้ในอวกาศ
นาซ่าศึกษาปัญหาฟิสิกส์เด่นๆ เช่น กลศาสตร์ของไหลในสภาพไร้น้ำหนักซึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก เพื่อทำความเข้าใจกับรูปแบบพฤติกรรมของของไหลได้ดียิ่งขึ้น เนื่องจากของไหลสามารถรวมตัวกันได้เกือบสมบูรณ์ในภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ ขณะที่เมื่ออยู่บนโลกกลับไม่สามารถผสมกันได้ นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์หวังจะได้รับข้อมูลใหม่ๆ เกี่ยวกับปฏิกิริยาของสสารที่เชื่องช้าลงจากผลของแรงโน้มถ่วงและอุณหภูมิที่ลดต่ำลง ซึ่งจะทำให้สามารถทำความเข้าใจเกี่ยวกับสารตัวนำยิ่งยวดได้ดียิ่งขึ้น
การศึกษาด้านวัสดุศาสตร์ก็เป็นหัวข้อสำคัญหนึ่งบนสถานีอวกาศนานาชาติ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อหาประโยชน์ด้านเศรษฐกิจจากการพัฒนาเทคนิคที่ใช้กันอยู่บนโลกนอกจากนี้ นักวิจัยต่างก็หวังที่จะศึกษากระบวนการเผาไหม้ในสภาพที่แรงโน้มถ่วงน้อยกว่าบนโลก เพื่อค้นหาหนทางพัฒนาประสิทธิภาพการเผาไหม้ อันจะเกิดผลดีต่อเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์วางแผนที่จะใช้สถานีอวกาศเพื่อตรวจสอบละอองลอยโอโซนไอน้ำและออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลก และรังสีคอสมิกฝุ่นอวกาศปฏิสสารและสสารมืดในจักรวาล
สถานีอวกาศนานาชาติเริ่มต้นโครงการมาตั้งแต่ยุคสงครามเย็นโดยเป็นโครงการที่ทำงานร่วมกันระหว่างสถานีอวกาศจากประเทศต่างๆ หลายประเทศ ช่วงต้นคริสต์ทศวรรษ 1980องค์การนาซาวางแผนการส่งโมดูลสถานีอวกาศชื่อว่าสถานีอวกาศฟรีดอมซึ่งเป็นเหมือนสำเนาของสถานีอวกาศซัลยุตและสถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย ขณะที่ทางฝั่งโซเวียตได้เตรียมการสร้างเมียร์-2ในช่วงทศวรรษ 1990 เพื่อนำขึ้นไปใช้แทนที่เมียร์อย่างไรก็ดี ด้วยปัญหาทางด้านงบประมาณและข้อจำกัดในการออกแบบฟรีดอมจึงไม่มีความคืบหน้าใดๆ หลังจากสร้างแบบจำลองและการทดสอบอุปกรณ์ย่อย
การล่มสลายของสหภาพโซเวียตปิดฉากสงครามเย็นและการแข่งขันกันทางอวกาศ โครงการฟรีดอมกำลังจะถูกรัฐสภาของสหรัฐอเมริกาสั่งยกเลิก นอกจากนี้ความวุ่นวายทางเศรษฐกิจของประเทศรัสเซียยุคหลังโซเวียตก็ทำให้โครงการเมียร์-2ล้มเลิกไปด้วยประเทศอื่นๆ ก็ประสบปัญหาทางด้านงบประมาณสำหรับสถานีอวกาศเช่นเดียวกัน ทำให้รัฐบาลสหรัฐฯ เริ่มการเจรจากับหุ้นส่วนอื่นในยุโรป รัสเซีย ญี่ปุ่น และแคนาดา ในช่วงต้นคริสต์ทศวรรษ 1990 เพื่อเริ่มโครงการสถานีอวกาศที่เป็นความร่วมมือระหว่างนานาชาติ
เดือนมิถุนายน ค.ศ. 1992จอร์จ เอช. ดับเบิลยู. บุชประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกากับบอริส เยลซินประธานาธิบดีรัสเซีย ได้ตกลงร่วมกันในโครงการสำรวจอวกาศ โดยลงนามในข้อตกลงระหว่างสหรัฐอเมริกากับสหพันธรัฐรัสเซียว่าด้วยการร่วมมือในการสำรวจและใช้สอยอวกาศภายนอกเพื่อสันติภาพข้อตกลงนี้เริ่มต้นด้วยโครงการร่วมมือเล็กๆ โดยที่นักบินอวกาศชาวอเมริกัน 1 คนจะขึ้นสู่สถานีอวกาศรัสเซีย และนักบินอวกาศรัสเซีย 2 คนจะขึ้นสู่สถานีอวกาศของสหรัฐฯ
เดือนกันยายน ค.ศ. 1993อัล กอร์รองประธานาธิบดีสหรัฐอเมริกา กับวิคตอร์ เชอร์โนเมียร์ดินนายกรัฐมนตรีรัสเซีย ได้ประกาศแผนการสำหรับสถานีอวกาศแห่งใหม่ ซึ่งในเวลาต่อมากลายเป็นสถานีอวกาศนานาชาติและเพื่อเป็นการเตรียมการโครงการใหม่นี้ ทั้งสองได้ตกลงกันว่า สหรัฐอเมริกาจะเข้าช่วยเหลือในโครงการเมียร์อย่างใกล้ชิดในเวลาหลายปีข้างหน้า โดยถือเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงซึ่งต่อมานับรวมเอายานในวงโคจรที่เชื่อมต่อกับเมียร์ด้วย
โครงการสถานีอวกาศนานาชาติได้วางแผนที่จะเชื่อมต่อสถานีอวกาศขององค์การอวกาศที่เข้าร่วมเอาไว้ด้วยกัน ซึ่งรวมไปถึงฟรีดอม,เมียร์-2(พร้อม DOS-8 ที่ภายหลังกลายเป็นซเวซดา),โคลัมบัสขององค์การอวกาศยุโรปและห้องทดลองคิโบขององค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่นโมดูลแรกของโครงการคือซาร์ยาถูกส่งขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1998 และคาดหมายว่าสถานีอวกาศจะเสร็จสมบูรณ์ภายในปี ค.ศ. 2003 อย่างไรก็ดี ความล่าช้าต่างๆ ทำให้แผนประมาณการเสร็จสมบูรณ์ของโครงการต้องเลื่อนออกไปเป็นปี ค.ศ. 2011
การประกอบโครงสถานีอวกาศนานาชาติเป็นความท้าทายด้านวิศวกรรมอากาศยานอย่างยิ่งครั้งหนึ่ง โครงการนี้เริ่มต้นในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 1998 นับถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2009 การประกอบสถานีอวกาศคืบหน้าไปแล้ว 82.8%.
ชิ้นส่วนแรกของสถานีอวกาศนานาชาติ คือซาร์ยานำขึ้นสู่วงโคจรเมื่อวันที่ 20 พฤศจิกายน ค.ศ. 1998 โดยจรวดโปรตอนของรัสเซีย หลังจากนั้นสองสัปดาห์จึงติดตามมาด้วยโหนดโมดูล 3 ชุด คือยูนิตี้นำขึ้นสู่อวกาศโดยเที่ยวบิน STS-88 ชิ้นส่วนทั้งสองนี้ถูกทิ้งไว้ปราศจากผู้ควบคุมเป็นเวลากว่าหนึ่งปีครึ่ง จนกระทั่งซเวซดาโมดูลของรัสเซียถูกนำขึ้นไปประกอบเพิ่มเติมในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2000 ทำให้สถานีอวกาศนานาชาติสามารถรองรับลูกเรือได้สูงสุดคราวละ 3 คนอย่างต่อเนื่อง คณะลูกเรือถาวรชุดแรกคือเอ็กซ์เพดิชั่น 1เดินทางไปถึงสถานีอวกาศนานาชาติในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2000 โดยนำชิ้นส่วน 2 ชิ้นไปประกอบในโครงค้ำหลัก (Integrated Truss Structure) คือโครงส่วนประกอบ Z1 และ P6 ทั้งสองส่วนนี้เป็นตัวตั้งต้นให้สถานีอวกาศสามารถทำการสื่อสาร การนำทาง เป็นระบบดินให้ระบบไฟฟ้า (สำหรับ Z1) และเป็นแหล่งพลังงานเริ่มต้นที่ได้จากแผงรับแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งบน P6
ช่วงสองปีถัดมา มีการขยายสถานีอวกาศโดยส่วนประกอบเทียบท่าเพียร์สนำส่งโดยจรวดโซยูซ-ยูพร้อมกันนั้นห้องทดลองเดสทินีกับห้องกักอากาศเควสต์ก็นำขึ้นประกอบโดยกระสวยอวกาศแอตแลนติสและกระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์ สถานีอวกาศยังติดตั้งแขนกลหลักCanadarm2และชิ้นส่วนต่างๆ อีกหลายชิ้นเข้ากับโครงค้ำหลักของสถานี
แผนการต่อขยายสถานีอวกาศต้องหยุดชะงักไปหลังจากเกิดอุบัติเหตุกับกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี ค.ศ. 2003 การก่อสร้างต้องหยุดชะงักไปพร้อมกับการระงับโครงการกระสวยอวกาศ จนกระทั่งกระสวยอวกาศดิสคัฟเวอรี่ เที่ยวบิน STS-114 ขึ้นบินอีกครั้งในปี ค.ศ. 2005
การประกอบสถานีเริ่มคืบหน้าอย่างเป็นทางการจากการนำส่งแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สองของสถานีอวกาศที่นำส่งโดยกระสวยอวกาศแอตแลนติส เที่ยวบิน STS-115 หลังจากนั้นได้มีการติดตั้งโครงสร้างประกอบเพิ่มเติมจำนวนมาก รวมถึงแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สาม นำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-116 STS-117 และ STS-118 ซึ่งเป็นการเพิ่มขีดความสามารถในการผลิตกระแสไฟฟ้าของสถานี ทำให้สามารถติดตั้งโมดูลอัดอากาศเพิ่มเติมได้ มีการติดตั้งโหนดฮาร์โมนีและห้องทดลองโคลัมบัสของทางยุโรปหลังจากนั้น ตามด้วยอุปกรณ์สองชุดแรกของโมดูลคิโบของญี่ปุ่น เดือนมีนาคม ค.ศ. 2009 เที่ยวบินที่ STS-119 นำส่งอุปกรณ์ติดตั้งโครงค้ำหลักชุดสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์รวมถึงการติดตั้งแผงรับแสงอาทิตย์ชุดที่สี่ซึ่งเป็นชุดสุดท้าย เดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2009 กระสวยอวกาศเอนเดฟเวอร์เที่ยวบิน STS-127 นำส่งอุปกรณ์ชุดสุดท้ายของโมดูลคิโบขึ้นติดตั้ง
นับถึงเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 2010 สถานีอวกาศนานาชาติได้ติดตั้งโมดูลอัดอากาศทั้งสิ้น 13 โมดูล โครงค้ำหลักติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ กำลังรอโมดูลอัดอากาศเอนกประสงค์ลีโอนาร์โด, แขนกลของยุโรป, โมดูลของทางรัสเซียอีก 2 โมดูล และชิ้นส่วนภายนอกอีกจำนวนหนึ่งรวมถึงAlpha Magnetic Spectrometer(AMS-02) ซึ่งคาดว่าจะติดตั้งแล้วเสร็จทั้งหมดภายในปี ค.ศ. 2011 สถานีอวกาศนานาชาติจะมีมวลรวมทั้งสิ้นมากกว่า 400 เมตริกตัน
สถานีอวกาศนานาชาติยังอยู่ในระหว่างการก่อสร้าง เมื่อสร้างเสร็จแล้วมันจะประกอบด้วยโมดูลที่ได้รับการปรับความดันทั้งหมด 16 โมดูล มีปริมาตรรวมทั้งหมดประมาณ 1,000 ลูกบาศก์เมตร โมดูลเหล่านี้ประกอบด้วยห้องทดลอง ส่วนเชื่อมต่อ โหนด และส่วนอยู่อาศัย ตอนนี้มีโมดูล 9 โมดูลอยู่ในวงโคจรแล้ว อีก 5 โมดูลยังคงรอการส่งขึ้นมา โมดูลแต่ละโมดูลจะถูกขนขึ้นมาด้วยกระสวยอวกาศจรวดโปรตอนและจรวดโซยูซดังตารางข้างล่างนี้
มีโมดูลหลายชุดที่วางแผนเอาไว้สำหรับสถานี แต่ถูกยกเลิกไประหว่างที่ดำเนินโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งด้วยเหตุผลด้านงบประมาณ ด้วยเหตุว่าโมดูลเหล่านั้นไม่จำเป็นต้องใช้แล้ว หรือเป็นผลจากการปรับเปลี่ยนการออกแบบใหม่ของสถานีหลังจากเกิดโศกนาฏกรรมกระสวยอวกาศโคลัมเบียเมื่อปี ค.ศ. 2003 โมดูลที่ยกเลิกไปได้แก่
นอกเหนือจากโมดูลปรับความดันแล้ว สถานีอวกาศนานาชาติยังติดตั้งอุปกรณ์ภายนอกเอาไว้เป็นจำนวนมาก โครงค้ำหลัก (ITS) ซึ่งเป็นโครงติดตั้งแผงรับแสงอาทิตย์หลักของสถานีและเครื่องกำเนิดความร้อน เป็นโครงสร้างภายนอกที่ใหญ่ที่สุดประกอบไปด้วยส่วนประกอบย่อย 10 ชิ้นต่อเข้าด้วยกันเป็นโครงค้ำขนาดยาว 108.5 เมตร (356 ฟุต)
อัลฟาแม็กเนติกสเปกโตรมิเตอร์ (AMS) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทดลองฟิสิกส์อนุภาคมีกำหนดจะส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-134 ในปี ค.ศ. 2010 จะถูกติดตั้งเข้ากับโครงด้านนอกของโครงค้ำหลัก อุปกรณ์ AMS นี้จะค้นหาสสารผิดประหลาดด้วยการตรวจวัดรังสีคอสมิกเพื่อทำการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพรวมถึงการค้นหาหลักฐานแสดงการมีอยู่ของสสารมืดและปฏิสสาร
โครงค้ำหลักยังทำหน้าที่เป็นฐานสำหรับระบบควบคุมแขนกลจากทางไกล (Remote Manipulator System; RMS) ของสถานี รวมถึงระบบซ่อมบำรุงเคลื่อนที่ (Mobile Servicing System; MSS) ซึ่งประกอบด้วยระบบฐาน,Canadarm2, และSpecial Purpose Dexterous Manipulatorโดยมีรางติดตั้งอยู่บนส่วนต่างๆ ของโครงค้ำหลักเพื่อให้แขนกลสามารถเข้าถึงทุกซอกส่วนของสถานีอวกาศในบริเวณกำกับดูแลของสหรัฐอเมริการะบบซ่อมบำรุงเคลื่อนที่จะได้รับการติดตั้งOrbiter Boom Sensor Systemซึ่งมีกำหนดนำส่งโดยเที่ยวบิน STS-133 เพื่อเพิ่มความสามารถในการเข้าถึงพื้นที่ส่วนต่างๆ มากขึ้น
ยังมีการติดตั้งระบบ RMS อีก 2 ระบบเข้าในการปรับแต่งสถานีครั้งสุดท้าย คือระบบแขนกลของยุโรปที่จะทำหน้าที่ให้บริการในส่วนวงโคจรของรัสเซียนำส่งขึ้นพร้อมกับโมดูลห้องทดลองเอนกประสงค์กับระบบแขนกลของญี่ปุ่นที่จะทำหน้าที่ให้บริการระบบสนับสนุนภายนอกของ JEMนำส่งขึ้นพร้อมกับโมดูลปรับความดัน JEM ในเที่ยวบิน STS-124 นอกจากนี้ยังมีเครนขนส่งStrelaของรัสเซียอีก 2 ชิ้น ใช้สำหรับการเคลื่อนย้ายชิ้นส่วนต่างๆ และเป็นทางเดินอวกาศสำหรับมนุษย์อวกาศในบริเวณรอบนอกของบริเวณวงโคจรรัสเซีย
สถานีที่เสร็จสมบูรณ์จะได้รับการติดตั้งอุปกรณ์ภายนอกชิ้นย่อมกว่าอีกหลายชิ้น เช่นExternal Stowage Platform(ESP) 3 ชุด นำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-102, STS-114 และ STS-118 ใช้สำหรับเก็บชิ้นส่วนอะไหล่ของโครงภายนอกของสถานี,ExPRESS Logistics Carrier(ELC) 4 ชุดใช้สำหรับช่วยเหลือการทดลองที่ต้องกระทำในภาวะสุญญากาศ ใช้จ่ายกระแสไฟฟ้าที่จำเป็นรวมถึงการประมวลผลข้อมูลทดลองด้วยตนเอง มีกำหนดนำส่งขึ้นโดยเที่ยวบิน STS-129 ในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ. 2009 เที่ยวบิน STS-134 ในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2010 และเที่ยวบิน STS-133 ในเดือนกันยายน ค.ศ. 2010, อุปกรณ์สนับสนุน JEM แบบเปิดใช้เพื่อช่วยเหลือการทดลองที่กระทำในอวกาศที่เปิดโล่ง ทำหน้าที่เหมือน "ลานบ้าน" สำหรับโมดูลการทดลองของญี่ปุ่นทั้งหมดเช่นกันกับโมดูลห้องทดลองโคลัมบัสของยุโรปที่เป็นสนามทดสอบสำหรับการทดลองในที่เปิดโล่ง เช่นEuropean Technology Exposure FacilityและAtomic Clock Ensemble in Space.
แหล่งพลังงานหลักของสถานีอวกาศนานาชาติคือดวงอาทิตย์ แผงรับแสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงให้เป็นพลังงานไฟฟ้า  ก่อนที่จะมีการติดตั้งเที่ยวบินที่ A4 (เมื่อวันที่ 30 พฤศจิกายน ค.ศ. 2000) แหล่งพลังงานหลักของสถานีมาจากแผงโซลาร์เซลล์ของรัสเซียที่ติดอยู่กับส่วนZaryaและส่วนZvezdaส่วนของรัสเซียใช้ไฟกระแสตรง 28 โวลต์ ส่วนที่เหลือของสถานีใช้ไฟฟ้าที่ได้จากโซลาเซลล์ของสหรัฐอเมริกาที่ติดกับโครงยึดโดยให้ไฟฟ้ากระแสตรงตั้งแต่ 130 ถึง 180 โวลต์ แผงโซลาร์เซลล์เหล่านี้เรียงตัวกันเป็นปีกสถานีสี่คู่ แต่ละคู่สามารถผลิตพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงได้เกือบ 32.8 กิโลวัตต์
พลังงานไฟฟ้าจะถูกทำให้คงที่อยู่ที่ระดับ 160 โวลต์และแปลงให้อยู่ในระดับที่ผู้ใช้ต้องการคือ 124 โวลต์ การกระจายไฟฟ้าแรงสูงเช่นนี้ทำให้สามารถใช้สายไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กๆ ได้และช่วยลดน้ำหนักลง สถานีทั้งสองส่วนสามารถใช้พลังงานร่วมกันได้โดยอาศัยตัวแปลง การแบ่งปันพลังงานกันเช่นนี้มีความสำคัญมาก เพราะหลังจากที่เลิกใช้ Russian Science Power Platform แล้ว ส่วนของรัสเซียจะต้องใช้พลังงานที่ได้จากแผงโซลาร์เซลล์ของสหรัฐฯ
ตัวสถานีนั้นมักจะไม่อยู่ในตำแหน่งที่สามารถรับแสงอาทิตย์โดยตรง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องพึ่งพาแบตเตอรี่นิกเกิล-ไฮโดรเจนในการจ่ายกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องเป็นเวลา 35 นาทีสำหรับทุกรอบการโคจร 90 นาทีระหว่างช่วงที่มันถูกโลกบดบัง แบตเตอรี่จะชาร์จประจุใหม่เมื่อถึงจังหวะโคจรที่ได้รับแสงอาทิตย์ อายุใช้งานของแบตเตอรี่คือ 6.5 ปี จึงต้องมีการเปลี่ยนแบตเตอรี่หลายครั้งตลอดช่วงอายุใช้งาน 20 ปีของสถานีอวกาศ
แผงสุริยะของสหรัฐอเมริกาจะหันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์เพื่อให้รับพลังงานได้มากที่สุด แต่ละแผงมีขนาดพื้นที่ประมาณ 375 ตารางเมตร และยาว 58 เมตรวงแหวนอัลฟาจะปรับแผงดวงอาทิตย์ให้หันหน้าเข้าสู่ดวงอาทิตย์ในการโคจรแต่ละรอบ ขณะที่วงแหวนบีตาจะปรับมุมของดวงอาทิตย์กับระนาบการโคจร นอกจากนี้ยังมีการใช้Night Glider modeเพื่อลดแรงลากของยานที่เกิดจากบรรยากาศโลกชั้นบนโดยการหมุนแผงดวงอาทิตย์ให้ชี้ไปในทิศการเคลื่อนที่ของยาน
สถานีอวกาศนานาชาติรักษาระดับวงโคจรที่มีลักษณะเกือบเป็นวงกลมที่ระดับความสูงเฉลี่ยต่ำสุดที่ 278 กิโลเมตร (173 ไมล์) และสูงสุดที่ 460 กิโลเมตร (286 ไมล์) เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย 27,724 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (17,227 ไมล์ต่อชั่วโมง) ใช้เวลาโคจรประมาณ 15.7 รอบต่อวันระดับวงโคจรโดยปกติสูงสุดอยู่ที่ 425 กิโลเมตร (264 ไมล์) เพื่อให้สามารถทำงานร่วมกับยานโซยูสได้ สถานีอวกาศนานาชาติได้รับผลกระทบจากแรงลากในชั้นบรรยากาศทำให้สูญเสียระดับวงโคจรลงเรื่อยๆ จึงต้องทำการยกระดับวงโคจรขึ้นทุกปีปีละหลายๆ ครั้ง.การยกระดับวงโคจรนี้ทำโดยใช้เครื่องยนต์หลักสองชุดของสถานีจากโมดูลบริการZvezdaจากกระสวยอวกาศที่จอดเทียบท่า จากยานลำเลียง Progress หรือจากยานขนส่งอัตโนมัติ ATV ของ ESA ใช้เวลาประมาณ 2 รอบโคจร (3 ชั่วโมง) ในการยกระดับวงโคจรให้สูงขึ้น
ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 2008 นาซาลงนามในสัญญากับบริษัทจรวดแอดแอสตรา (Ad Astra Rocket Company) อันเป็นผลต่อการทดสอบVASIMRซึ่งเป็นเครื่อง plasma propulsion engineเทคโนโลยีนี้ช่วยให้การรักษาระดับวงโคจรของสถานีสามารถทำได้อย่างคุ้มค่าใช้จ่ายมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
การตรวจสอบตำแหน่งของสถานีอวกาศทำโดยอาศัยระบบจีพีเอสของสหรัฐอเมริกา และระบบGLONASSของรัสเซีย โดยระบุตำแหน่ง (ทิศทาง) ของสถานีด้วยการวัดเทียบกับดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ และเซ็นเซอร์ตรวจระนาบบนโมดูลซเวซดาสถานีมีกลไกการควบคุมทิศทางอยู่สองกลไก โดยปกติยานจะใช้ไจโรสโคปหลายตัวช่วยรักษาทิศทาง ในโมดูลเดสทินีและโมดูลยูนิตีบนเสาค้ำ P ทางฝั่งเทียบท่า และโมดูลเพียร์สบนฝั่งที่ใกล้โลก ในกรณีที่ไจโรสโคป "อิ่มตัว" แล้ว (เมื่อรับโมเมนตัมจนถึงระดับที่ไม่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว) มันจะไม่สามารถควบคุมทิศทางของสถานีได้อีกในกรณีเช่นนี้ ระบบควบคุมทิศทางของรัสเซียจะทำงานแทนโดยอัตโนมัติโดยใช้ตัวปรับทิศทำการปรับทิศทางของยาน เพื่อให้ไจโรสโคปสามารถคลายโมเมนตัมและใช้งานได้ใหม่ เหตุการณ์นี้เคยเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวระหว่างช่วงปฏิบัติงานของชุดเอ็กซ์เพดิชั่น 10ถ้ามีกระสวยอวกาศเข้าเทียบท่ากับสถานีอยู่ ก็สามารถใช้ช่วยในการรักษาทิศทางของสถานีได้ด้วย เคยมีการใช้วิธีการนี้ระหว่างเที่ยวบินที่STS-117เมื่อคราวที่นำเสาค้ำ S3/S4 ขึ้นไปติดตั้ง
การสื่อสารทางวิทยุช่วยเชื่อมต่อการส่งข้อมูลทางวิทยาศาสตร์และการวัดระยะไกลระหว่างสถานีอวกาศกับศูนย์ควบคุมภารกิจการเชื่อมต่อวิทยุยังใช้ในกระบวนการพบกันระหว่างยานและการเข้าจอดเทียบท่าด้วย รวมถึงใช้ในการสื่อสารทั้งภาพและเสียงระหว่างลูกเรือ เจ้าหน้าที่ควบคุมการบิน และครอบครัว สถานีอวกาศนานาชาติจึงติดตั้งระบบสื่อสารทั้งภายในและภายนอกสำหรับใช้ในวัตถุประสงค์ต่างๆ แตกต่างกัน
ส่วนโคจรของรัสเซียสื่อสารโดยตรงกับภาคพื้นดินผ่านไลราซึ่งเป็นเสาอากาศรับสัญญาณวิทยุติดตั้งอยู่บนโมดูลซเวซดาเสาอากาศไลรายังมีความสามารถใช้ระบบดาวเทียมถ่ายทอดข้อมูลLuchด้วยระบบนี้เคยใช้ในการสื่อสารกับสถานีอวกาศมีร์ต่อมาเสียหายจนซ่อมแซมไม่ได้ระหว่างคริสต์ทศวรรษ 1990 หลังจากนั้นก็ไม่ได้ใช้งานอีกอย่างไรก็ดี ดาวเทียมLuchใหม่อีกสองตัวคือLuch-5A และLuch-5B ได้เตรียมการเพื่อนำส่งขึ้นในปี ค.ศ. 2011 เพื่อแก้ไขปรับปรุงความสามารถของระบบให้กลับมาใช้งานได้อีกส่วนโคจรของสหรัฐฯ (USOS) ใช้ระบบวิทยุ 2 ระบบแยกจากกันซึ่งติดตั้งอยู่บนโครงค้ำ Z1 คือระบบเอสแบนด์(ใช้สำหรับเสียง) และเคยูแบนด์(ใช้กับเสียง ภาพเคลื่อนไหว และข้อมูล) การส่งสัญญาณนี้เชื่อมต่อผ่านระบบดาวเทียมติดตามและถ่ายทอดข้อมูล (Tracking and Data Relay Satellite; TDRSS) ของสหรัฐอเมริกาซึ่งอยู่ในวงโคจรค้างฟ้าทำให้สามารถทำการสื่อสารแบบทันทีทันใดกับศูนย์ควบคุมภารกิจขององค์การนาซาในฮูสตันได้ช่องทางส่งข้อมูลสำหรับ Canadarm2, ห้องทดลองโคลัมบัสของยุโรป และโมดูลคิโบของญี่ปุ่น จะถ่ายทอดผ่านระบบเอสแบนด์และเคยูแบนด์ แม้จะมีระบบดาวเทียมถ่ายทอดสัญญาณของยุโรปและระบบที่คล้ายคลึงกันของญี่ปุ่นสามารถทำหน้าที่แทน TDRSS ได้ก็ตามสำหรับการสื่อสารระหว่างโมดูลต่างๆ ดำเนินการผ่านเครือข่ายดิจิทัลไร้สายภายใน
ระบบวิทยุความถี่สูงมาก หรือยูเอชเอฟจะใช้งานโดยนักบินอวกาศและนักสำรวจจักรวาลในปฏิบัติการภายนอกยานโดยใช้งานจากยานอวกาศอื่นทั้งที่เข้าเทียบท่าหรือออกจากท่าของสถานีอวกาศ เช่น โซยูส โพรเกรสHTVATVและกระสวยอวกาศ (ยกเว้นว่ากระสวยนั้นก็ใช้งานเอสแบนด์และเคยูแบนด์ผ่าน TDRSS เช่นกัน) เพื่อรับคำสั่งจากศูนย์ควบคุมภารกิจและจากลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติยานอวกาศอัตโนมัติจะติดตั้งอุปกรณ์สื่อสารของตัวมันเอง เช่น ATV จะมีเลเซอร์ติดตั้งบนตัวยาน หรืออุปกรณ์ที่ติดตั้งบนZvezdaเรียกชื่อว่า Proximity Communications Equipment เพื่อช่วยในการเข้าเทียบท่ากับสถานีอวกาศได้อย่างแม่นยำ
ที่ระดับวงโคจรของสถานีอวกาศ สถานีได้รับแรงโน้มถ่วงประมาณ 88% ของแรงโน้มถ่วงที่ระดับน้ำทะเลสภาวะไร้น้ำหนักภายในยานเกิดขึ้นเนื่องจากการตกอย่างอิสระของสถานีอวกาศ ซึ่งเป็นไปตามหลักความสมมูลอย่างไรก็ตาม สภาพในยานยังคงเป็นสภาวะ"เกือบ"ไร้น้ำหนัก ไม่ใช่สภาวะไร้น้ำหนักอย่างสิ้นเชิง.เราเรียกสภาวะเช่นนี้ว่าภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ(microgravity) ซึ่งเกิดจากแรงสี่แรงที่รบกวนดังนี้:
ระบบสนับสนุนการดำรงชีพและการควบคุมสภาวะแวดล้อม (Environmental Control and Life Support System; ECLSS) ของสถานีอวกาศนานาชาติทำหน้าที่หลายๆ อย่าง เช่น ควบคุมความดันอากาศ ระดับออกซิเจน ระบบจัดการน้ำเสีย ระบบตรวจจับเพลิงไหม้ ระบบดับเพลิง ระบบจ่ายน้ำ และอื่นๆ อีกมากมาย ส่วนที่สำคัญที่สุดในระบบนี้คือการควบคุมบรรยากาศภายในสถานีอวกาศ นอกจากนี้ระบบยังทำหน้าที่จัดการกับน้ำใช้และของเสียของลูกเรือ เช่นการรีไซเคิลน้ำที่ได้จากอ่าง ห้องอาบน้ำ โถปัสสาวะ และน้ำที่กลั่นตัวจากอากาศ ระบบElektronบนโมดูลซเวซดาและระบบที่คล้ายคลึงกันบนโมดูลเดสทินีทำหน้าที่สร้างออกซิเจนไปทั่วสถานีลูกเรือยังมีระบบอากาศสำรองจากออกซิเจนบรรจุขวดและถังบรรจุเครื่องผลิตออกซิเจน(Solid Fuel Oxygen Generation; SFOG)การกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศทำโดยระบบ Vozdukh ในซเวซดาส่วนของเสียที่เป็นผลข้างเคียงจากเมตาบอลิซึมของมนุษย์ เช่น มีเทนและแอมโมเนีย จะถูกกำจัดออกไปโดยใช้เครื่องกรองจากถ่านกัมมันต์
บรรยากาศบนสถานีอวกาศนานาชาตินั้นคล้ายคลึงกับบรรยากาศของโลกความดันอากาศปกติบนสถานีมีค่าเท่ากับ 101.3kPa(14.7psi)ซึ่งเท่ากับค่าความดันบรรยากาศที่ระดับน้ำทะเลบนผิวโลก การสร้างบรรยากาศที่คล้ายคลึงกับโลกจะทำให้ลูกเรืออยู่ได้อย่างสบายกว่าและปลอดภัยกว่าการสร้างบรรยากาศที่มีแต่เพียงออกซิเจนบริสุทธิ์ ซึ่งมีความเสี่ยงสูงมากขึ้นที่จะเกิดเพลิงไหม้ดังเช่นที่เกิดกับลูกเรือของอพอลโล 1
เนื่องจากสถานีอวกาศนานาชาติมีขนาดใหญ่มาก (ราวครึ่งหนึ่งของสนามแข่งขันอเมริกันฟุตบอล) ทั้งยังมีพื้นที่สะท้อนแสงขนาดใหญ่จากแผงรับแสงอาทิตย์ จึงสามารถสังเกตการณ์สถานีอวกาศด้วยตาเปล่าได้จากพื้นโลก ถ้าผู้สังเกตอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม มีหลายครั้งที่สถานีอวกาศเป็นวัตถุที่สว่างมากบนท้องฟ้า แม้จะสามารถมองเห็นได้เป็นช่วงเวลาสั้นๆ เพียง 2-5 นาที
ถ้าต้องการจะสังเกตสถานีอวกาศ ให้ทำตามขั้นตอนต่อไปนี้ในวันที่ท้องฟ้าปลอดโปร่ง : สถานีจะต้องอยู่เหนือขอบฟ้าของผู้สังเกต และจะเคลื่อนผ่านตัวผู้สังเกตในระยะห่างประมาณ 2,000 กิโลเมตร (ยิ่งใกล้ยิ่งเห็นชัด) ตำแหน่งของผู้สังเกตต้องมืดพอจะมองเห็นดาวได้ และสถานีต้องอยู่ในบริเวณที่โดนแสงอาทิตย์ ไม่อยู่ในเงาบังของโลก ในเวลาเย็นขณะที่สถานีเคลื่อนผ่านแสงอาทิตย์อัสดงจากทิศตะวันตกไปทางตะวันออก มันจะปรากฏเพียงชั่วครู่เดียวแล้วจะค่อยๆ จางลงและหายไป ในทางกลับกัน มันอาจปรากฏขึ้นอย่างทันทีทันใดบนท้องฟ้าขณะเคลื่อนเข้าหาตะวันยามรุ่งอรุณ
ในสถานะปัจจุบัน เราสามารถมองเห็นสถานีอวกาศได้ภายใต้เงื่อนไขสังเกตการณ์ตามปกติ
สถานีอวกาศนานาชาติเป็นโครงการร่วมระหว่างองค์การอวกาศของประเทศต่างๆ หลายประเทศ ซึ่งประกอบด้วยองค์การนาซาของสหรัฐอเมริกา,องค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย(RKA),องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น(JAXA),องค์การอวกาศแคนาดา(CSA) และองค์การอวกาศยุโรป(ESA)
ในฐานะที่เป็นโครงการระหว่างประเทศ แง่มุมทางกฎหมายและทางการเงินของสถานีอวกาศนานาชาติจึงค่อนข้างซับซ้อน ประเด็นที่ข้องเกี่ยวเช่น ความเป็นเจ้าของโมดูล การใช้สอยสถานีโดยชาติร่วมโครงการ และความรับผิดชอบต่อการสนับสนุนการปฏิบัติงานของสถานี เอกสารทางกฎหมายหลักซึ่งใช้ระบุกฎเกณฑ์และสิทธิระหว่างผู้ร่วมโครงการสถานีอวกาศนานาชาติคือ ข้อตกลงร่วมระหว่างรัฐบาลของสถานีอวกาศ (Space Station Intergovernmental Agreement (IGA)) สนธิสัญญาระหว่างประเทศชุดนี้ลงนามเมื่อวันที่ 28 มกราคม ค.ศ. 1998 โดยชาติเริ่มต้นที่เกี่ยวข้องกับโครงการสถานีอวกาศ คือสหรัฐอเมริกา สหพันธรัฐรัสเซีย ญี่ปุ่น แคนาดา และประเทศสมาชิกองค์การอวกาศยุโรปอีก 10 ประเทศ (เบลเยียม, เดนมาร์ก, ฝรั่งเศส, เยอรมัน, อิตาลี, เนเธอร์แลนด์, นอร์เวย์, สวีเดน, สเปน, และสวิตเซอร์แลนด์)นี่เป็นจุดตั้งต้นของข้อตกลงในระดับที่สอง เรียกชื่อว่า ข้อตกลงความเข้าใจ (Memoranda of Understanding (MOU)) ระหว่างองค์การนาซากับ ESA, CSA, RKA และ JAXA  ต่อมาข้อตกลงนี้ได้แบ่งย่อยออกไปอีก เช่น สัญญาระบุหลักเกณฑ์ระหว่างประเทศ การแลกสิทธิและหลักเกณฑ์ระหว่างประเทศร่วมโครงการหลักเกณฑ์การใช้งานโมดูลในวงโคจรของรัสเซียก็ทำข้อตกลงในระหว่างขั้นตอนนี้
นอกเหนือจากข้อตกลงหลักระหว่างรัฐบาลนานาชาตินี้แล้ว ประเทศบราซิลยังมีสัญญากับองค์การนาซาในการผลิตชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ และนาซ่าจะส่งชาวบราซิลหนึ่งคนขึ้นไปยังสถานีอวกาศนานาชาติประเทศอิตาลีก็มีสัญญาลักษณะคล้ายคลึงกันนี้กับองค์การนาซาในการให้บริการลักษณะเดียวกัน แม้ว่าอิตาลีจะเป็นส่วนหนึ่งในโครงการอยู่แล้วในฐานะประเทศสมาชิกของ ESAประเทศจีนก็แสดงความสนใจในโครงการนี้เช่นกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทำงานร่วมกันกับองค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย อย่างไรก็ดี นับถึง ค.ศ. 2009 ประเทศจีนยังไม่ได้เข้ามามีส่วนร่วมในโครงการนี้เนื่องจากสหรัฐอเมริกาออกเสียงคัดค้าน
ส่วนประกอบสถานีอวกาศที่เป็นของรัสเซีย ดำเนินการภายใต้การควบคุมขององค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย และทำให้รัสเซียมีสิทธิถึงครึ่งหนึ่งในเวลาปฏิบัติการของลูกเรือของสถานีอวกาศทั้งหมด (จำนวนลูกเรือถาวรมีได้ 6 คน โดยเฉลี่ย 2-3 คนจะเป็นบุคลากรในการจัดการของรัสเซีย) การจัดการเวลาปฏิบัติการของลูกเรือ (คือ 3-4 คนจากจำนวนลูกเรือถาวร 6 คน) และอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ต่างๆ ในส่วนอื่นๆ ของสถานีอวกาศได้รับการจัดสรรดังต่อไปนี้
ตัวเลขที่ใช้อ้างอิงกันมากที่สุดในการประมาณการรายจ่ายรวมทั้งหมดของสถานีอวกาศ อยู่ที่ระหว่าง 35,000-100,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐองค์การอวกาศยุโรป (ซึ่งเป็นหน่วยงานเดียวที่จัดทำประมาณการตัวเลขรวมของโครงการ) ได้ประมาณว่าค่าใช้จ่ายสำหรับสถานีอวกาศทั้งหมดตลอดระยะเวลาใช้งาน 30 ปี จะอยู่ที่ราว 100,000 ล้านยูโรทว่าการระบุค่าใช้จ่ายประมาณการอย่างแม่นยำนั้นทำได้ยาก เพราะไม่อาจคาดได้ว่าจะมีค่าใช้จ่ายอื่นใดที่จะเกิดกับโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ หรือจะวัดการสนับสนุนจากรัสเซียได้อย่างไร
มีการวิพากษ์วิจารณ์กันมากว่าทั้งเวลาและเงินที่ทุ่มลงไปในโครงการสถานีอวกาศนานาชาติ สมควรนำไปใช้ในโครงการอื่นมากกว่า อาจจะเป็นยานอวกาศที่ควบคุมด้วยหุ่นยนต์ การสำรวจอวกาศ การสืบสวนปัญหาต่างๆ เกี่ยวกับโลก หรือกระทั่งเห็นว่าควรเก็บเงินภาษีไว้โดยไม่ใช้เลยนักวิจารณ์บางคน เช่น โรเบิร์ต แอล. ปาร์ค เห็นว่าโครงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ขนาดเล็กที่วางแผนทำการทดลองบนสถานีอวกาศ หรือแม้แต่คุณสมบัติพื้นฐานของห้องทดลองในอวกาศดังเช่นการทดลองในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำ(microgravity) ก็สามารถทำการศึกษาได้บนยาน "Vomit Comet" ซึ่งเสียค่าใช้จ่ายต่ำกว่ามาก
ความสามารถในการทำงานวิจัยของสถานีก็เป็นที่วิพากษ์วิจารณ์เช่นกัน โดยเฉพาะหลังจากที่ยกเลิกโมดูล Centrifuge Accommodations อันฟุ่มเฟือยไปพร้อมกับการยกเลิกอุปกรณ์ข้างเคียงอื่นๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถอันจำกัดของการทดลองที่ไม่สามารถทำได้หากปราศจากเครื่องมือพิเศษ ตัวอย่างเช่น ในครึ่งแรกของปี 2007 งานวิจัยของสถานีอวกาศนานาชาติเกี่ยวข้องกับการตอบสนองทางชีววิทยาของมนุษย์ที่มีต่อการใช้ชีวิตและการทำงานในอวกาศ ซึ่งครอบคลุมหัวข้อต่างๆ เช่นkidney stones,circadian rhythm, และผลกระทบของรังสีคอสมิกที่มีต่อระบบประสาทของมนุษย์ข้อวิจารณ์อื่นๆ เกี่ยวกับการออกแบบทางเทคนิคของสถานีอวกาศ รวมไปถึงความเอียงระนาบวงโคจรของตัวสถานีที่สูงมาก อันทำให้ค่าใช้จ่ายการส่งยานขึ้นไปสู่สถานีของสหรัฐอเมริกาสูงมาก
ด้านการตอบสนองกับความเห็นเหล่านี้ ผู้สนับสนุนโครงการสำรวจอวกาศโดยใช้มนุษย์กล่าวว่าการวิจารณ์โครงการสถานีอวกาศเป็นการไม่รู้จักมองการณ์ไกล และว่าการสำรวจและวิจัยด้วยคนในอวกาศได้สร้างผลตอบแทนอย่างคุ้มค่านับพันล้านเหรียญ นาซาประเมินว่าผลตอบแทนทางเศรษฐกิจทางอ้อมจากการสำรวจอวกาศด้วยมนุษย์มีคุณค่ามากกว่าเงินลงทุนสาธารณะเริ่มต้นหลายเท่า แม้ว่าการประเมินนี้มีสมมุติฐานจากโครงการอพอลโลและจัดทำขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970มีรายงานซึ่งอ้างว่าเขียนโดยสมาพันธ์นักวิทยาศาสตร์อเมริกัน โต้แย้งว่าอัตราส่วนผลตอบแทนการลงทุนของนาซานั้นที่จริงแล้วต่ำมาก ยกเว้นเพียงงานด้านการบินเท่านั้นที่นำไปสู่การขายเครื่องอากาศยานได้
ตราบจนถึง ค.ศ. 2009 นาซามีแผนจะปลดสถานีอวกาศนานาชาติออกจากวงโคจรในไตรมาสแรกของปี ค.ศ. 2016ซึ่งสอดคล้องตามแผนนโยบายด้านการสำรวจอวกาศของประธานาธิบดีบุช (ในขณะนั้น)  ต่อมาประธานาธิบดีโอบามาได้ประกาศนโยบายใหม่ด้านการสำรวจอวกาศเมื่อ ค.ศ. 2010 โดยให้ยืดระยะเวลาปฏิบัติภารกิจออกไปจนถึง ค.ศ. 2020
องค์การอวกาศที่มีส่วนร่วมในสถานีอวกาศนานาชาติทั้ง 5 แห่ง ได้แสดงความเห็นพ้องกันว่าพวกเขาอยากให้สถานีอวกาศใช้งานได้เป็นเวลายาวนานกว่า ค.ศ. 2015 ยกเว้นองค์การอวกาศยุโรปซึ่งต้องแสวงมติเอกฉันท์จากชาติสมาชิกเพื่อการสนับสนุนทางการเงิน จนกระทั่งบรรลุข้อตกลงได้ในเดือนมีนาคม ค.ศ. 2011แถลงการณ์จากรัสเซียและประเทศสมาชิกสถานีอวกาศนานาชาติเมื่อ ค.ศ. 2011 ระบุว่าจะต้องมีข้อตกลงเรื่องนี้ให้ชัดเจนเพื่อให้มั่นใจว่าโมดูลอื่นๆ จะสามารถใช้งานได้นานกว่า ค.ศ. 2015  จนถึงปัจจุบันนี้ประเทศสมาชิกยังคงเตรียมแผนปฏิบัติภารกิจไว้จนถึงปี 2015 เท่านั้น  สำหรับระยะเวลาใช้งานใหม่ เนื่องจากโมดูลแรกของสถานีอวกาศจากรัสเซียได้นำส่งขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1998 ดังนั้นจึงได้เลือกเวลาครบรอบ 30 ปีของโมดูลนั้นเพื่อเป็นเป้าหมาย
ตามรายงานเมื่อปี 2009RKK Energiaเป็นกระบวนการที่กำลังพิจารณากันเพื่อนำโมดูลบางตัวของรัสเซียออกจากสถานีอวกาศในตอนสิ้นสุดภารกิจ เพื่อนำไปใช้ในสถานีแห่งใหม่ ที่รู้จักในชื่อOrbital Piloted Assembly and Experiment Complex(OPSEK) โมดูลที่กำลังพิจารณากันว่าจะนำออกจากสถานีอวกาศนานาชาติปัจจุบันรวมไปถึงโมดูลห้องทดลองอเนกประสงค์(MLM) ซึ่งมีแผนจะนำส่งขึ้นในตอนปลายปี 2011 กับโมดูลอื่นๆ ของรัสเซียที่ขณะนี้วางแผนเอาไว้จะติดตั้งไปกับ MLM จนถึงปี 2015 แม้ว่าจะยังไม่มีเงินทุนสนับสนุนในปัจจุบันก็ตาม ทั้งนี้เพราะทั้ง MLM หรืออุปกรณ์อื่นใดที่ติดตั้งไปด้วยจะยังไม่สิ้นสุดอายุใช้งานในปี 2016 หรือ 2020 รายงานนี้นำเสนอข้อมูลจากวิศวกรรัสเซียผู้หนึ่งซึ่งไม่ได้เอ่ยนาม ผู้เชื่อว่า ด้วยประสบการณ์จากเมียร์อายุใช้งาน 30 ปีนั้นเป็นไปได้ ยกเว้นเพียงความเสียหายเล็กๆ น้อยๆ จากอุกกาบาต เนื่องจากโมดูลของรัสเซียนั้นสร้างขึ้นด้วยหลักการว่าสามารถซ่อมแซมปรับปรุงในวงโคจรได้
โซนเวลาที่ใช้บนสถานีอวกาศนานาชาติ คือเวลาสากลเชิงพิกัด(UTC หรือบ้างเรียกว่า GMT) หน้าต่างสถานีจะปิดเอาไว้ในช่วงที่เป็นเวลากลางคืนเพื่อให้ได้ความรู้สึกถึงความมืด เพราะบนสถานีอวกาศนั้นจะมีดวงอาทิตย์ขึ้นและตกวันละ 16 ครั้ง แต่ระหว่างที่ปฏิบัติภารกิจบนกระสวยอวกาศ ลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติมักจะใช้เวลาภารกิจ(Mission Elapsed Time; MET) ของกระสวยเพราะสะดวกกว่า เป็นเวลาที่อ้างอิงจากเวลานำส่งของภารกิจกระสวยอวกาศนั้นๆแต่ช่วงเวลานอนระหว่างเวลา UTC กับเวลา MET นั้นแตกต่างกัน ลูกเรือสถานีอวกาศนานาชาติจึงต้องปรับรูปแบบการนอนก่อนที่กระสวยอวกาศจะมาถึงและหลังจากกระสวยจากไปแล้ว เพื่อให้เข้ากันกับโซนเวลาที่เปลี่ยนไป เรียกชื่อว่า ช่วงเปลี่ยนการนอน (sleep shifting)
ตามปกติ วันของลูกเรือเริ่มต้นขึ้นด้วยการตื่นนอนเวลา 06:00 น. ตามด้วยกิจกรรมหลังตื่นนอน และการตรวจสอบสถานีรอบเช้า จากนั้นลูกเรือจะรับประทานอาหารเช้าและเข้าประชุมวางแผนประจำวันกับศูนย์ควบคุมภารกิจก่อนจะเริ่มงานราว 08:10 น. จากนั้นเป็นตารางออกกำลังกายครั้งแรก แล้วทำงานไปจนถึงเวลา 13:05 พักทานอาหารเที่ยงหนึ่งชั่วโมง ช่วงบ่ายจะต้องออกกำลังกายอีกและทำงานไปจนถึงช่วงกิจกรรมก่อนนอนซึ่งจะเริ่มขึ้นที่เวลาราว 19:30 น. ได้แก่ การรับประทานอาหารค่ำและการประชุมลูกเรือ ตารางเวลานอนเริ่มที่ประมาณ 21:30 น. โดยปกติแล้วลูกเรือจะทำงานประมาณวันละ 10 ชั่วโมงในวันทำงานปกติ และ 5 ชั่วโมงในวันเสาร์ นอกเหนือจากนั้นเป็นเวลาส่วนตัวสำหรับพักผ่อน เล่นเกม หรือติดตามงาน
สถานีอวกาศมีส่วนพื้นที่สำหรับลูกเรือให้สมาชิกของคณะลูกเรือถาวรของ Expedition โดยมี 'สถานีนอนหลับ' สองแห่งในเซ็กเมนต์วงโคจรรัสเซียและอีกสี่แห่งที่จะติดตั้งเพิ่มในTranquillityแต่ปัจจุบันกระจายอยู่ตามส่วนต่างๆ รอบเซ็กเมนต์วงโคจรสหรัฐอเมริกาส่วนพื้นที่ของอเมริกันเป็นพื้นที่รโหฐาน ขนาดประมาณตู้เก็บเสียงจุได้ 1 คน สมาชิกลูกเรือสามารถนอนข้างในนั้นได้โดยอาศัยถุงนอน ฟังเพลง ใช้แลปท็อป หรือเก็บข้าวของส่วนตัวในลิ้นชักใหญ่หรือในตาข่ายที่ผูกติดไว้กับผนังของโมดูล ภายในโมดูลยังติดตั้งตะเกียงสำหรับอ่านหนังสือ ชั้นวางของ และเครื่องเดสค์ทอปหนึ่งตัวลูกเรือหมุนเวียนจะไม่มีโมดูลสำหรับนอน มีเพียงถุงนอนติดตั้งตามพื้นที่ว่างบนผนังเนื่องจากสามารถจะนอนแบบลอยๆ อยู่ได้ทั่วไปในสถานี แต่ตามปกติจะไม่ทำวิธีนี้เพราะมีความเสี่ยงที่จะลอยไปกระทบกระแทกเครื่องมือละเอียดอ่อนในสถานีได้การระบายอากาศให้แก่พื้นที่อยู่อาศัยของลูกเรือเป็นเรื่องสำคัญมาก มิฉะนั้นนักบินอวกาศอาจตื่นขึ้นมาเพราะขาดอากาศ เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่พวกเขาหายใจออกมาจะสะสมอยู่รอบๆ ศีรษะ
บนสถานีอวกาศนานาชาติไม่มีฝักบัวอาบน้ำ แม้จะเคยวางแผนเอาไว้เป็นส่วนหนึ่งในโมดูลพำนักอาศัย (Habitation Module) แต่โมดูลนี้ถูกยกเลิกไปแล้ว ลูกเรือของสถานีอวกาศจะทำความสะอาดร่างกายด้วยการฉีดน้ำและเช็ดตัวโดยใช้สบู่จากแท่งจ่ายคล้ายหลอดยาสีฟัน ใช้น้ำยาสระผมแบบไม่ต้องล้างน้ำ และใช้ยาสีฟันแบบกลืนได้เลยเพื่อเป็นการประหยัดน้ำ
มีห้องสุขาสองห้องบนสถานีอวกาศนานาชาติ ทั้งสองห้องเป็นงานออกแบบจากทางรัสเซีย ติดตั้งอยู่บนโมดูลZvezdaและโมดูลเดสทินีการระบายของเสียใช้ระบบดูดด้วยแรงลมคล้ายคลึงกับระบบกำจัดของเสียบนกระสวยอวกาศ นักบินอวกาศจะต้องรัดตัวเองเอาไว้บนที่นั่งสุขาที่ปิดผนึกอย่างดีดึงคันโยกที่จะสั่งการให้พัดลมกำลังสูงทำงาน และช่องดูดอากาศเลื่อนเปิดออก กระแสการไหลของอากาศจะพาเอาของเสียออกไปด้วย ของเสียที่เป็นวัตถุแข็งจะจัดเก็บเอาไว้ในถุงแยกส่วนบรรจุในคอนเทนเนอร์อะลูมิเนียม เมื่อคอนเทนเนอร์เหล่านี้เต็ม ก็จะถูกส่งไปยังยานอวกาศโพรเกรสเพื่อนำไปกำจัดทิ้งของเสียที่เป็นของเหลวจะถูกดูดทิ้งออกไปด้วยสายที่เชื่อมต่ออยู่ทางด้านหน้าของห้องสุขา ซึ่งมีอุปกรณ์ "ตัวเปลี่ยนโถปัสสาวะ" (urine funnel adapters) ติดตั้งไว้เพื่อให้ทั้งลูกเรือชายและหญิงสามารถใช้ห้องสุขาเดียวกันได้ ของเสียจะถูกนำไปเก็บและส่งต่อให้ระบบบำบัดน้ำ เพื่อจัดการรีไซเคิลกลับมาเป็นน้ำดื่มได้ใหม่
อาหารอวกาศส่วนใหญ่ที่ลูกเรือในสถานีอวกาศใช้บริโภคมักเป็นอาหารแช่แข็ง อาหารแช่เย็น หรืออาหารกระป๋อง นักบินอวกาศเป็นคนเตรียมเมนูเองก่อนที่จะขึ้นบินไปยังสถานีอวกาศโดยมีนักโภชนาการเป็นผู้ให้ความช่วยเหลือความรู้สึกถึงรสชาติเมื่ออยู่ในวงโคจรจะลดลงเพราะของเหลวในร่างกายจะเคลื่อนขึ้นไปทางศีรษะ ดังนั้นลูกเรือส่วนมากจึงนิยมรับประทานอาหารรสเผ็ดลูกเรือแต่ละคนจะมีแพ็คเกจอาหารของตัวเองและเตรียมอุ่นอาหารกันเองในห้องครัวบนสถานี ซึ่งจะมีเครื่องอุ่นอาหาร 2 เครื่อง ตู้เย็น 1 เครื่อง และเครื่องจ่ายน้ำ 1 เครื่องสำหรับจ่ายทั้งน้ำร้อนและน้ำธรรมดาเครื่องดื่มจะอยู่ในรูปของผงสกัดแห้ง และนำไปผสมกับน้ำก่อนรับประทานการรับประทานเครื่องดื่มและซุปทำโดยการจิบจากถุงพลาสติกโดยใช้หลอด ส่วนอาหารที่ไม่ใช่ของเหลวสามารถรับประทานได้ด้วยมีดและส้อมซึ่งจะติดเอาไว้กับถาดอาหารด้วยแม่เหล็กเพื่อกันมิให้มันลอยหนีไป ถ้าเกิดมีอาหารหรือเศษอาหารล่องลอยไป จะต้องรีบจัดเก็บทั้งหมดเพื่อป้องกันมิให้มันไปอุดตันเครื่องกรองอากาศและอุปกรณ์อื่นๆ ในสถานี
ผลกระทบทางลบที่สำคัญที่สุดสำหรับการอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักเป็นเวลานานๆ คืออาการกล้ามเนื้อลีบและอาการกระดูกเสื่อม หรือเรียกว่าspaceflight osteopeniaผลกระทบขั้นรุนแรงอื่นๆ รวมถึงปัญหาการกระจายตัวของของเหลว ปัญหาระบบไหลเวียนโลหิตที่ช้าลง การผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงลดน้อยลง ปัญหาการทรงตัว และภูมิคุ้มกันที่อ่อนแอลง นอกจากนี้ยังมีอาการเจ็บป่วยเล็กๆ น้อยๆ เช่น การสูญเสียมวลร่างกาย อาการหายใจติดขัด การนอนไม่หลับ มีลมมากเกินไป และผิวหน้าพอง อาการเหล่านี้จะกลับฟื้นคืนได้อย่างรวดเร็วเมื่อกลับสู่โลก
เพื่อป้องกันผลกระทบต่อร่างกายของลูกเรือ บนสถานีอวกาศจะติดตั้งเครื่องออกกำลังกาย aRED (advanced Resistive Exercise Device) ซึ่งมีอุปกรณ์ยกน้ำหนักหลายแบบและเครื่องปั่นจักรยาน นักบินอวกาศแต่ละคนจะต้องใช้เวลาในการออกกำลังกายอย่างน้อยวันละ 2 ชั่วโมงนักบินอวกาศจะผูกสายรัดยางยืดเพื่อยึดตัวเองเอาไว้กับแท่นออกกำลังกายนักวิจัยเชื่อว่าการออกกำลังกายเป็นการป้องกันการสูญเสียความหนาแน่นของกระดูกและกล้ามเนื้อซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมนุษย์อาศัยอยู่ในที่ที่ไร้แรงโน้มถ่วงเป็นเวลานานๆ
ลูกเรือถาวรของสถานีอวกาศแต่ละรุ่นจะมีหมายเลขเอ็กซ์เพดิชั่นเรียงตามลำดับ เอ็กซ์เพดิชั่นแต่ละรุ่นใช้เวลาปฏิบัติภารกิจประมาณครึ่งปี โดยมีการรับมอบและส่งมอบงานกันอย่างเป็นทางการระหว่างผู้บัญชาการเอ็กซ์เพดิชั่นรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่ง เอ็กซ์เพดิชั่น 1 ถึง 6 ประกอบด้วยลูกเรือรุ่นละ 3 คน แต่หลังจากอุบัติเหตุกับกระสวยอวกาศโคลัมเบียจึงมีการลดจำนวนลูกเรือเหลือเพียง 2 คนในเอ็กซ์เพดิชั่น 7 ถึง 12 เอ็กซ์เพดิชั่น 13 ได้ปรับจำนวนลูกเรือกลับมาเป็น 3 คนอีกครั้งหนึ่ง และคงจำนวนนั้นอยู่จนถึงปัจจุบัน ขณะที่มีลูกเรือถาวรประจำสถานีอวกาศ ในบางรุ่นเช่นเอ็กซ์เพดิชั่น 16 มีลูกเรือรวมนักบินอวกาศหรือนักท่องอวกาศถึง 6 คนซึ่งจะบินไปมาระหว่างสถานีกับเที่ยวบินต่างๆ กัน
วันที่ 27 พฤษภาคม ค.ศ. 2009 ลูกเรือเอ็กซ์เพดิชั่น 20เริ่มปฏิบัติภารกิจ เอ็กซ์เพดิชั่น 20 เป็นรุ่นแรกที่มีลูกเรือถาวรประจำสถานีอวกาศนานาชาติ 6 คน ในอดีตก่อนจะมีการขยายส่วนอยู่อาศัยในเที่ยวบิน STS-115 สถานีสามารถรองรับลูกเรือได้เพียง 3 คนเท่านั้น ลูกเรือรุ่นเอ็กซ์เพดิชั่น 20 ถูกนำส่งขึ้นสู่สถานีจากเที่ยวบิน 2 เที่ยวในเวลาต่างกันโดยSoyuz-TMA(Soyuz-TMA สามารถนำส่งลูกเรือได้เที่ยวละ 3 คนเท่านั้น) ได้แก่ Soyuz TMA-14 นำส่งเมื่อ 26 มีนาคม 2009 และ Soyuz TMA-15 นำส่งเมื่อ 27 พฤษภาคม 2009 อย่างไรก็ดีตัวสถานีไม่ได้รองรับลูกเรือถาวรจำนวน 6 คนตลอดทั้งปี ตัวอย่างเช่น เมื่อลูกเรือเอ็กซ์เพดิชั่น 20 (โรมัน โรมาเนนโก, แฟรงค์ เดอ วินน์, และโรเบิร์ต เทิร์สค์) กลับมาโลกเมื่อเดือนพฤศจิกายน 2009 เป็นเวลา 2 สัปดาห์ มีลูกเรือเพียง 2 คน (เจฟฟรีย์ วิลเลียมส์และมักซิม ซูราเยฟ) ที่อยู่ประจำการ จำนวนลูกเรือเพิ่มเป็น 5 คนในช่วงต้นเดือนธันวาคมเมื่อโอเล็ก โคตอฟ, ทิโมที ครีมเมอร์, และโซอิจิ โนงุจิ เดินทางไปถึงโดย Soyuz TMA-17 ต่อมาเดือนมีนาคม 2010 จำนวนลูกเรือลดลงเป็น 3 คนอีกเมื่อวิลเลียมส์และซูราเยฟเดินทางกลับโลก และต่อมาเพิ่มเป็น 6 คนในเดือนเมษายน 2010 เมื่อเที่ยวบิน Soyuz TMA-18 นำอเล็กซานเดอร์ ชคอร์ตซอฟ, มิคาอิล คอร์นิเยนโก, และเทรซี คอลด์เวล ไดสัน ขึ้นไปยังสถานี
สถานีอวกาศนานาชาติจัดเป็นยานอวกาศที่มีผู้ไปเยือนมากที่สุดในประวัติศาสตร์การบินอวกาศ นับถึงวันที่ 24 พฤศจิกายน 2009 มีผู้ไปเยือนแล้วทั้งสิ้น 266 คน (ไม่ซ้ำกันเลยจำนวน 185 คน)ส่วนเมียร์มีผู้ไปเยือน 137 คน (ไม่ซ้ำกันเลยจำนวน 104 คน)
ยานอวกาศจากองค์การอวกาศสี่แห่งเดินทางไปเยือนสถานีอวกาศนานาชาติด้วยวัตถุประสงค์ต่างๆ กัน ยานขนส่งอัตโนมัติ (Automated Transfer Vehicle) จากองค์การอวกาศยุโรป ยานอวกาศรอสคอสมอสโพรเกรสของรัสเซีย และยาน H-II Transfer Vehicle ขององค์การอวกาศญี่ปุ่นทำหน้าที่ขนส่งเสบียงและบริการต่างๆ ไปยังสถานี นอกจากนี้รัสเซียยังใช้ยานอวกาศโซยุสสำหรับการเปลี่ยนถ่ายลูกเรือและการอพยพฉุกเฉิน โดยที่ลูกเรือจะมีการเปลี่ยนถ่ายทุกๆ 6 เดือน และท้ายสุดคือยานบริการจากสหรัฐอเมริกาที่ส่งผ่านโครงการกระสวยอวกาศทำหน้าที่ด้านปฏิบัติการนำส่งเสบียง อุปกรณ์เครื่องใช้ ชิ้นส่วนประกอบต่างๆ รวมถึงการเปลี่ยนถ่ายลูกเรือด้วย นับถึงวันที่ 27 พฤศจิกายน ค.ศ. 2009 มีเที่ยวบินนำส่งไปยังสถานีอวกาศนานาชาติจากโซยูส 20 เที่ยว, โพรเกรส 35 เที่ยว, ATV 1 เที่ยว, HTV 1 เที่ยว และกระสวยอวกาศ 31 เที่ยวโดยเฉลี่ยแล้วลูกเรือถาวรเอ็กซ์เพดิชั่นต้องการเสบียง 2,722 กิโลกรัม นับถึงวันที่ 27 พฤศจิกายน ค.ศ. 2009 ลูกเรือรับประทานอาหารแล้วรวม 19,000 มื้อเที่ยวบินเปลี่ยนถ่ายลูกเรือของโซยุสและเที่ยวบินส่งเสบียงของโพรเกรสไปเยือนสถานีอวกาศนานาชาติโดยเฉลี่ย 2 ถึง 3 ครั้งในแต่ละปีโดยที่เที่ยวบิน ATV และ HTV มีแผนจะไปเยือนสถานีอวกาศทุกๆ ปีนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 2010 เป็นต้นไป
ชิ้นส่วนต่างๆ ของสถานีอวกาศนานาชาติอยู่ภายใต้การควบคุมและตรวจสอบโดยองค์การอวกาศผู้รับผิดชอบแต่ละส่วน โดยมีศูนย์ควบคุมภารกิจอยู่ในที่ต่างๆ ทั่วโลก ต่อไปนี้เป็นรายชื่อส่วนหนึ่ง
ระดับวงโคจรของสถานีอวกาศนานาชาติอยู่ในระดับค่อนข้างต่ำ ซึ่งเป็นบริเวณที่ขยะอวกาศอยู่มากมาย นับตั้งแต่ชิ้นส่วนจรวดที่ไม่ใช้งานแล้ว ดาวเทียมที่หมดอายุ ไปจนถึงเศษชิ้นส่วนจากมอเตอร์จรวด สารหล่อเย็นที่ถูกปล่อยทิ้งออกมาจากดาวเทียมซึ่งอาศัยพลังงานนิวเคลียร์ และชิ้นส่วนอื่นๆ อีกมากมายวัตถุต่างๆ เหล่านี้รวมกับชิ้นส่วนอุกกาบาตขนาดเล็กก่อให้เกิดอันตรายต่อสถานีอวกาศเพราะมันอาจทำความเสียหายแก่โมดูลปรับความดันหรือส่วนต่างๆ ของสถานีอุกกาบาตขนาดเล็กยังทำให้การปฏิบัติภารกิจในการท่องอวกาศของนักบินอวกาศเป็นอันตรายด้วย เช่นอาจสร้างความเสียหายกับชุดอวกาศและทำให้สูญเสียแรงดัน
มีการตรวจติดตามชิ้นส่วนขยะอวกาศต่างๆ จากบนพื้นโลก ซึ่งลูกเรือของสถานีอวกาศจะได้รับการเตือนว่ามีวัตถุใดใกล้เคียงที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายหรือเกิดการกระแทกกันได้ และให้เริ่มปฏิบัติการหลบหลีกขยะอวกาศ (Debris Avoidance Manoeuvre หรือ DAM) โดยอาศัยเครื่องผลักที่อยู่บนเซ็กเมนต์วงโคจรรัสเซียเพื่อเปลี่ยนระดับวงโคจรของสถานีอวกาศในการหลบหลีกชิ้นส่วนเหล่านั้น การปฏิบัติการ DAM ไม่ยุ่งยากนัก โดยการตรวจสอบแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนขยะอวกาศจะเข้าใกล้สถานีในระยะที่เป็นอันตรายขนาดเท่าใดมีปฏิบัติการหลบหลีกขยะอวกาศทั้งสิ้น 8 ครั้งนับถึงเดือนมีนาคม ค.ศ. 2009โดยที่ 7 ครั้งแรกเกิดขึ้นระหว่างเดือนตุลาคม ค.ศ. 1999 ถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 2003โดยปกติวงโคจรจะถูกยกระดับขึ้นราว 1-2 กิโลเมตรโดยเฉลี่ยเมื่อเพิ่มความเร็ววงโคจรขึ้น 1 เมตรต่อวินาที ส่วนกรณีไม่ปกติคือการลดระดับลง 1.7 กิโลเมตรเมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 2008 ซึ่งเป็นการลดระดับลงครั้งแรกในรอบ 8 ปีในปี 2009 มีปฏิบัติการ DAM 2 ครั้ง ในวันที่ 22 มีนาคมและ 17 กรกฎาคมหากว่าการตรวจสอบการปะทะกับขยะอวกาศทำได้ช้าเกินไปจนไม่สามารถเริ่มปฏิบัติการ DAM ได้ทัน ลูกเรือของสถานีอวกาศจะต้องปิดประตูหน้าต่างทุกบานบนสถานีและย้ายไปอยู่ในยานอวกาศโซยุสเพื่อที่ทั้งหมดจะได้หลบหนีได้ทันทีหากว่าการปะทะนั้นทำให้เกิดอันตราย การอพยพสถานีบางส่วนเช่นนี้เคยเกิดขึ้น 2 ครั้ง คือวันที่ 6 เมษายน 2003 และ 13 มีนาคม 2009
เมื่ออยู่ในอวกาศ นักบินอวกาศจะได้รับรังสีจากการแผ่รังสีคอสมิกในระดับที่สูงกว่าปกติเนื่องจากไม่มีชั้นบรรยากาศของโลกช่วยปกป้อง ลูกเรือของสถานีอวกาศนานาชาติจะได้รับรังสีราว 1millisievertในแต่ละวัน หรือเทียบเท่ากับการที่เราได้รับรังสีจากแหล่งกำเนิดรังสีปกติบนพื้นโลกในเวลา 1 ปีซึ่งส่งผลให้นักบินอวกาศมีโอกาสเป็นโรคมะเร็งมากกว่าปกติ การแผ่รังสีในระดับสูงนี้ยังสามารถทำลายโครโมโซมของลิมโฟไซต์ซึ่งเป็นเซลส์สำคัญต่อระบบภูมิคุ้มกัน การที่เซลส์ถูกทำลายจึงทำให้นักบินอวกาศมีภูมิคุ้มกันต่ำกว่าปกติ เมื่อเวลาผ่านไปนานๆ ภาวะภูมิคุ้มกันต่ำสามารถส่งผลให้เกิดการแพร่ระบาดของโรคในหมู่ลูกเรือได้ โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในพื้นที่จำกัด การแผ่รังสียังทำให้นักบินอวกาศมีโอกาสเป็นต้อกระจกสูง การใช้อุปกรณ์ป้องกันการแผ่รังสีร่วมกับยาสามารถช่วยลดความเสี่ยงลงไปในระดับที่ยอมรับได้ แต่การได้รับรังสีในระยะยาวทำให้มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้น
แม้จะมีความพยายามพัฒนาเกราะป้องกันรังสีให้แก่สถานีอวกาศนานาชาติ ดีขึ้นกว่าสถานีอวกาศรุ่นก่อนๆ เช่นเมียร์แต่ระดับของรังสีภายในสถานีก็ยังไม่ค่อยลดลงมากนัก นักวิทยาศาสตร์เห็นว่ายังต้องมีความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีมากกว่านี้ก่อนที่การเดินทางระยะยาวในระบบสุริยะจะเป็นไปได้