Rahvusvaheline kosmosejaam

Teadusuuringud

Püsival kosmosejaamal on eeliseid nii kosmoselaeva kui ka mehitamata satelliidiga võrreldes. Pikaajaline iseseisev viibimine kosmoses võimaldab teha katkematuid uuringuid ning omandada kogemusi ka jaama enda hoolduse, remondi ja täiendamise alal. Katse- ja vaatlustulemused on maa peal kiiresti kättesaadavad.
Kosmoseaparaadis ümbritseb inimesi keskkond, mis ei suuda elu tagada. On küll leitud üksikud lihtsad eluvormid, mis suudavad ellu jääda ka avakosmoses, kuid inimesele mõjub subatomaarsete osakeste kiirgus hävitavalt. Osaliselt kaitseb ISSi kiirguse eest Maa magnetväli. Keskmiselt umbes 70 000 km kaugusel Maast hakkab Maa magnetväli päikesetuult kõrvale kallutama. Ohtlikud on aga päikesepursked, mis ilmuvad praktiliselt ette hoiatamata. Venemaa moodulisse on rajatud spetsiaalne tugevamalt varjestatud osa, kuhu saab sellisel puhul varjuda.
Iga meeskond viibib kosmosejaamas mitu kuud. Teaduseksperimente tehakse iga päev, nädalas koguneb kuueliikmelisel meeskonnal umbes 250 inimtundi. Viisteist esimest meeskonda viisid kokku läbi 138 suuremat teadusuuringut. Uuringutulemused avaldatakse iga kuu. Uuritakse eelkõige kaaluta oleku mõju inimesele ning tehakse eksperimente ja vaatlusi meditsiini, loodus- ja tehnikateaduste, astronoomia ja meteoroloogia vallas.
Tulevasi võimalikke kaugeid kosmoselende silmas pidades kogutakse andmeid pikaajalise kosmoses viibimise mõju kohta inimorganismile. Kogutakse andmeid muu hulgas lihaste atrofeerumise, osteoporoosi ja kehavedelike liikumise kohta organismis. Aastast 2006 pärinevate andmete põhjal on tõenäoline, et luukadu ja lihasekärbumine on pika lennu järel nii suur, et teisel planeedil maandumise korral tekiksid luumurrud ja liikumisraskused.
Kosmosejaamas ei ole arsti. Meditsiiniuuringuid juhendab telemeetriliselt NASA loodud konsortsium National Space Biomedical Research Institute (NSBRI). Olulisemate uuringute seas on ultraheliuuringud, mille põhjal diagnoositakse võimalikud terviserikked, et eksperdid saaksid ravi määrata. Kosmoses saadud telemeditsiini kogemust on võimalik ära kasutada muu hulgas keskustest kaugel elavate inimeste haiguste diagnoosimiseks.
NASA 2005. aastal vastu võetud aktis määratleti kosmosejaama USA segment riikliku laboratooriumina ning seati eesmärgiks edendada nii teiste avaliku sektori asutuste kui ka erasektori osalust uuringutes.
Kosmonaudid osalevad ka haridusprogrammides ja teevad rahvusvahelist koostööd. Nad kaasavad tudengeid Maal tehtavatesse katsetesse ja viivad läbi näitlikke õppetunde. Erineva kultuuritaustaga kosmonautide koostöö jaamas annab kogemusi tulevasi rahvusvahelisi lende silmas pidades.

Eellugu

1980. aastate alguses plaanis NASA rajada kosmosejaama Freedom, Nõukogude Liit aga valmistus Miri väljavahetamiseks Mir-2 vastu. Rahapuudusel takerdus Freedomi projekt juba komponentide katsetamise algstaadiumis ning pärast Nõukogude Liidu lagunemist mõeldi ka kogu programmi katkestamisele. Venemaa omakorda tühistas Mir-2-ga seotud plaanid. Et ka teised kosmoseriigid olid rahalistes raskustes, otsustasid USA, Euroopa riigid, Venemaa, Jaapan ja Kanada kosmosejaama loomisel koostööd teha.
Juunis 1992 leppisid Ameerika Ühendriikide president George Bush ja Venemaa president Boriss Jeltsin kokku ühises kosmoseprogrammis, mille raames sai üks USA astronaut võimaluse viibida Venemaa kosmosejaamas Mir ja kaks vene kosmonauti said osaleda kosmosesüstiku lennul.
Septembris 1993 kuulutasid USA asepresident Al Gore ja Venemaa peaminister Viktor Tšernomõrdin välja plaani luua ühine kosmosejaam.
Programmi kaasati kõigi osaliste kosmoseprojektid, nende seas olid NASA Freedom, RSA Mir-2, ESA Columbus ja Jaapani Kibō. Aastal 1998, kui Zarja esimese moodulina orbiidile saadeti, loodeti jaama ehitamisega lõpule jõuda 2003. aastal.

Kosmosejaama ehitus

Rahvusvahelise kosmosejaama ehitamist orbiidil alustati novembris 1998. Venemaa moodulid, välja arvatud Rassvet, startisid ja põkkusid automaatselt, teised moodulid toodi kohale kosmosesüstikutega ning paigaldati jaama ja süstikute meeskonnaliikmete kaasabil. 2011. aasta 5. juuni seisuga olid kosmonaudid viibinud avakosmoses üle tuhande tunni ning sooritanud kokku 159 kosmosekõndi, neist 127 kosmosejaamast ja 32 põkkunud kosmosesüstikutest.
Esimese moodulina startis raketi Proton jõul 20. novembril 1998 Venemaa Zarja. Moodul suutis manööverdada ning tal olid sidevahendid ja elektrivarustus, kuid ta ei taganud inimesele sobilikku elukeskkonda. Kaks nädalat hiljem toodi kosmosesüstiku Endeavour lennuga STS-88 kohale USA moodul Unity. Üks Unity kahest telgmisest põkkumisseadmest ühendati Zarjaga, teine oli ühendatud süstikuga. Järgnenud kahe aasta jooksul võeti Mir orbiidilt maha. 12. juulil 2000 saadeti orbiidile Venemaa moodul Zvezda. Selle päikesepaneelid ja sideantennid olid seadistatud automaatselt paigalduma. Orbiidil tiirlev kahest moodulist koosnev jaam põkkus maapealse juhtimiskeskuse abiga Zvezdaga. Zvezda arvutisüsteem võttis peagi pärast põkkumist Zarja käest ohjad üle. Zvezda lisandumisega sai võimalikuks inimese asumine jaama. Uues moodulis olid magamiskohad, tualett, köök, süsihappegaasifiltrid, õhuniiskuse eemaldajad, hapnikugeneraatorid, treeninguseadmed ning kommunikatsioonivahendid juhtimiskeskusega ühenduse pidamiseks.
Esimesed elanikud saabusid kosmosejaama 1. ekspeditsiooniga 2000. aasta novembris kosmoselaevaga Sojuz TM-31. Umbes samal ajal toimunud süstikulennud STS-92 ja STS-97 lisasid kande- ja ühenduskonstruktsioonide komponente, sideseadmeid ja päikesepaneele.
Järgmise kahe aasta jooksul startis raketiga Sojuz-U moodul Pirs; kosmosesüstikud Discovery, Atlantis ja Endeavour toimetasid kohale laborimooduli Destiny, õhuluku Quest ja robotkäe Canadarm2.
Jaama ehitust häiris tõsiselt 1. veebruaril 2003 toimunud kosmosesüstik Columbia katastroof, kus hävis kosmosesüstik Columbia ja hukkus 7 astronauti. Katastroof peatas kosmosesüstikute lennud kaheks ja pooleks aastaks. Järgmine kosmosesüstiku missioon, STS-114, startis 2005. aastal ja jaama ehitamine jätkus 2006. aastal, kui toimus Atlantise missioon STS-115, mis tõi jaama täiendava komplekti päikesepaneele.
Lennud STS-116, STS-117 ja STS-118 lisasid konstruktsioonielemente ja kolmanda komplekti päikesepaneele. Tänu lisandunud energiavarustusele sai võimalikuks uute moodulite lisamine. Järgmisena paigaldati ühendusmoodul Harmony ja ESA labor Columbus, seejärel Jaapani mooduli Kibō kaks esimest komponenti. Märtsis 2009 lisati STS-119 kohale toimetatud päikesepaneelid ja juulis 2009 lennuga STS-127 saabunud Kibō viimane osa. Järgmisena paigaldati Venemaa moodul Poisk. Veebruaris 2010 tõi süstiku Endeavour lend STS-130 ühendusmooduli Tranquility ja ESA observatooriumi Cupola, mais 2010 tõi Atlantis lennuga STS-132 eelviimase Venemaa mooduli Rassvet. Süstiku Discovery viimase lennuga STS-133 toodi kohale Itaalia moodul Leonardo. Kosmosesüstiku Endeavour mais 2011 toimunud viimase lennuga STS-134 viidi kosmosejaama seade kosmilise kiirguse uurimiseks ning antiaine ja tumeaine leidmiseks (Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02).
Juunis 2011 koosnes kosmosejaam 15 survestatud moodulist. Puudu on veel viimane moodul, Venemaa labor Nauka, ning osa väliskonstruktsioonile paigaldatavaid komponente, sealhulgas ESA robotkäsi (European Robotic Arm). Kosmosejaama lõplik mass ulatub 400 tonnini.

Zarja

Zarja (vene keeles: Заря́, 'koit') oli jaama esimene moodul, mis saadeti orbiidile. Zarja asusid säilitusruumid ja see tagas ehituse alguses jaama elektrivarustuse ja muu vajaliku. Moodul sai nimeks Zarja, sest see sümboliseeris rahvusvahelist kosmosealast koostööd. Kuigi Zarja ehitas Vene ettevõte, kuulub moodul Ameerika Ühendriikidele. Moodul kaalub 19,3 tonni ja on ilma päikesepaneelideta 12,55 m pikk ning 4,1 meetrit lai. Mooduli elueaks planeeriti vahemalt 15 aastat ja täna kasutatakse seda säilitusruumina.
Zarja viis 20. novembril 1998 orbiidile Proton-K kanderakett, mis startis Bajkongõri kosmodroomilt. Pärast Zarja orbiidile jõudmist, startis 4. detsembril 1998 kosmosesüstiku Endeavour missioon STS-88, mis kinnitas Zarja külge Unity mooduli.

Unity

Unity ('ühtsus') oli esimene ühendusmoodul ja kosmosejaama esimene USA-s ehitatud moodul. Tal on põkkumisseadmed Z1-sõrestiku, õhuluku Quest, labori Destiny, ühendusmooduli Tranquility ja mooduli Leonardo jaoks. Unity viis 4. detsembril 1998 missiooni STS-88 raames orbiidile kosmosesüstik Endeavour. Mitmed jaama süsteemide torud ja kaablid läbivad Unity moodulit, ning seetõttu on moodulis 216 toru vedelike ja gaaside jaoks ja 121 elektrijuhet, mille kogupikkus oli 9,6 kilomeetrit. Unity valmistati alumiiniumist. Enne starti paigaldati moodulile kaks põkkumisadapterit, mis võimaldasid mooduliga põkkuda Vene Sojuzidel ja USA kosmosesüstikutel. Moodul koos adapteritega kaalub 11,6 tonni.

Zvezda

Zvezda (vene keeles: Звезда́, 'täht'), tuntud ka kui DOS-8 ja teenindusmoodul, tagab jaama kõigi tähtsate süsteemide töö. Zvezda lisandumisega oli esmakordselt võimalik saata jaama alaline meeskond, sest moodul võimaldas jaamas elada kahel meeskonnaliikmel ja seal peatuda kuni kuuel kosmonaudil. Zvezda DMS-R arvuti juhib kogu jaama elutagamissüsteeme, juhtimissüsteemi, navigatsioonisüsteemi ja kontrollsüsteemi .
Moodul ehitati aastatel 1985–1986 ning selle viis orbiidile Proton-K kanderakett, mis startis 12. juulil 2000. Moodulil on põkkumisseade Sojuzi, Progressi ja kosmoseaparaadi Automated Transfer Vehicle jaoks.

Destiny

Destiny ('saatus') on USA peamine uurimislabor ISS-is. Moodul kinnitati Unity mooduli külge veebruaris 2001 ja see on USA esimene orbitaallaboratoorium pärast Skylabi. Mooduli ehitas Boeing ja see kaalub 16 tonni. Selle viis 7. veebruaril 2001 orbiidile kosmosesüstik Atlantis missioonil STS-98. Destiny moodulist juhitakse ka jaama robotkäe tööd.

Quest

Quest ('missioon') on ISS-i USA segmendi ainus õhulukk ja sealt väljutakse avakosmosesse nii USA kui ka Venemaa skafandritega. Enne Questi paigaldamist, sai avakosmoses käia ainult Vene skafandrites ja USA skafandreid sai kasutada ainult siis, kui jaamas viibis kosmosesüstik. Mooduli atmosfäär on eraldi reguleeritud ja meeskonnaliikmed magavad seal plaanipärase avakosmosesse väljumise eelsel ööl, et vältida madala rõhuga skafandrites tekkida võivat kessoontõbe.
Questi viis missiooni STS-104 raames orbiidile kosmosesüstik Atlantis, mis startis 12. juulil 2001.

Pirs ja Poisk

Pirs ('kai') ja Poisk ('otsing') on Vene õhulukud, millel on kaks ühesugust luuki. Kõik moodulite luugid avanevad turvalisuse tagamiseks sissepoole, sest Miri pardal juhtus õhulukuga õnnetus, kui õhulüüsis olnud väike õhurõhk paiskas õhuluku välimise luugi lahti ning see vajas parandamist. Pirsi on kasutatud Vene skafandrite hoiustamiseks ja hoolduseks. Õhuluku kaugemaid luuke kasutatakse Sojuzide ja Progresside põkkumisteks ning moodulil on automaatne transpordisüsteem, millega laaditakse jaama hapnikku ja kütust.

Tranquility

Tranquility on kolmas ja viimane USA segmendi ühendusmoodul. See sisaldab täiendavaid elutagamisseadmeid, mis töötlevad reovett ja toodavad hapnikku. Sellel on kuus põkkumisadapterit, millest viie külge on ühendatud Unity, Cupola, Leonardo ja BEAM.

Columbus

Columbus on Euroopa laborimoodul, mis on projekteeritud üldiseks laboriks ja bioloogia, biomeditsiini ja vedeliku füüsika uuringuteks. Mooduli välisküljel asuvad mitmed teadusseadmed, nagu European Technology Exposure Facility, SOLAR ja MISSE. Columbuse operatsioone juhib Saksa Kosmoseagentuur.

Maksumus

ESA hinnangul läheb kosmosejaama ehitamine ja haldamine 30 aasta jooksul maksma 100 miljardit eurot. Teised hinnangud on ulatunud 35 miljardist USA dollarist kuni 160 miljardi dollarini. Suurte kuludega seoses on palju kritiseeritud nii programmi finantseerimist, selle uurimissuutlikkust kui ka tehnilisi lahendusi.