ایستگاه فضایی
ایستگاه فضایی نوعی سازه است که برای زندگی و کار بشر در فضا طراحی و ساخته شده‌است. تاکنون تنها ایستگاه‌های مدار پایین به مرحلهٔ بهره‌برداری رسیده‌اند که آن‌ها را «ایستگاه مداری» نیز می‌خوانند. تفاوت ایستگاه فضایی با فضاپیماهای دیگر این است که در ایستگاه فضایی امکانات اساسی پیش‌رانی یا فرود بر زمین وجود ندارد؛ در عوض از وسایل نقلیهٔ دیگر برای ترابری (چه از ایستگاه چه به ایستگاه) سود جسته می‌شود. ایستگاه‌های فضایی برای سکونت میان‌مدت طراحی شده‌اند که درازایش می‌تواند چند هفته، چند ماه و حتی چند سال باشد. تنها ایستگاه فضایی‌ای که هم‌اینک مورد استفاده‌است، «ایستگاه فضایی بین‌المللی» است. ایستگاه‌های فضایی پیشین الماز، سری سالیوت، اسکای‌لب و میر بودند.
تاریخچهٔ ساخت و توسعهٔ ایستگاه‌های فضایی به زمان جنگ سرد و اوج رقابت‌های فضایی بازمی‌گردد. زمانی‌که راکت ساترن ۵ توسط آمریکا و به دست دکتر ورنر فون براون و گروهش توسعه داده می‌شد، این مهندس آلمانی همواره ایدهٔ ساخت اقامت‌گاهی فضایی را در سر می‌پروراند. در همان سال‌ها هنزمندان برای آن‌که بتوانند این ایده را به شکلی بهتر برای مردم توضیح دهند، آثاری سینمایی خلق کردند که در آن‌ها ایستگاه‌های فضایی به تصویر کشیده شده بود. این ایستگاه‌ها به شکل دایره‌ای و چرخان بودند؛ زیرا در حالت فرضی، باید با چرخش خود، گرانش مصنوعی ایجاد می‌کردند. در این آثار سینمایی، مردمان بسیاری به ایستگاه سفر می‌کردند و در آنجا کسب‌وکار به راه انداخته بودند؛ سفینه‌ها نیز همچون کشتی‌هایی که در بندر پهلو می‌گیرند، به سمت ایستگاه حرکت می‌کردند. به‌تازگی مشابه چنین ایده‌ای در فیلم "Elysium" به تصویر کشیده شد.
این ایستگاه‌ها همچون هتل‌های بین راهی بودند و انسان‌ها می‌توانستند از آنجا به سمت ماه یا مریخ نیز حرکت کنند. این ایده بسیار فرازمانی بود؛ اما دقیقاً همان چیزی بود که دکتر براون در ذهن داشت. این ایده با وجود پیشرفت‌های امروزه نیز قابل اجرا نیست؛ اما دانشمندان توانسته‌اند ایدهٔ اصلی ساخت ایستگاه فضایی را عملی کنند و این کار برای نخستین‌بار توسط اتحاد جماهیر شوروی انجام شد. نخستین ایستگاه فضایی، در سال ۱۹۷۱ به فضا پرتاب شد و از آن زمان به بعد، آمریکا و شوروی همواره ایستگاه یا ایستگاه‌هایی در مدار داشته‌اند. نخستین ایستگاهی که در مدار زمین قرار گرفت، ایستگاه فضایی سالیوت (Салю́т) بود که یک پروژهٔ علمی نظامی به‌شمار می‌رفت و شوروی حساسیت بسیاری روی آن داشت و سعی می‌کرد جزئیاتی از آن فاش نشود و در اختیار آمریکایی‌ها قرار نگیرد. ایستگاه فضایی بین‌المللی در خود فضانوردانی را جا داده‌است. در آنجا فضانوردان به کارهای خود رسیدگی می‌کنند و مجبور هستند تا در ایستگاه فضایی کار کنند پس از ایستگاه فضایی سالیوت، حال نوبت به آمریکایی‌ها رسیده بود تا به این عرصه وارد شوند. اسکای‌لب، نخستین ایستگاه فضایی آمریکا در مدار زمین بود که در سال ۱۹۷۳ میلادی توسط راکت ساترن ۵ به یک‌باره به فضا ارسال شد. ایستگاه سالیوت یک پروژهٔ چندگانه بود که نخستین آن‌ها، سالیوت ۱ نام داشت و در واقع این ایستگاه ترکیبی از سیستم فضاپیماهای آلماز و سایوز بود. آلماز، سیستمی نظامی بود که برای اهداف فضایی توسط وزارت دفاع شوروی طراحی شده بود؛ اما بعدها نوع کاربری آن تغییر کرد و به بخشی از ایستگاه سالیوت ۱ تبدیل شد.
پس از مأموریت فضاپیمای سایوز ۱۱، شوروی ایستگاه فضایی دیگری را به‌نام سالیوت ۲ به فضا پرتاب کرد که متأسفانه پرتاب ناموفق بود و به مدار زمین نرسید. پس از این مأموریت ناموفق، شوروی ایستگاه‌های فضایی سالیوت ۳، سالیوت ۴ و سالیوت ۵ را به فضا پرتاب کرد و پس از پرتاب، فضانوردان به کمک فضاپیمای سایز به ایستگاه متصل شدند و برای مدت زمان طولانی‌تری در آنجا ماندند تا مأموریت‌های جدیدی انجام دهند. ایستگاه‌های سالیوت، فقط به فضاپیماهای سایوز متصل می‌شدند و امکان اتصال آن‌ها به نوع دیگر فضاپیماها وجود نداشت. سپتامبر سال ۱۹۷۷ میلادی، ایستگاه فضایی سالیوت ۶ به فضا پرتاب شد که دو ورودی داشت و فضاپیمای بی‌سرنشین پروگرس نیز می‌توانست به آن متصل شود. سالیوت ۶ تا سال ۱۹۸۲ به کار خود ادامه داده و سپس جای خود را به سالیوت ۷ داد که آخرین ایستگاه از پروژهٔ سالیوت به‌شمار می‌رفت.
سالیوت ۷ یکی از ایستگاه‌های خبرساز و جنجالی بود. این ایستگاه در سال ۱۹۸۲ به فضا پرتاب شد و به مدت ۸۰۰ روز میزبان ۱۱ فضانورد بود؛ اما در همان سال‌ها حادثهٔ سالیوت ۷ به وقوع پیوست و ایستگاه از کنترل شوروی خارج شد. سیستم برق این ایستگاه به دلیل برخورد چند جرم کیهانی، از کار افتاد و ایستگاه در مدار زمین شروع به چرخش به دور خود کرد و روند سقوط آن به سمت زمین آغاز شد. شوروی که در آن زمان تحت فشارهای بین‌المللی قرار گرفته بود تصمیم گرفت طی یک مأموریت عجولانه، دو فضانورد را به کمک فضاپیمای سایوز به فضا پرتاب کند تا به‌صورت دستی به این ایستگاه در حال چرخش متصل شوند و آن را به حالت پایدار بازگردانند. این دو فضانورد روس موفق شدند به ایستگاه متصل شده و آن را بازیابی کنند و این عملیات نجات، یکی از غیرممکن‌ترین مأموریت‌های تاریخ هوانوردی است. ایستگاه فضایی سالیوت ۷، بعدها زمینه را برای شکل‌گیری پروژهٔ ایستگاه فضایی میر فراهم کرد. آمریکا برخلاف شوروی، در زمینهٔ ایستگاه‌های فضایی سرمایه‌گذاری چندانی نکرد و تا پیش از توسعهٔ ایستگاه فضایی بین‌المللی، اسکای‌لب اولین و تنها ایستگاه فضایی آمریکایی‌ها به‌شمار می‌رفت. اسکای‌لب سال ۱۹۷۳ به فضا پرتاب شد؛ اما حین پرتاب دچار آسیب شد و ۲ پنل خورشیدی آن به‌طور کامل تکه‌تکه شدند و یک پنل خورشیدی دیگر نیز به‌طور کامل باز نشد. این اتفاقات باعث شدند که اسکای‌لب در مدار توان الکتریکی اندکی داشته باشد و سیستم تنظیم دمای ایستگاه به خوبی کار نکند. آمریکا برای رفع این مشکل فضاپیمای سرنشین‌دار اسکای‌لب ۲ را به فضا پرتاب کرد تا فضانوردان بتوانند ایستگاه را تعمیر کنند. این مهندسان فضانورد توانستند با موفقیت ایستگاه را تعمیر کرده و آن را به وضعیت پایدار برسانند و ۲۸ روز نیز در ایستگاه اقامت داشته باشند.
کارگاه مداری، ماژول هوابند، محل اتصال چندگانه، واحد تلسکوپ آپولو و فضاپیمای آپولو، از بخش‌های تشکیل‌دهندهٔ اسکای‌لب بودند. مأموریت‌های اسکای‌لب ۳ و ۴ که خدمهٔ آن به ترتیب ۵۹ و ۸۴ روز در ایستگاه اقامت داشتند، پس از مأموریت اسکای‌لب ۲ به ایستگاه متصل شدند. اسکای‌لب، یک ایستگاه دائمی نبود و آمریکا در نظر داشت که از آن صرفاً به‌عنوان یک آزمایشگاه فضایی استفاده کند و تأثیرات پروازهایی که یک هفته تا یک ماه طول می‌کشند را روی بدن انسان مورد سنجش قرار دهند. اسکای‌لب ۳ آخرین مأموریتی بود که به ایستگاه متصل شد و ایستگاه فضایی اسکای‌لب خیلی زودتر از پیش‌بینی‌ها، به دلیل چرخش مداری سریع ناشی از برخورد با فعالیت خورشیدی شدید، وارد جو زمین شد و در آسمان استرالیا سوخت و از بین رفت.
یکی دیگر از ایستگاه‌های فضایی، ایستگاه میر (Мир) شوروی بود که در سال ۱۹۸۶ به فضا پرتاب و مونتاژ شد. میر، در آن زمان پیشرفته‌ترین ایستگاه فضایی ساخته شده توسط انسان به‌شمار می‌رفت و برای ۱۰ سال عملیاتی بود. نخستین فضانوردانی که به ایستگاه رفتند، همان فضانوردانی بودند که عملیات نجات سالیوت ۷ را انجام داده بودند. این افراد به مدت ۷۵ روز در ایستگاه میر اقامت داشتند و سپس به زمین بازگشتند. ایستگاه فضایی میر از قسمت‌هایی نظیر ماژول زندگی (حمام و آشپزخانه و…)، قسمت میانجی، قسمت مونتاژ، ماژول اخترفیزیک کوانت ۱، ماژول هوابند و علمی کوانت ۲، ماژول تکنولوژیکی کریستال، ماژول اسپکتر، ماژول سنجش از راه دور پریرودا، ماژول اتصال، فضاپیمای بی‌سرنشین پروگرس و فضاپیمای سایوز تشکیل شده بود.
در سال ۱۹۹۴ میلادی، روسیه به آمریکا اجازه داد که فضانوردان آمریکایی برای کسب آمادگی جهت حضور در ایستگاه فضایی بین‌المللی، مدتی را در ایستگاه میر به‌سر ببرند. روس‌کازموس که در مورد هزینه‌های بالای نگه‌داری از ایستگاه میر نگران بود، تصمیم گرفت که با ناسا همکاری کند؛ اما دولت روسیه قبول نکرد و گفت بهتر است که ایستگاه رها شود تا تمام تمرکز روی ایستگاه فضایی بین‌المللی باشد. میر، یک ایستگاه فضایی دائمی بود؛ اما دولت روسیه تصمیم گرفت آن را به سوی زمین هدایت کند و از بین ببرد. سرانجام در سال ۲۰۰۱ بقایای ایستگاه فضایی میر در اقیانوس آرام جنوبی سقوط کردند.
با توجه به اطلاعاتی که کسب کردیم، اکنون می‌دانیم که ISS، نهمین ایستگاه فضایی قابل سکونت در مدار زمین است که پس از ایستگاه‌های آلماز، سالیوت، اسکای‌لب و میر توسعه داده شده و شاید بتوان گفت از آن‌ها نیز الهام گرفته‌است. فرایند ساخت ایستگاه فضایی بین‌المللی از سال ۱۹۹۸ میلادی آغاز شد؛ اما نخستین فضانوردانی که در آن اقامت کردند، طی مأموریت اکسپدیشن ۱ (Expedition 1) در تاریخ ۲ نوامبر سال ۲۰۰۰ به فضا پرتاب شدند. از آن زمان تا به این لحظه، بیش از ۱۷ سال می‌گذرد و این طولانی‌ترین حضور یک ایستگاه فضایی در مدار پایینی زمین است. تا پیش از ایستگاه فضایی بین‌المللی، رکورد طولانی‌ترین حضور ایستگاه فضایی در مدار، با ۹ سال و ۳۵۷ روز، متعلق به ایستگاه فضایی میر بود. محموله‌های مورد نیاز برای ایستگاه فضایی بین‌المللی به کمک فضاپیماهایی نظیر سایوز و پروگرس روسیه، دراگن و سیگنوس آمریکا، H-II ژاپن و سیستم انتقال اروپا، به ایستگاه منتقل می‌شوند. تا پیش از لغو برنامهٔ شاتل‌های فضایی، امکان اتصال این شاتل‌ها به ایستگاه نیز وجود داشت. ایستگاه فضایی بین‌المللی میزبان فضانوردان، کیهان‌نوردان و توریست‌ها از ۱۷ کشور مختلف بوده‌است.
طبق قراردادی که میان ناسا و روس‌کازموس روسیه به امضا رسید، قرار بر این شد که ایستگاه فضایی بین‌المللی صرفاً آزمایشگاهی در مدار پایینی زمین باشد و در آن بررسی‌های لازم جهت بهبود سفرهای فضایی آینده انجام شوند. ناسا پیش‌بینی کرده بود که در آینده انسان‌ها به مریخ سفر خواهند کرد و خطراتی آن‌ها را تهدید می‌کند؛ بنابراین لازم است که در ایستگاه فضایی بین‌المللی نتایجی که حضور در فضا روی بدن می‌گذارد سنجیده شوند تا در سفرهای آینده مشکلی برای کیهان‌نوردان به وجود نیاید. در سال ۲۰۱۰، آژانس پروازهای فضایی آمریکا اعلام کرد که ISS پتانسیل بیشتری دارد و می‌توان از آن برای کارهای آموزشی نیز استفاده کرد و در قالب برنامه‌های تلویزیونی، اطلاعاتی را با مردم در میان گذاشت.https://www.zoomit.ir/2018/4/12/270716/infinite-engineering-iss/