תחנת החלל הבין-לאומית

תחנת החלל הבין־לאומית (International Space Station, הידועה גם בראשי התיבות "ISS") היא לוויין מלאכותי מאויש, המקיף את כדור הארץ במסלול לווייני נמוך ומשמש כתחנת מחקר. תחנת החלל נמצאת בגובה ממוצע של 400 קילומטר וממומנת על ידי חמש סוכנויות חלל שונות: נאס"א, רוסקוסמוס, הסוכנות היפנית לחקר החלל, סוכנות החלל הקנדית וסוכנות החלל האירופית.

בניית תחנת החלל החלה בנובמבר 1998 עם הצבת היחידה הראשונה, זאריה (Zarya). התחנה תוכננה לפעול לכל הפחות עד שנת 2020 ולכל היותר עד 2028.
ניתן לראות את התחנה מכדור הארץ בעין בלתי מזוינת כנקודת אור הנעה על פני השמיים בזמנים מסוימים.

התחנה 
תחנת החלל הבין־לאומית היא איחוד של מספר תחנות חלל שתוכננו כמיזמים נפרדים בידי מספר סוכנויות חלל שונות, ובהן: "פרידום" האמריקאית, "מיר־2" הרוסית, "קולומבוס" האירופאית ו"קיבו" היפנית. שורשי המיזם נעוצים בתוכנית מיר ומעבורות החלל בשנת 1994, והמיזם עצמו החל עם שיגור היחידה הראשונה ב־1998 על גבי הטיל הרוסי "פרוטון", ונמשך עם שיגור והרכבת חלקים נוספים כמו: יחידות מדוחסות אוויר ותומכות חיצוניות כחלק ממטען מעבורות החלל, טילי פרוטון ומשגרי סויוז רוסיים.
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 לנובמבר 2022, מניין כלל האסטרונאוטים שביקרו בתחנת החלל הבין־לאומית, מכל הלאומים, צוות ומבקרים, עומד על 263 מ-20 מדינות.

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.

 השפעת הכבידה על גוף האדם – המחקר המתמשך בתחנה מרחיב את הידע ההולך ונצבר אודות השפעתה של חוסר הכבידה בטווח הארוך על גוף האדם. הנושאים הנבדקים במחקרים אלה הם: דלדול שריר, דלדול עצם והשפעתה על גמישות חלקי הגוף השונים. המידע ישמש לקבוע אם מסעות ארוכים והתיישבות האדם בחלל אפשריים. נכון לשנת 2006, הידע שנצבר על דלדול השריר והעצם מצביע על סיכון משמעותי של שבירה ומוגבלות ביכולת התנועה של אסטרונאוטים שישרדו מסע ארוך בחלל ויחזרו לכוח כבידה של כוכב לכת כלשהו (כמו מסע בן שישה חודשים הנדרש כדי להגיע למאדים). בנוסף, מתקיימים שלל ניסויים רפואיים בתחנה כשהבולט ביניהם הוא "אבחון אולטראסאונד מתקדם במיקרו־כבידה" ובו כל הצוות, ללא יוצא מן הכלל, מבצע סריקות אולטראסאונד בהדרכת מומחים בכדור הארץ. המחקר לוקח בחשבון את הדיאגנוזה והטיפול הרפואי בחלל. בדרך כלל, אין רופא בתחנה מה שהופך את הדיאגנוזה למורכבת הרבה יותר.
 השפעת הכבידה על צמחים ובעלי חיים – מחקרים הנערכים בתחנה מודדים את השפעת חוסר הכבידה על התפתחות, גדילה ותהליכים פנימיים של צמחים ובעלי חיים. בהמשך למידע שהתקבל, נאס"א תמשיך את מחקריה בנושא זה בתלת מימד של גדילה והתפתחות רקמות אנושיות וגבישי חלבונים.
 פיזיקה של נוזלים – מחקר בנושא פיזיקה של נוזלים מאפשר לחוקרים לבנות מודל בצורה טובה יותר של התנהגות הנוזלים מפני שנוזלים יכולים להתערבב בצורה טובה יותר בתנאים של חוסר משקל, ואף קיימים נוזלים שלא מתערבבים בכדור הארץ אך בתחנת החלל כן. בנוסף, בחינת התגובות והתהליכים שנוצרים באיטיות עקב מיקרו־כבידה והטמפרטורות השרויות בחלל, מקנים לחוקרים הבנה עמוקה יותר של מוליכות על.
 הנדסת חומרים – מחקר זה ייחודי בתחנה בכך שהוא נחשב שימושי גם בתחומים רבים מחוץ לתעשיית החלל.

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
כשתושלם, תכיל תחנת החלל הבין־לאומית שש עשרה יחידות מדוחסות אוויר ותהיה בעלת נפח כולל של כאלף מטרים מעוקבים. יחידות אלו משמשות למעבדות מחקר, מנעלי אוויר, חלקי עגינה לחלליות השונות שמגיעות לתחנה, יחידות אחסון ויחידות מגורים לצוות. חמש עשרה יחידות כאלו כבר נמצאות במסלול.

יחידות שאינן מדוחסות אוויר

חוץ מיחידות מדוחסות האוויר, תחנת החלל מורכבת ממספר רכיבים נוספים. הרכיב הגדול ביותר הוא מערך התומכות המהווה למעשה את שלד התחנה ועליו מותקנים כל המערכים של הלוחות הסולאריים והרדיאטורים. מערך תומכות זה מורכב מ־10 חלקים נפרדים המקנים לו אורך כולל של 108.5 מטר.

ה־Alpha Magnetic Spectrometer, ניסוי בפיזיקת חלקיקים, שהגיע לתחנה במשימת STS-134 במאי 2011, הותקן על מערך התומכות ומודד קרניים קוסמיות במטרה למצוא ראיות לחומר האפל ולאנטי חומר.

בנוסף, על מערך התומכות מותקנת הזרוע הרובוטית הראשית של תחנה, היכולה להגיע לכל רכיב אמריקאי בה.

חלקים שבוטלו 

 יחידת מגורים (Centrifuge Accommodations Module).
 יחידת עגינה אוניברסלית המתאימה לעגינת כל רכבי החלל (Universal Docking Module) הוחלפה על ידי חלק ה־MLM - FGB-2. תוכננה להוות יחידת צומת לחיבור 2 יחידות מעבדה רוסיות. בוטלה לאחר ביטול היחידות.
 יחידות המעבדה הרוסיות (Russian Research Modules) – שתי מעבדות רוסיות. הוחלפו ביחידת המעבדה Nauka.
 יחידת מגורים (Habitation Module) – תוכננה לספק מקום לפריסת שקי שינה. לאחר ביטול היחידה, האסטרונאוטים ישנים ברחבי התחנה.
 רכב החזרת צוות (Crew Return Vehicle) – הוחלף בכך שנמצאות בכל רגע 2 חלליות עוגנות בתחנה.
 יחידת שליטה זמנית (Interim Control Module) – יחידה להחלפת מודול השירות זבזדה במקרה של תקלה (מאוחסן ומוכן לשיגור בהתראה קצרה). יחליף את זבזדה כ־3 שנים במקרה הצורך עד לשיגור יחידת הנעת התחנה.
 יחידת הנעת התחנה (ISS Propulsion Module) – יחידה להחלפת יחידת השליטה הזמנית לאחר סיום תפקידה.
 רציף המדע (Science Power Platform) – מעבדה ויחידת ייצור חשמל לחלק הרוסי של התחנה. הוחלפה בלוחות הסולאריים האמריקאים.

אספקת הכוח

מקור הכוח של התחנה הוא מאנרגיה סולרית, ואנרגיה זו מומרת לחשמל באמצעות הלוחות הסולריים.
לפני משימת הרכבה 4A (משימת STS-97 ב־30 בנובמבר 2000) הגיעה האנרגיה החשמלית בתחנה מלוחות סולאריים שעל היחידות זרייה וזבזדה. החלק הרוסי בתחנה משתמש ב־28 וולט של זרם ישר. המערך הסולרי מייצר בין 130 ל־180 וולט של זרם ישר. האסטרונאוטים משתמשים בו לאחר המרתו לזרם ישר יציב של 124 וולט.

הכוח יכול להתחלק בין חלקי התחנה, לאחר שהוא עובר המרה בדרך. המרה זו נחוצה לאחר ביטול פלטפורמת ייצור הכוח מתוצרת רוסיה, ולפיכך הרכיב הרוסי יהיה תלוי בלוחות הסולאריים האמריקניים לצורך אספקת החשמל. שימוש בקווי מתח גבוה בחלק האמריקני של התחנה הוביל להפחתה בשימוש בקווי מתח חשמלי ובכך גם לחסכון במשקל. חום עודף משוחרר עם לוחות קירור. מכיוון שלא ניתן להוליך את החום מעבר לצירים של הלוחות המסתובבים, ללוחות אלה יש מקרנים נפרדים. ההארקה של כל המתקנים מחוברת לשלדת התחנה, המוארקת לחלל בעזרת מתקן היורה אטומי קסנון מיוננים לחלל כדי להיפטר מעודפי מטען חשמלי. בנוסף, קיים מערך מצברים המשמש כאשר השמש מוסתרת על ידי כדור הארץ.

שמירה על מסלול התחנה

תחנת החלל הבין־לאומית, חגה סביב כדור הארץ במסלול מעגלי בגובה שבין 278 ק"מ לבין 460 ק"מ. היא נעה במהירות ממוצעת של 27,743.8 קמ"ש ומשלימה 15.7 הקפות סביב כדור הארץ ביממה. התחנה מאבדת באופן תמידי מגובה מסלולה עקב כוח גרר המופעל עליה, דבר שמצריך להעלותה באופן תמידי למסלולה המקורי מספר פעמים בשנה. העלאה כזו דורשת אנרגיה שבאה משני מנועיה של יחידת השירות "זבזדה" הרוסית או ממעבורות החלל כשאלו עוגנות בה או על ידי חלליות פרוגרס שמגיעות באופן שוטף לתחנה כדי לחדש בה את המלאי. העלאה למסלול הרצוי אורכת בדרך כלל 2 הקפות שלמות (כ־3 שעות).

בדצמבר 2008, חתמה נאס"א על הסכם עם חברת "אד אסטרה" על אספקת רקטת מגנטו־פלזמה בעלת מתקף סגולי משתנה, שתותקן על התחנה כחלק מניסוי שאמור לשמור על גובה מסלולה של התחנה בצורה יעילה יותר מהשיטה הנוכחית.

מערכות תקשורת

בתחנת החלל הבין־לאומית קיימות מערכות תקשורת פנימיות וחיצוניות שמעבירות מידע מדעי וטלמטריה למרכזי השליטה בכדור הארץ ומשמשות למספר מטרות, בהן העברת קובצי אודיו ווידאו, תקשורת בין צוותי התחנה לטייסי המעבורת ותקשורת בין צוותי התחנה לבני משפחותיהם.

בחלקים הרוסיים שבתחנה, מתבצעת התקשורת באמצעות אנטנת "לירה" שנמצאת בזבזדה. באנטנת "לירה" קיימת היכולת להשתמש במערכות התקשורת שנמצאות בלוויין Luch. מערכות אלו שימשו לתקשורת עם תחנת החלל מיר והוזנחו במהלך שנות התשעים של המאה העשרים. בשנת 2011 מתכננת רוסיה להציב שני לוויינים כאלו, Luch-5A ו־Luch-5B במסלול, במטרה לחדש את היכולת שאינה מנוצלת כרגע באנטנת "לירה".
מערכת תקשורת רוסית נוספת היא ווסחוד־M המאפשרת תקשורת טלפונית בין זבזדה, זאריה, פירס ופויסק. המערכת מספקת גם יכולת לשידור רדיו בתדר גבוה למרכזי השליטה בכדור הארץ.

מערכת קיום החיים

מערכת השליטה בסביבה ומערכת קיום החיים דואגות לתנאים של לחץ אטמוספירי, רמות חמצן, מים וכיבוי אש יחד עם דברים נוספים.

העדיפות העליונה בתחנת החלל הבין־לאומית שמורה למערכת התמיכה בחיים. המערכת גם אוספת, מחשבת ואוגרת מים ומחשבת את "בזבוז" האמצעים החיוניים על ידי הצוות. לדוגמה: המערכת ממחזרת נוזלים מכיורים, מקלחות, שתן ועיבוי.

מעברים
מכיוון שתחנת החלל סובבת את כדור הארץ בגובה רב מעל לפני השטח, היא נותרת באור השמש גם לאחר השקיעה בכדור הארץ. שטח הפנים הגדול שלה המורכב מלוחות סולריים ושמיכות בידוד טרמיות מחזירים את אור השמש בצורה יעילה, דבר הגורם לכך שבהירותה של תחנת החלל עולה על זו של כוכב הלכת נגה. לעין הבלתי מצוידת תחנת החלל נראית כנקודת אור הנעה בשמיים מעט לפני הזריחה או בערב מעט לאחר השקיעה שכן רק בזמנים אלו היא מוארת בעוד שפני הקרקע חשוכים.

החיים בתחנה

לוחות זמנים

לוחות הזמנים בתחנת החלל הבין־לאומית נמדדים ונקבעים לפי זמן אוניברסלי מתואם המוכר גם כשעון גריניץ'. במהלך ביקור של מעבורת חלל כלשהי עוברים אנשי הצוות בתחנה לעבוד לפי שעון המעבורת המכונה Mission Elapsed Time או בקיצור MET (שנספר מהרגע שבו המריאה המעבורת (לדוגמה: MET 2/03:45:18 מייצג יומיים, 3 שעות, 45 דקות ו־18 שניות) ולא לפי זמן אוניברסלי מתואם או כל שעון ארצי אחר). מאחר שזמני השינה נבדלים בדרך כלל בין MET לזמן אוניברסלי מתואם אנשי הצוות בתחנה מסתנכרנים עם שעון המעבורת לפני שזו עגנה בה ואחרי שהמעבורת עוזבת עוברים חזרה לשעון גריניץ'. נוהל זה מוגדר ומוכר כהסטת זמני שינה.

יום טיפוסי בתחנת החלל הבין־לאומית מתחיל בהשכמה ב־6:00 בבוקר וכולל ריטואל של "פעולות לאחר שינה" כמו צחצוח שיניים וממשיך בסריקה ובדיקת בוקר של התחנה. לאחר מכן יושב הצוות לאכול ולוקח חלק בתכנון היום יחד עם מרכזי השליטה שבכדור הארץ. יום העבודה לאחר סדר הפעולות הקבוע הנ"ל מתחיל בסביבות 8:10. היום נפתח באימון בוקר ועבודה שוטפת של ניסויים ותחזוקה. בשעה 13:05 מקבל הצוות הפסקה בת שעה הכוללת ארוחת הצהריים ואימון נוסף. לאחר מכן העבודה נמשכת עד 19:30, ואז נכנס נוהל "פעולות טרום שינה" הכולל: ארוחת ערב ואספה של הצוות. זמן השינה מוגדר באופן רשמי החל מ־21:30 (כאמור, התחנה מקיפה את כדור הארץ כ־16 פעמים ביממה ולכן מספר הזריחות והשקיעות שחווים אנשי הצוות בתחנה זהה, ולכן מכסים את חלונות התחנה כדי לתת תחושה של "לילה"). באופן כללי הצוות עובד כ־10 שעות ביום וכ־5 שעות בשבת. שאר הזמן מנוצל למנוחה או השלמת פערים בעבודה.

שינה

התחנה מספקת בית מגורים קבוע לכל איש צוות ששוהה בה. בתחנה קיימים שני תאי שינה בחלקים הרוסיים ועוד ששה בשאר התחנה. תאי השינה האמריקאיים הם אישיים ומותאמים בגודל לאדם אחד ובעלי אקוסטיקה טובה. האסטרונאוט יכול לישון בתא כשהוא במצב אנכי קשור למיטה, להאזין למוזיקה, להשתמש במחשב נייד, ולאחסן חפצים אישיים במגירה גדולה או לתלותם על רשת המוצמדת לקיר. בתא ישנה גם מנורת קריאה, מדף ושולחן עבודה. לצוותים המבקרים בתחנה אין מקומות מסודרים לשינה כמו אנשי הצוות הקבועים בה, ולכן הם נאלצים לישון גם כן במצב אנכי בצמוד לקירות פנויים בתחנה. באופן מעשי, ישנה אפשרות לישון בחלל באופן חופשי ללא קשירה אך נאסר על אנשי התחנה והמבקרים בה לעשות כן בשל הסכנה לפגיעה בציוד רגיש. בנוסף, ישנה חשיבות רבה לאוורור תאי השינה בשל הסכנה הגלומה בהתעוררות אסטרונאוט המשתנק לחמצן לאחר שנוצרה סביב ראשו "בועה" של פחמן דו־חמצני.

עלויות

התחנה היא אחד המיזמים הבין־לאומיים הגדולים והיקרים בהיסטוריה. עם תחילת בנייתה העריכו שעלות בנייתה תגיע לסכום של כ־40 מיליארד דולר. על פי ההשערות, עלות בנייתה תגיע ל־100 מיליארד דולר, מחציתם במימון אמריקאי. עלות תפעול התחנה לתקופה של 10 שנים מוערכת בסכום דומה.

ההערכה היא שידרשו לפחות 43 טיסות לחלל כדי להביא לתחנה כ־408 טונות של חומרי בניין ואספקה. בין השאר, כולל הציוד מווסתי לחץ אוויר, קורות מתכת, לוחות סולאריים, קילומטרים של כבלים חשמליים ועוד.

האסטרונאוטים האמריקנים והקוסמונאוטים הרוסים שירכיבו את הציוד מתוכננים לבצע כ־144 גיחות רגליות שיסתכמו ב־1,800 שעות "הליכת חלל" לפחות, כפול מהזמן הכולל שבילו אסטרונאוטים אמריקאים ב"הליכת חלל" מאז תחילת טיסות החלל המאוישות לפני למעלה מחמישה עשורים.

נאס"א
פיתוח חומרה חדשה – נאס"א מקציבה 70 מיליון דולר לפיתוח חומרה חדשה כמו מערכת ניווט, אחסון מידע וכולי.
תפעול חלליות – 800 מיליון דולר, מתוכם 125 מיליון דולר מוקצבים לתוכנה, 150 מיליון דולר לאוויוניקה ומערכות צוות, וכל השאר לתפעול התחנה.
שיגורים ותפעול המשימות (מעבורות החלל) – אף על פי שמעבורות החלל אינן כלולות בתקציב התחנה, השקיעה נאס"א כ־500 מיליון דולר על המשימות.
חידוש אספקה והחלפת צוותים – 140 מיליון דולר מושקעים על ציוד ואספקה לתחנה, החלפת צוותים ותפעול חלליות הסויוז.

סוכנות החלל האירופאית
סוכנות החלל האירופאית מעריכה שעד היום השקיעה 8 מיליארד אירו בפרויקט, שמתוכם מיליארד אירו הופנו למימון יחידת המעבדה, קולומבוס.

סוכנות החלל היפנית
עד היום השקיעה סוכנות החלל היפנית כ־3 מיליארד דולר למעבדת קיבו שתהיה חלק מתחנת החלל הבין־לאומית.

תאגיד החלל הרוסי
משנת 1998 שלחה רוסיה שני תריסרים של חלליות סויוז לתחנת החלל. בנוסף, תשגר על טיל "פרוטון" שתי יחידות שהרכיבה בעצמה, ובעבר שלחה עוד שני טילים כאלו שנשאו חלקים להרכבת התחנה.

סוכנות החלל הקנדית
סוכנות החלל הקנדית הרכיבה את הזרוע הרובוטית של התחנה (Canadarm2), והיא מעריכה שב־20 שנה האחרונות היא השקיעה 1.4 מיליארד דולר קנדי.

תפעול התחנה

משלחות

התחנה מתוכננת לאכלס, בו זמנית, עד ארבעה עשר אסטרונאוטים מהמדינות המשתתפות במיזם. שלושה אסטרונאוטים החלו לאייש את התחנה ב־2 בנובמבר 2000. לאחר אסון מעבורת החלל קולומביה, במאי 2003 ובשל הקיבולת המצומצמת של צי החלליות של רוסיה צומצם גודל הצוות לשניים כדי לחסוך במזון ובחמצן. לאחר שהמעבורות חזרו לפעילות מלאה, חזר ועלה מספר אנשי הצוות לשלושה. אלא שבניגוד למצב שלפני אסון קולומביה, אז מרבית אנשי הצוות היו מגיעים לתחנה במעבורות ואילו בסויוז היו מגיעים לעיתים אורחים לתקופות קצרות, לאחר אסון קולומביה שניים מתוך שלושת אנשי הצוות מגיעים בסויוז והשלישי, לעיתים כמה אסטרונאוטים מגיעים במעבורות, ולא תמיד בסינכרון ביניהם. המקום השלישי בסויוז שמור בדרך כלל לתיירי חלל או לנציגים של מדינות שחתמו על חוזה שיגור עם רוסיה (כדוגמת קוריאה הדרומית). נציגים אלה חוזרים לכדור הארץ כשבוע לאחר מכן ביחד עם אנשי הצוות היוצא.

מ-2010 ועד ל-2020 כל האנשי הצוות שהגיעו לתחנה הגיעו דרך חלליות סויוז, והצוות כלל תמיד אמריקני, רוסי ואיש נוסף שהיה יפני, אירופי, רוסי או קנדי לסירוגין.

החל משנת 2020 נוספה החללית דרגון 2 לחללית סויוז כך שבכל צוות יש לפחות ארבעה אנשי צוות שמגיעים לתחנה עם דרגון 2 ושלושה שמגיעים עם סויוז.

חלליות לחידוש אספקה

את תחנת החלל הבין־לאומית מתספקות חלליות שונות שפותחו על ידי סוכנויות החלל השונות. עד 2011 חלליות שהחליפו את הצוותים היו מעבורות החלל האמריקאיות וחלליות סויוז הרוסיות, בין השנים 2011 ועד 2020 החלליות היחידות שהחליפו צוותים היו סויוז הרוסיות, ומאז 2020 חלליות דרגון 2 של spacex מתחילות גם לשגר להחליף צוותים, עם זאת הסויוז נותרה לחללית הדומיננטית במשימות לתחנה והסויוז משמשת גם כחללית חילוץ. ישנן ארבע חלליות מטען לא מאוישות פעילות: פרוגרס (רוסית), HTV (יפנית), ATV (אירופאית) ודרגון (אמריקאית־פרטית).

להלן רשימה של החלליות המאוישות והלא מאוישות ששימשו, משמשות וישמשו את התחנה. החלליות הפעילות מודגשות:

חלליות מאוישות:
 סויוז – החלפת צוותים ופינוי חירום
 דרגון 2 (בתצורה מאוישת) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי SpaceX
 דרים צ'ייסר (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי SNC
 CST-100 (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי בואינג
 אוריון (בפיתוח) – חללית המפותחת על ידי נאס"א שתשמש את התחנה רק במקרי חרום (החללית מיועדת לטיסות לחלל העמוק)
 אוריול (בפיתוח) – חללית להחלפת צוותים המפותחת על ידי רוסיה
 מעבורות חלל (פרשו משירות) – נשיאת מטען לתחנה, הרכבה וטיסות לוגיסטיות והחלפת צוותים

חלליות לא מאוישות:
 פרוגרס – חללית מטען רוסית
 HTV – חללית מטען פרי פיתוח סוכנות החלל היפנית
 ATV – חללית מטען פרי פיתוח סוכנות החלל האירופאית
 דרגון – חללית מטען פרי פיתוחה של חברת SpaceX
 סיגנוס – חללית מטען המפותחת על ידי אורביטל סיינסס קורפוריישן
 אוריון (בפיתוח) – חללית המפותחת על ידי נאס"א שתשמש את התחנה רק במקרי חרום (החללית מיועדת לטיסות לחלל העמוק)
 CST-100 (בפיתוח) – חללית מטען המפותחת על ידי בואינג
 דרגון 2 – חללית מטען פרי פיתוחה של חברת SpaceX

מרכזי השליטה

בטיחות

פסולת חלל 

ב־26 בנובמבר 2003 פגע רסיס של פסולת חלל בחלק החיצוני של הרכיב הרוסי הכולל את חדרי המגורים, האוכל והשירותים, אך לא נגרם נזק. מאז התחנה ביצעה מספר תמרוני התחמקות מפסולת חלל

דליפה 
בסוף דצמבר 2003 הורגשה בתחנה ירידת לחץ האוויר. לאחר בדיקות שנמשכו למעלה משבועיים נמצא שסתום דולף באגף האמריקני של התחנה.

בפברואר 2023 החללית סויוז MS-22 שהייתה מחוברת לתחנה החלה לדלוף.

קרינה

בריאות 

הטכנולוגיה של היום מאפשרת לצייד את כל האסטרונאוטים בציוד אישי - מערכת חיישנים ומערכות הדמיה, הבודקים נתונים שונים בגופם: לחץ דם, דופק, רמת חמצן בדם, קצב לב, מצב הריאות, רמת הסידן בעצמות, פעילות המוח ועוד. חיישנים אלה מעבירים את נתוניהם אל כדור-הארץ באמצעות מערכת התקשורת של תחנת החלל הבין לאומית, וכאן עוברים על הנתונים ברציפות. אם מגלים בעיה, האסטרונאוטים מקבלים הנחיות ברורות מן הקרקע מה עליהם לעשות. התחנה מצוידת בתרופות מגוונות, באמצעי חבישה וטיפול במקרי פציעה ובעזרים רפואיים אחרים.

פרויקטים חינוכיים

פרויקט YouTube Space Lab
הפרויקט משותף לחברת גוגל העולמית ולאתר שיתוף הסרטונים YouTube שבבעלותה, לסוכנויות החלל של ארצות הברית, אירופה ויפן ולחברת המחשבים Lenovo. במסגרת התחרות הזמינה יוטיוב בני נוער מכל העולם, בגילאי 14–17, לתכנן במפורט ניסוי בעל רלוונטיות וחשיבות מדעית, אשר מותאם לביצוע בתנאי מיקרו־כבידה הדומים לאלו שבתחנת החלל הבין־לאומית. התלמידים התבקשו ליצור סרטון Youtube באורך שתי דקות שיציג את הניסוי שלהם. בישראל התקיים שיתוף פעולה בין "מכון דוידסון לחינוך מדעי" שבמכון ויצמן למדע לבין "גוגל ישראל" ו"המרכז על־שם אילן רמון". הניסויים תוכננו והועלו על ידי תלמידים מכל הארץ, הלומדים במסגרת תוכניות לקידום מדעי של מכון דוידסון ובליווי מנחים, סטודנטים ומדענים במכון ויצמן למדע. לגמר העולמי של התחרות, שבו זכה תלמיד ממצרים ושתי תלמידות מארצות הברית, העפילו 60 צוותים מכל העולם, בהם צוות ישראלי אחד מקריית אתא.

רמון Space Lab של קרן רמון
קרן רמון מפעילה את תוכנית רמון Space Lab בה נוטלים חלק תלמידי חט"ב בכיתות ח' ו־ט'. במסגרת התוכנית מתחרים בני נוער על האפשרות לשלוח ניסוי לתחנת החלל הבין־לאומית. בתוכנית משתתפות מדי שנה עשרות כיתות, המלוות על ידי עשרות מעבדות מחקר מאוניברסיאטות ישראליות, וכ־13 חברות חלל ישראליות. כלל הפדגוגיה בתוכנית מושתת על מתודת ניהול המשימות של נאס"א. לוח הזמנים של התכנית מורכב משמונה משימות (כל אחת על שם אחד מחללי אסון הקולומביה, ומשימה מסכמת). התוכנית היא יוזמה של מהנדסי החלל ד"ר רז תמיר־יצחקי ודניאל רוכברגר וקרן רמון. כיום היא מופעלת על ידי קרן רמון. נכון ל־2020 שלחה קרן רמון 21 ניסויים מדעיים של ילדי התכנית לתחנת החלל הבין־לאומית.

ראו גם
 משימות מעבורות החלל
 אסון מעבורת החלל קולומביה
 הפלא השמיני של העולם
 חקר החלל

קישורים חיצוניים
 

 

 תחנת החלל הבין־לאומית, באתר נאס"א 
 מציאת מעבר התחנה מעל אזורים בכדור הארץ
 
 
 
 רשימת צוותי תחנת החלל הבין־לאומית, באתר נאס"א 
 תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל האירופאית 
 תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל הקנדית 
 תחנת החלל הבין־לאומית , באתר סוכנות החלל היפנית 
 תחנת החלל הבין־לאומית, באתר סוכנות החלל הרוסית 
 מאמר על חושי האסטרונאוטים בחלל 
 סדרת סרטונים על חמשת החושים בחלל
 ספר – Space Psychology and Psychiatry by Nick Kanas, M.D; Dietrich Manzey, Ph.D
 מאמר על הפרעות נפשיות בחלל 
 מיקום התחנה ומה היא רואה מתחתיה במפה טופוגרפית
  
 A fiery end? How the ISS will end its life in orbit - על סופה המתוכנן של תחנת החלל הבינלאומית מאתר ה-BBC

הערות שוליים

תוכנית החלל האירופית
תוכנית החלל האמריקאית
תוכנית החלל הרוסית
תוכנית החלל היפנית
האדם בחלל
לוויינים
זוכי פרס נסיך אסטוריאס לשיתוף פעולה בין-לאומי