国際宇宙ステーション
滞在する宇宙飛行士の居住と作業の空間で、内部は地球の海抜0メートル上と同じ1,013hPaの空気で満たされるように制御されている。温度、湿度、成分が調節され、乗員は地上と変わらない軽装で活動することができる。生活に必要な生命維持システムや居住のための装置、ISSの目的である様々な実験装置のほか、ISSの運用に必要なシステム機器なども設置されており、多くの機器はモジュール内でメンテナンスや交換が可能である。
基本的な機能を有するモジュールは、列車のように1列に連結されている。先頭からハーモニー、デスティニー、ユニティ、ザーリャ、ズヴェズダ、ナウカの順である。これらのモジュールのうち、ズヴェズダ以外はアメリカの資金で製造され、アメリカが所有権を有しているが、ザーリャはロシアに開発、製造、運用を委託している。ズヴェズダはロシアのモジュールである。一般に、ユニティより前側を「アメリカ側」、ザーリャより後側を「ロシア側」と呼ぶ。
アメリカ側モジュールとロシア側モジュールは、設計が全く異なっている。ユニティとザーリャは直接結合することができないため、与圧結合アダプタ (PMA-1) を介して接続されている。電力や通信も、PMA-1を通じて接続されている。
ISSの環境制御・生命維持システム (ECLSS) は、気圧、酸素・二酸化炭素の濃度、水、火災消火、その他の要素を提供もしくは制御する。
生命維持に関して常に注意が払われるのはISS内の空気である。酸素の供給は、ロシアのエレクトロンと米国のOGS (Oxygen Generation System) で行われている。水を電気分解して酸素を作るエレクトロンやOGSが故障したり、交代時に宇宙飛行士が増えたりすると、「Vika酸素発生器(キャンドル)」と呼ばれる円筒形のSFOG(Solid Fuel Oxygen Generator、固体燃料酸素発生装置)を使用する。これらの装置の他にもロシアのプログレスやESAのATVによって酸素や空気が運ばれる。2015年初めでATVは退役するため、2014年10月(このシグナス補給船3号機は打ち上げに失敗したため、次のドラゴン5号機から運搬開始)からは商業補給船でも運搬できるNORS (Nitrogen/Oxygen Recharge System) が利用されるようになった。二酸化炭素の除去は、一度ゼオライトに吸着させてから船外に放出することで再生を繰り返すロシアの「ヴォズドーク」(Vozdoch) と呼ばれる装置と米国の「シードラ」(CDRA) によって行われる。
国際宇宙ステーション計画が最初に持ち上がったのは、1980年代初期の米大統領のレーガンによる冷戦期における西側諸国の宇宙ステーション「フリーダム計画」である。この計画は、西側の結束力をアピールしてソビエト連邦に対抗する政治的な意図が非常に強いものであった。搭乗人数は出資比率によって定められたが、米国、欧州、カナダ、日本の飛行士がそれぞれ、必ず年間を通して滞在できることになっていた。しかし、米国や欧州の財政難、スペースシャトル「チャレンジャー」の爆発事故、続く冷戦終結による政治的アピールの必要性低下によって計画は遅々として進まなかった。計画は「アルファ」に変更、ステーションの規模も大幅に縮小され、米国を含めて搭乗人数を削減し、各国の滞在期間も短縮した。
一方、ソ連は「サリュート」に続く宇宙ステーション「ミール」による宇宙滞在を実現していたが、1991年末のソビエト連邦の崩壊による混乱と財政難で、ミールは宇宙空間で劣化した。米国はロシアを取り込む目的もあって、アルファとミール(ミール2)を統合する計画を持ちかけたが、ロシアは新しいモジュール「ザーリャ」他を打ち上げる意欲を示した為、完全な新型宇宙ステーションとしてISS計画が開始された。しかし、ISS計画ではロシアの発言力が非常に大きくなり、常時ロシア人飛行士が滞在することとなった為、日欧加飛行士の滞在期間や搭乗人数は増加しなかった。
1998年にロシアが製造したザーリャモジュールが打ち上げられてISSの建設が開始されたが、2003年にスペースシャトル「コロンビア」の空中分解によって建設は一時中断し、その後の調整で建設規模が縮小、米露はともかく、日欧加の飛行士がどれだけ滞在できるかは未知数となった。
当初のNASAの宇宙ステーション建設構想は、スペースシャトルの全面的な利用を想定していた。このため、モジュールや機材の多くはスペースシャトルでの輸送を前提として設計されている。しかし予算上の理由からロシアが参加することになり、人員輸送には緊急脱出用を兼ねてソユーズ宇宙船を、貨物輸送にはプログレス補給船を合わせて利用することになった。ロシアの建設資材は、大半がロシア独自で打ち上げられる。ロシアは与圧モジュールを独立の宇宙船として設計しており、プロトンロケットで打ち上げられるとモジュール自体の機能でISSに自動ドッキングする。一部の小型モジュール(ピアースなど)は、プログレス補給船のペイロードとして輸送される。
2003年2月1日に別ミッションで飛行中のスペースシャトル「コロンビア」が大気圏再突入後に空中分解で失われる事故が発生し、運行の安全が確認されるまでスペースシャトルの打ち上げが無期限停止となったため、ISSの組み立て作業は、2002年11月に行われた「STS-113/ISS組立ミッション11A」を最後に一時停止した。これによりISSへの輸送力が大幅に低下したため、ISSにおける宇宙飛行士の3人の常駐体制が一時的に2人に減らされた。
シグナスはドラゴンと同じくNASAのCOTS計画で開発された民間無人宇宙補給機。シグナスはアンタレスにより打ち上げられ、2013年9月に初めてISSとのドッキングに成功して補給を成功させた。
月探査計画(コンステレーション計画)用の大型貨物ロケットであるアレスロケットシリーズを、ISSに利用する案もあった。アレスVは地球低軌道に130tもの貨物を輸送可能であり、過去にサターンVでスカイラブを打ち上げたように、アルタイル着陸船を改造した軌道変更ユニットを取り付けることで大型のモジュールをISSに届けることが可能な計画だった。しかし開発は大幅に遅れ、2010年にコンステレーション計画自体の中止が決定された。
ロシアが2023年現在開発中のソユーズ代替有人宇宙船。ISSへ6人輸送することが可能である他、無人輸送機としての運用も考慮されており、2tの貨物をISSへ輸送し500kgの貨物を地上に持ち帰ることが可能となる予定である。RKKエネルギアが開発を担当する。