國際太空站

**國際太空站**（法語：Station spatiale internationale，縮寫為 SSI；英語：International Space Station，縮寫為 ISS；俄語：Междунаро́дная косми́ческая ста́нция，縮寫為МКС），是一個在近地軌道上運行的科研設施，是人類歷史上第九個載人的太空站。國際太空站分為兩個部分：俄羅斯軌道段（ROS）由俄羅斯營運，而美國軌道段（USOS）由美國和其他國家營運。太空站的主要功能是作為在微重力環境下的研究實驗室，研究領域包括生物學、物理學、天文學、地理學、氣象學等，目前由五個國家或地區合作運轉，包括美國國家航空暨太空總署、俄羅斯航太國家集團、日本宇宙航空研究開發機構、加拿大太空總署和歐洲太空總署（成員國英國、愛爾蘭、葡萄牙、奧地利和芬蘭沒有參加國際太空站計劃，希臘和盧森堡則是在計劃開始之後加入歐洲太空總署）。中華人民共和國曾表達參與國際太空站建設的意向，但因美國出於政治原因反對其加入以及中方資金、技術不足等諸多障礙最終未能提交申請。

截止 2022 年 4 月，已有來自 20 國的太空人和太空遊客登上國際太空站，但均為美國或俄羅斯主導的太空計劃。從 1998 年 11 月 15 日國際太空站第一個部份曙光號功能貨艙發射升空。到 2010 年 6 月，太空站已經在軌道上環繞地球運轉了 66000 圈。俄羅斯質子號和聯盟號火箭以及美國太空梭發射了國際太空站的主要模組。負責太空站與地面之間運輸的太空飛行器有俄羅斯聯盟號、進步號以及美國的龍飛船 2 號、天鵝號宇宙飛船等。國際太空站最多可承載七名乘員（長時間），大部分實驗設施也已經投入使用。由於大氣阻力和重新啟動等因素的影響，國際太空站的軌道實際高度常發生漂移。

2022 年 1 月，美國太空總署宣佈計劃於 2031 年 1 月令國際空間站退役使其脫離軌道，並將任何殘餘物引導到南太平洋的一個偏遠地區。

2022 年 7 月 26 日，俄羅斯方面表示將在 2024 年之後退出國際太空站。

## 命名

國際太空站最初提議的名字是「阿爾法（Alpha）太空站」，但是遭到俄羅斯的反對，理由是此名字暗示國際太空站是人類歷史上第一個太空站，而蘇聯及後來的俄羅斯先後成功地執行過 8 個太空站。雖然國際太空站的命名沒有採用最初提出的阿爾法太空站，但是太空站的無線電呼號卻是「阿爾法」，這個呼號是太空站第一批乘員登站時確定的，當時國際太空站的名字仍然未定，時任美國太空總署主席的丹尼爾・戈登將太空站的臨時呼號定為阿爾法，此呼號後來沿用下來，成為太空站的正式電台呼號。

## 歷史

國際太空站計劃的前身是美國太空總署的自由號太空站，這個計劃是 1980 年代美國戰略防禦計劃計劃的一個組成部分。在 1987 年 12 月 1 日美國太空總署宣佈波音公司、奇異公司、麥道飛機公司和洛迪恩推進動力公司獲得了參與建造自由太空站的訂單。老布希執政期間，星球大戰計劃被擱置，自由太空站也隨之陷入停頓，1993 年時任美國總統的柯林頓正式結束了自由太空站計劃。冷戰結束後在美國副總統戈爾的推動下，自由太空站重獲新生，美國太空總署開始與俄羅斯聯邦太空局接觸，商談合作建立太空站的構想。

1998 年 11 月 15 日國際太空站的第一個組件曙光號功能貨艙進入預定軌道，同年 12 月，由美國製造的團結號節點艙升空並與曙光號連接，2000 年 7 月星辰號服務艙與太空站連接。2000 年 11 月 2 日首批太空人登上國際太空站。

國際太空站的各個組件大多由美國太空總署的太空梭進行運輸，由於各個組件大多在地面就已經完成建設任務，太空人在太空只需要進行很少的操作便可以將組件連接上太空站主體。國際太空站完全完成之後，根據其設計共可以提供 7 名太空人同時工作和生活。

國際太空站的預算遠遠超過了美國太空總署最初的預計，其建造時間表也比預定的要晚，其主要原因是 2003 年發生哥倫比亞號太空梭失事事件之後，美國太空總署停飛了所有的太空梭。在太空梭停飛的兩年半時間裡，太空站的人員和物資運輸完全依賴俄羅斯的聯盟號太空飛行器，太空站上的科學研究活動也儘可能地被壓縮了。按照預定計劃，太空站的建設將在太空梭重返太空之後在 2006 年恢復，但是在 2005 年 7 月發現號太空梭的 STS-114 飛行任務完成後，由於太空梭隔熱材料在升空過程中脫落，美國太空總署再次停飛所有太空梭，這使得國際太空站的建設時間表再次拖延。

2006 年 11 月 20 日，國際太空站上的活動首次在地球上進行了高畫質電視直播，並在紐約的時代廣場大螢幕電視上播放。這是人類首次觀看到來自太空的高畫質電視直播畫面。直播節目的主角是國際太空站第 14 長期考察組指令長邁克爾・洛佩斯 - 阿萊格里亞，攝像師是站內的隨航工程師托馬斯・賴特爾。這套直播系統名為太空影片網關，直播的解析度可以達到普通類比電視的 6 倍。

2007 年 1 月 31 日，國際太空站第 14 長期考察組中的兩名美國太空人洛佩斯 - 阿萊格里亞和蘇尼特・威廉斯成功進行超過 7 個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的一個冷卻迴路從臨時系統接入永久系統，完成了一些電路接線工作，使對接的太空梭能接入並使用太空站上新太陽能電池板提供的電力，將一個遮光反射罩和隔熱罩丟棄，然後將一組舊太陽能電池板上的散熱器回收。2 月 4 日美國東部時間上午 8 時 38 分，這兩名太空人再度出艙，進行約 7 個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的另一個冷卻迴路從臨時系統接入永久系統，對一個廢棄的氨水冷卻裝置進行清理。2 月 8 日，這兩名太空人完成了 6 小時 40 分鐘的第三次太空漫步，將太空站外的兩個大型遮罩移除丟棄，並安裝貨物運輸機的幾個附屬裝置。2 月 22 日，國際太空站飛航工程師、俄羅斯太空人米哈伊爾・秋林和洛佩斯 - 阿萊格里亞進行一次 6 個多小時的計劃外太空漫步，修復了對接在太空站上的進步 M-58 飛船的一處未能收攏的天線。

2007 年 10 月 30 日，美國「發現號」太空梭太空人日前為國際太空站重新裝配太陽能天線電池板時，電池板出現破裂，美國太空總署科學家檢視電池板破損處，瞭解造成原因。

2009 年 3 月，美國太空總署網站開始線上直播國際太空站即時畫面，太空站工作人員睡覺或者下班的時候，全球網際網路使用者可以通過網路欣賞太空站的直播影像。

2012 年 5 月 31 日，全球首艘造訪太空站的商業太空飛行器 —— 美國龍飛船成功返回地球，製造龍飛船的 SpaceX 與美國太空總署簽署了價值 16 億美元的合約，向太空站發射 12 次貨運太空飛行器。

### 站體漏氣事件

2020 年 9 月 29 日，星辰號艙體出現漏氣。翌月 19 日，俄羅斯太空人阿納托利・伊萬尼申利用茶包里釋出的些許茶葉，讓其漂浮於星辰號的轉隔艙裡。隨後緊閉中轉隔艙口密封，再以攝影機監控茶葉於微重力下飄浮方向之移動軌跡，終於在靠近星號服務艙通訊裝置附近一處牆上刮痕上找到洩漏點，太空人最後利用卡普頓膠帶（Kapton tape）修補了這個裂縫。

## 建造

按照計劃，建造整個國際太空站共需要超過 50 次太空飛行和組裝，其中的 39 次飛行需要由太空梭完成，每次約 15 噸左右，有大約 30 次飛行和裝配任務需要進步號飛船上的貨物提供支援。整個建造工作完成後，國際太空站將會有 1200 立方公尺的內部空間，總重量 420 公噸，總輸出功率達到 110 千瓦，桁架長度 108.4 公尺，艙體長度 74 公尺，額定乘員 6 人。

整個太空站由眾多組件構成：

**週期性往返任務：**

* 多用途物流艙（MPLM）

**已脫離的組件**

* **碼頭號對接艙 - 碼頭號氣密及對接艙**：2021 年 7 月 26 日脫離，再入大氣層銷毀，騰出對介面給科學號實驗艙。

**已取消的組件**

* 離心重力艙
* 對接貨艙
* 多用途對接艙
* 生活艙
* 乘員逃生太空飛行器
* 空間站推進艙
* 俄羅斯實驗艙
* 臨時控制艙

**往返太空飛行器**

* 太空梭 [現已停用]
* 聯盟號宇宙飛船
* 進步號太空飛行器
* 自動運載飛船 [現已停用]
* H-II 運載飛船 [現已停用]
* 天鵝座宇宙飛船
* 龍飛船 [現已停用]
* 龍飛船 2 號

此外還有很多非承重桁架用於支撐太空站巨大的太陽能電池板。

美國太空製造公司專門設計的用於國際太空站微重力製造計畫的 3D 印表機已經通過了美國太空總署最後的驗證測試，將於 2014 年 8 月發射到國際太空站投入使用。

### 組件組態

下面是太空站主要組成部分的圖示。藍色區域是太空人不使用太空衣就可以進入的加壓部分。太空站的非增壓上層建築用紅色表示。計劃中的組件用白色顯示，以前的組件用灰色顯示。其他非增壓部件為黃色。團結號節點艙同命運號實驗艙直接相連。為了清晰起見，圖中二者被分開顯示。類似的情況在圖示中也可以被注意到。

## 目標

有很多持批評觀點的人認為國際太空站計劃是在浪費時間和金錢，並且抑制了其他更有意義的計劃。持有這種觀點的人列舉，花費在國際太空站計劃上的上千億美元和近乎一世代的時間，可以用來實施無數的無人太空任務，或者將這些時間和金錢花在地球上的研究中，也要比國際太空站更有意義。太空站的支持者認為對於太空站的批評是目光短淺而且帶有欺騙性的，支持者認為花費在載人空間探索上的巨額經費同樣會給地球上的每個人帶來切實的好處。有評估指出，國際太空站計劃所開發的載人太空飛行相關技術的商業應用，會間接帶動全球經濟，其所帶來的收益是最初投資的七倍，也有一些相對保守的估計則認為此種收益只是最初投資的三倍。還有一些堅定的支持者認為，即使國際太空站在科學方面的意義為零，僅其發揮的推動國際合作的作用，也足以令這個計劃彪炳史冊。

## 執行

### 目前對接 / 停泊情況

### 遠征隊

所有永久駐地乘員組命名「遠征隊 N」，遠征最長為 6 個月，「遠征 N」在每次遠征以後連續地被增加。太空遊客沒有算作是遠征成員。以 A、B、C 次發射組員為例，當 A+B 一組在太空站時，稱為第 XX 次任務遠征隊，但是當 A 組員返回地球，C 組發射時，則變成 B+C 組在太空站執勤，就稱為 XX+1 次任務遠征隊。依此類推。

遠征 1 至 6 由三人組組成。在美國太空總署哥倫比亞號太空梭失事後，第 7 至 12 次遠征被減少到安全的最少兩人。從第 13 次遠征開始，考察組在 2010 年左右逐漸增加到 6 人。從 2020 年開始，隨著美國商業載人航太發展計畫的乘員組抵達，美國太空總署把遠征隊的規模增加到 7 名，這是國際太空站最初設計的人數。

### 太空遊客

自費進入太空的航海家被俄羅斯太空總署和美國太空總署稱為太空飛行參與者，有時被稱為 "太空遊客"。在太空梭 2011 年退役之前，當專業人員更換的人數不能被聯盟號的三個座位整除時，而短期停留的乘員沒有被派來，備用座位就由 MirCorp 公司通過太空探險公司出售。2011 年之後，太空站的乘員人數減少到 6 人時，太空旅遊就停止了，因為合作夥伴都要需要俄羅斯的運輸工具。這段時間共有 7 名太空遊客到達國際太空站。

在美國太空人使用龍飛船 2 號抵達太空站之後，太空旅遊得以繼續。2021 年 12 月以來，另有 5 名太空遊客到達國際太空站。

## 軌道

國際太空站目前維持在一個近乎圓形的軌道上，最低平均高度為 370 km（230 mi），最高為 460 km（290 mi），位於增溫層中心，與地球赤道的軌道傾角為 51.6 度。之所以選擇這個軌道，是因為它是俄羅斯聯盟號和進步號太空飛行器從北緯 46 度拜科努爾太空發射場能直接到達的最低傾角，而不會飛越中國或在居民區掉落廢棄火箭級。它的平均速度為 28,000 公里每小時（17,000 英里每小時），每天飛行 15.5 個軌道（一個軌道 93 分鐘）。在 NASA 太空梭每次對接時，太空站的高度被允許下調，以允許更重的負載轉移到太空站。在太空梭退役後，太空站的名義軌道被提高了高度（從大約 350 公里到大約 400 公里）。其他更頻繁的補給太空飛行器不需要這種調整，因為它們是效能更高的飛行器。

大氣層的阻力平均每月使太空站減少約 2 公里的高度。軌道維持可以由太空站星辰號服務艙上的兩個主引擎，或與星辰號尾部對接的俄羅斯或歐洲太空飛行器來完成。自動運載飛船在建造時有可能在其尾部增加第二個對接埠，允許其他飛船與太空站對接和助推。維持國際太空站的軌道每年要使用約 7.5 噸的化學燃料，每年的成本約為 2.1 億美元。

## 退役

2012 年 3 月 30 日，俄羅斯聯邦太空局局長弗拉基米爾・波波夫金表示，聯邦太空局正在與外國夥伴討論 2020 年後繼續使用國際太空站的問題，並打算改變國際太空站的運作方式。波波夫金說，聯邦太空局考慮將國際太空站的使用期延長到 2028 年，即使作出了延長使用期的決定，國際太空站的作用也將改變，它將成為進行技術試驗和訓練載人登月的平台。

2022 年 1 月，美國太空總署宣布計劃於 2031 年 1 月令國際太空站退役使其脫離軌道，並將任何殘餘物引導到南太平洋的一個偏遠地區。

2023 年 4 月 6 日，俄羅斯航太國家集團向俄政府建議將國際太空站俄羅斯艙段執行期限延長至 2028 年。

## 參見

* 太空站列表：和平號太空站、天宮太空站

## 參考文獻

## 更多閱讀

* Reference Guide to the International Space Station (PDF) Utilization. NASA. September 2015. NP-2015-05-022-JSC.
* Reference Guide to the International Space Station (PDF) Assembly Complete. NASA. November 2010. ISBN 978-0-16-086517-6. NP-2010-09-682-HQ.
* O'Sullivan, John. _European Missions to the International Space Station: 2013 to 2019_ (Springer Nature, 2020).
* Ruttley, Tara M., Julie A. Robinson, and William H. Gerstenmaier. "The International Space Station: Collaboration, Utilization, and Commercialization." _Social Science Quarterly_ 98.4 (2017): 1160-1174. 線上閱讀

## 外部連結

* 官方網站
* 太空站位置

### 即時檢視

* 太空站影片直播 由 NASA 通過 uStream.tv 提供
* 所在位置觀測太空站機會 在 NASA.gov 網站上
* 即時位置 在 Heavens-above.com 網站上
* 即時位置和跟蹤 在 uphere.space 網站上
* bilibili 上的太空站影片轉播 （中國境內可以直接觀看）

### 多媒體

* 詹森太空中心的圖片庫 在 Flickr.com 網站上
* 同 Sunita Williams 參觀國際太空站 由 NASA 通過 YouTube 提供
* 前往國際太空站的旅程 由 ESA 通過 YouTube 提供
* _The Future of Hope_, 希望號實驗艙紀錄片 由 JAXA 通過 YouTube 提供
* Seán Doran 組譯的國際太空站軌道攝影影片：_Orbit - Remastered_, _Orbit: Uncut_; _The Four Seasons_, _Nocturne - Earth at Night_, _Earthbound_, _The Pearl_ (在 Flickr 相簿上檢視更多)
* 國際太空站十五周年紀念影片
* YouTube 中，Kelvin Gevinston 以航太遊戲 Kerbal Space Program 模擬整個國際太空站歷史