国际空间站是怎样建成的

国际空间站是一个正在低地球轨道建造的国际研究设施，计划由六个国际太空机构合作联合推进，这六个机构分别是：美国国家航空航天局（NASA）、俄罗斯联邦航天局（Roscosmos）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、加拿大航天局（CSA）、欧洲空间局（ESA，欧洲空间局的成员国英国、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划，希腊和卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局的。）、巴西航天局（AEB）。此外，中国也表达了参与该计划的意向，尤其是期望能与俄罗斯联邦航天局合作。

从1998年11月20日国际空间站第一个部件曙光号功能货舱发射升空到2010年6月空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈。预计国际空间站将于2011年全面落成，并会运作至2015年，甚至2020年或以后。国际空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室，研究领域包括生物学、人类生物学、物理学、天文学、地理学等。自从2000年11月2日之后，国际空间站上就保持至少两名乘员至今。

国际空间站运行于距离地面360公里的地球轨道上，由于大气阻力和重新启动等因素的影响，空间站的实际高度会发生数公里的漂移。空间站运行的这一类型的轨道叫做近地轨道。

最初负责国际空间站与地面之间运输的是联盟号飞船和进步号货运飞船。目前国际空间站仍在建设之中，最多可以承载六名乘员，大部分实验设施也已经投入使用。迄今为止登上国际空间站执行任务的宇航员均来自美国和俄罗斯的宇航计划，此外也有来自其他国家的宇航员到访国际空间站，其中还包括五名太空游客。

国际空间站将在2020年后结束使命，脱离轨道，直接坠入大海。

命名

现在的名字“国际空间站”（英语：International Space Station, ISS；）是不同命名之间妥协的产物。国际空间站最初提议的名字是“阿尔法空间站”（Alpha），但是遭到俄罗斯的反对，俄方认为这样的命名暗示国际空间站是人类 历史 上第一个空间站，而事实上苏联以及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。

虽然国际空间站的命名没有采用最初提出的阿尔法空间站，但是空间站的无线电呼号却是阿尔法（Alpha），这个呼号是空间站第一批乘员登站时确定的，当时国际空间站的名字仍然未定，时任NASA主席的丹尼尔·戈登（Daniel S. Goldin）便给空间站取了一个临时呼号阿尔法，这个呼号最后沿用下来，成为空间站的正式电台呼号。

历史

国际空间站计划的前身是美国国家航空航天局的自由空间站计划，这个计划是1980年代美国战略防御计划计划的一个组成部分。在1987年12月1日NASA宣布波音公司、通用电气公司、麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造空间站的订单。老布什执政期间，星球大战计划被搁置，自由空间站也随之陷入停顿，1993年时任美国总统的比尔·克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下，自由空间站重获新生，NASA开始与俄罗斯联邦航天局接触，商谈合作建立空间站的构想。

1998年11月国际空间站的第一个组建曙光号功能货舱进入预定轨道，同年12月，由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号连接，2000年7月星辰号服务舱与空间站连接。2000年11月2日首批宇航员登上国际空间站。

空间站的各个组件大多由NASA的航天飞机进行运输，由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务，宇航员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。国际空间站完全完成之后，根据其设计共可以提供7名宇航员同时工作和生活。

国际空间站的预算远远超过了NASA最初的预计，其建造时间表也比预定的要晚，主要原因就是2003年初发生的哥伦比亚号航天飞机失事事件之后，美国宇航局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里，空间站的人员和物资运输完全依赖俄罗斯的联盟号飞船，空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。按照预定计划，空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在2006年恢复，但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114飞行任务完成后，由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落，NASA再次停飞所有航天飞机，这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。

2006年11月15日，国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清晰度电视直播，并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清晰度电视直播画面。直播节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯-阿莱格里亚，摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套直播系统名为太空视频网关，直播的清晰度可以达到普通模拟视频的6倍。

2007年1月31日，国际空间站第14长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯-阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统，完成了一些电路接线工作，使对接的航天飞机能接入并使用站上新太阳能电池板提供的电力，将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃掉，然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收。2月4日美国东部时间上午8时38分，这两名宇航员再度出舱，进行约7个小时的太空行走。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入永久系统，对一个废弃的氨水冷却设备进行清理。2月8日，这两名宇航员完成了6小时40分钟的第三次太空行走，将空间站外的两个大型遮蔽罩移除丢弃，并安装货物运输机的几个附属装置。 2月22日，国际空间站飞行工程师、俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林和洛佩斯-阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外太空行走，修复了对接在空间站上的进步M-58飞船的一处未能收拢的天线。

2007年10月30日，美国“发现号”航天飞机号宇航员日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时，电池板出现破裂，美国国家航空航天局（NASA）科学家检视电池板破损处，了解造成原因。

2009年3月，NASA网站开始在线直播国际空间站实时视频，空间站工作人员睡觉或者下班的时候，全球互联网用户可以通过网络欣赏空间站的直播视频。

2012年5月31日，全球首艘造访空间站的商业飞船——美国龙飞船成功返回地球，制造“龙”飞船的太空 探索 技术公司与航天局签署了价值16亿美元的合同，向空间站发射12次货运飞船。

建造计划

按照计划，建造整个国际空间站共需要超过50次太空飞行和组装，其中的39次飞行需要由航天飞机完成，有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船提供支持。整个建造工作完成后，国际空间站将会有1200立方米的内部空间，总重量419000公斤，总输出功率达到110千瓦，衍架长度108.4米，舱体长度74米，额定乘员6人。

目标

有很多对NASA持批评观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱，并且抑制了其他更有意义的计划。持有这种观点的人列举，花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一世代的时间，可以用来实施无数的无人太空任务，或者将这些时间和金钱花在地球上的研究中，也要比国际空间站更有意义。

空间站的支持者认为对于空间站的批评是目光短浅而且带有欺骗性的，支持者认为花费在载人空间 探索 上的巨额经费同样会给地球上的每个人带来切实的好处。有评估指出，国际空间站计划所开发的载人航天相关技术的商业应用，会间接带动全球经济，其所带来的收益是最初投资的七倍，也有一些相对保守的估计则认为此种收益只是最初投资的三倍。还有一些坚定的支持者认为，即便国际空间站在科学方面的意义为零，仅其发挥的推动国际合作的作用，也足以令这个计划彪炳史册。

远期

2012年3月30日，俄罗斯联邦航天署署长弗拉基米尔·波波夫金表示，航天署正在与外国伙伴讨论2020年后继续使用国际空间站的问题，并打算改变国际空间站的运作方式。波波夫金说，俄航天署考虑将国际空间站的使用期延长到2028年，即使作出了延长使用期的决定，国际空间站的作用也将改变，它将成为进行技术试验和训练载人登月的平台。

长期考察组

所有永久驻地乘员组命名“长期考察组N”，“长期考察N”在每次长期考察以后连续地被增加。太空游客没有算作是长期考察成员。 直至2011年5月底，共完成了27次长期考察（长期考察1-27），1次进行中（长期考察28），11次计划中（长期考察29-39）。

因为联盟号太空船每次只能运输三名长期考察组员，太空站满员则是六人，因此一批次3+3人“长期考察组”其实是搭乘不同的太空船前来。 以A、B、C次发射组员为例，当A+B一组在太空站时，称为第XX次任务长期考察组，但是当A组员返回地球，C组发射时，则变成B+C组在太空站执勤，就称为XX+1次任务长期考察组。依此类推。

1984年，美国总统罗纳德·里根提议由美国与其他几个国家合作，建立一个由政府和工业界支持的永久居住空间站。四年后，美国、加拿大、日本和欧洲航天局联手，使这个空间站成为现实。

20世纪90年代，参与国家的名单增加，俄罗斯和巴西加入该项目，但是巴西最终在2007年切断了与国际空间站的联系。美国宇航局带头协调了国际空间站的建设，如今国际空间站已成为生命、物理、地球和材料科学实验的轨道实验室。

它在轨道上的组装始于1998年，自2000年以来一直住着宇航员。国际空间站包含大量相互连接的气闸室、对接端口和加压模块。截至2019年11月，空间站总共进行了222次太空行走。

国际空间站的部件和装配

建造国际空间站(ISS)就像用孩子的乐高积木制作玩具一样。但是这些玩具的数目往往很少，而ISS包含了成千上万个零部件。以下列出了一些主要组件。

像Zarya、Zvezda、Destiny、Columbus和Harmony这样的加压舱为宇航员居住和工作的宿舍、设备室和实验室提供了透气、温暖的环境。

节点是将较大的模块连接在一起的小模块，允许宇航员穿越空间站并移动设备。

各种各样的空间飞行器将自己与国际空间站对接。

整体桁架结构是一种长的线性梁框架，位于受压模块上方。

这是太阳能电池板和散热器的固定点，它们有助于控制空间站的温度。

移动基座系统是沿桁架结构轨道运行的移动工作平台。

在飞船上，有一组机械臂可以运输货物和实验包。

外部研究和有效载荷设备在国际空间站外部提供了多个安装位置，用于在该设施内无法进行的实验。

联盟号宇宙飞船和进步号补给飞船等宇宙飞船与国际空间站对接，运送宇航员和补给物资往返地球。

国际空间站的组装工作始于1998年11月，当时一枚俄罗斯质子火箭将第一个模块——功能性货舱(Zarya)送入轨道。2000年10月31日，国际空间站的第一批三名成员从俄罗斯发射升空。宇航员在国际空间站上度过了4个月17天，启动了系统并进行了实验。从那时起，许多航天器已经将国际空间站的部分部件送入轨道，组装工作也取得了进展。在这段时间里，国际空间站一直在不断有人值守。

国际空间站相当大，前面提到的桁架长108.8米)，几乎和一个美国足球场一样长。国际空间站还包括多套宽的矩形太阳能电池板，翼展273米。就重量而言，这个空间站的重量达到了419725公斤。它有388立方米的可居住空间，每有一艘船停靠在这里，这个数字就会增加。

国际空间站在离地球表面400公里的平均高度上，以每小时27724公里的惊人速度运行。这些都是相当令人印象深刻的规格，但也许更令人印象深刻的是国际空间站如何维持一个宜居的环境。

维持一个永久性的空间环境

要想在太空中维持一个永久的环境，需要许多东西：新鲜的空气、水、食物、舒适和可居住的气候，甚至是垃圾清除和防火。

首先，让我们谈谈空气。我们都需要氧气，所以国际空间站有几种提供氧气的方法。一种技术是通过宇宙飞船从地球运送氧气，定期给航天飞机提供新鲜的氧气。国际空间站也有利用循环水制造可呼吸氧气的系统。其中一些装置通过电解将水分解成氢气和氧气。

宇航员会呼出二氧化碳，在地球上，这通常不是问题，因为植物吸收二氧化碳。然而，国际空间站的园艺空间有限，这迫使工程师们设计出其他方法来清除多余的二氧化碳。电解过程开始后，一些氢与积聚的二氧化碳发生反应。这种相互作用的副产品是甲烷气体，它被排放到太空。与此同时，回收的氧气进入国际空间站的空气供应。

在此过程中，饮用水会被循环利用，因为其中一些机制会重新包装呼出的空气。水也可以通过收集汗液、冷凝物和尿液来回收。此外，一些机组成员从重复使用厕所和淋浴用水中获得水。

据欧洲航天局称，国际空间站上多达80%的水是循环利用的。现在，欧洲航天局和美国宇航局正在修补闭环生命支持系统，如果完善的话，可能会完全消除向国际空间站运送水和氧气的需要。破解这项技术可能成为未来远程太空旅行的关键。

除了一些在船上种植的可食用植物外，宇航员的大部分食物供应依赖于日常运送。很多菜单上的东西都是特别设计的，用尼龙搭扣粘在餐桌表面，以免它们在低重力环境中漂浮。

保持适宜居住的温度是另一个大问题。国际空间站必须在地球黑暗和阳光充足的一面分别承受-128摄氏度和93摄氏度的温度。国际空间站使用加热器、绝缘装置和液态氨循环回路来调节内部温度。散热器帮助释放空间站上一些机器产生的多余热量。

像任何家庭一样，国际空间站必须保持清洁。这在太空中尤其重要，因为漂浮的灰尘和碎片可能会造成危险。宇航员使用各种各样的抹布、清洁剂和真空吸尘器来清洁表面、过滤器和他们自己。垃圾被装进袋子里，装进一艘补给船上，然后运回地球或焚毁。

动力、推进和通讯

国际空间站基本上是一个大型航天器。因此，它必须能够在太空中移动，它的机组人员必须与地面的控制人员保持通信，它需要电力来完成这一切。

国际空间站于1993年由美国、俄罗斯、11个欧洲航天局成员国、日本、加拿大和巴西共16个国家联合建造，是迄今世界上最大的航天工程。 那么国际空间站又是如何建成的？

1994年到1998年，美国航天飞机与俄罗斯和平号空间站进行了9次交会对接，这为建设国际空间站取得了宝贵的经验。

和平号空间站是苏联1976年开始建设的一个轨道空间站，苏联解体后归俄罗斯。和平号空间站是人类首个可长期居住的空间研究中心，同时也是首个第三代空间站，经过数年由多个模块在轨道上组装而成。

和平号空间站包含6个经常在轨的组件：核心舱，量子1号天文物理舱，量子2号气闸舱，“晶体”号实验舱，“光谱”号遥感舱，“自然”号地球观测舱；美国航天局为其提供了一个专门用于与航天飞机对接用的对接舱。

1998年11月20日，国际空间站首个组件——曙光号功能货舱（美国出资，俄罗斯制造）发射成功。 标志着国际空间站进入装配阶段。

1998年12月4日，美国团结号节点舱由奋进号航天飞机送入轨道，并于12月7日与曙光号成功对接。第2阶段的主要目标是建成1个具有载3人能力的初期空间站。

2001年-2006年是国际空间站最终装配和应用阶段。在这期间美国、俄罗斯、欧洲等16个参与国，按照计划发射相应的飞船，进行国际空间站建设。

其中美国负责研制试验舱、离心机调节舱、居住舱、节点－1舱、气闸舱、夯架结构和太阳能电池阵。俄罗斯负责俄罗斯研制多功能货舱、服务舱、万向对接舱、对接段、对接与储存舱、生命保障舱、科学能源平台和2个研究舱。欧洲研制试验舱、自动转移飞行器及节点舱－2、3。意大利研制3个多用途后勤舱。日本研制试验舱，它由增压舱、遥控机械臂系统、暴露设施和试验后勤舱组成。

装配完成后的国际空间站长110米，宽88米，大致相当于两个足球场大小，总质量达400余吨，是有史以来规模最为庞大、设施最为先进的人造天宫。

国际空间站的构型很有意思，也非常特别，它与目前已发射到太空的卫星、飞船、空间站的样子都不一样，它由用高科技材料制成的各种杆子组合搭建而成，也有人称它为双龙骨结构。建造完成后，整个空间站由12个舱组成，容积达1200立方米，总重量在450吨左右。在这个庞大的桁架上装有各种舱段和设备。其中包括了由美国负责制造的1个居住舱、1个试验舱、桁架本体、气闸舱、资源舱以及电源发动机等设备，另外还提供1个极轨平台。美国作为国际空间站的发起人在其中起着重要的作用，实际上充当领导者的角色，为空间站提供的设备最多。

由于俄罗斯人的加盟，国际空间站由两大部分组成，一部分是原计划的“自由”号空间站，而另一部分是俄罗斯计划发展的“和平2”号空间站。两者之间用多功能舱进行连接，组成一个整体，这就使国际空间站的构型从桁架式变成了桁架加模块式结构。俄罗斯人作为空间站技术的先驱者，其加盟无疑会发挥重要的作用，俄罗斯负责提供1个服务舱、1个对接舱、1个存储舱、1个生命保障舱，另外还有3个研究舱等。

下面对国际空间站的内部构造进行简单的介绍：

居住舱。居住舱是宇航员生活和休息的地方，包括厨房、会议室、卫生间、卧室、医疗设备、锻炼设备等。厨房里烤炉、电冰箱、垃圾处理机、洗手池一应俱全。居住舱由美国承担研制并发射到太空。

服务舱。它内含科学仪器设备等服务设施，也包含部分居住功能，由俄罗斯研制并已由俄罗斯“质子”号运载火箭于2000年7月12日发射升空。

功能货舱。它内设有宇航员生命保障设施，具有一部分居住功能，以及电源、燃料暂存地等，舱体外部设有多向对接口，由俄罗斯研制并由俄罗斯于1998年11月20日发射升空。

多个试验舱。试验舱是进行各种科学试验的场所，它是指挥和控制空间站的中心。试验舱是世界上最高的试验室。在这里，可以进行生物、化学、物理、生态学和药物学等方面的研究。其中美国1个、欧空局1个、日本1个、俄罗斯3个。美国、日本和欧空局的3个试验舱将提供总计为33个国际标准的有效载荷机柜；俄罗斯试验舱中也有20个试验机柜。另外，日本的试验舱还连有站外暴露平台，用于对空间环境直接接触试验。据目前所知，由欧空局研制的“哥伦布”实验舱已由“亚特兰蒂斯”号于2008年2月11日发射升空；而由日本研制的一个实验舱已于2008年5月11日由“发现”号运载火箭将之发射升空。

节点舱。它们由美国和欧空局研制，是连接各舱段的通道和宇航员进行舱外活动的出口。节点舱比较小，在空间站组建时期，它是宇航员进行舱外活动的出入口。空间站建成后，除用于连接各舱外，节点舱可以用做存储仓库，或安装电力调节机柜，提供电能。此外，“节点1”号舱还可作为仓库，用于存储；“节点2”号舱内有电路调节机柜，用于转换电能，供国际合作者使用；“节点3”号舱为空间站的扩展留有余地。由美国研制的“团结”号节点舱已由“奋进”号航天飞机于1998年12月4日发射升空。而由意大利太空总署研制的“和谐”号节点舱已由“亚特兰蒂斯”号航天飞机于2007年10月23日发射升空。

服务系统。空间站的服务系统包括俄罗斯功能货舱、加拿大移动服务系统和俄罗斯服务舱。加拿大移动服务系统的遥控机臂长16.8米，能运125吨货物，可沿主桁架移动，进行空间站硬件的装配、维修和更换。俄罗斯服务舱拥有生命保障系统、推力器和居住功能(含洗手间和卫生设施)，重20吨。空间站的运输系统包括“联盟”号载人飞船和“奋进”号货运飞船等，其中后者每年为空间站运送4次推进剂。空间站的指令和控制由美、俄双方分担，美国约翰逊航天中心主要负责空间站和航天飞机，俄罗斯的加里宁格勒航天中心主要负责载人飞船和运货飞船飞向空间站，以及飞船飞离空间站，它也是空间站运行的后备控制中心。

能源系统和太阳能电池帆板。它们由美国和俄罗斯两国提供，均已发射升空。

最终的国际空间站由6个试验舱（美国1个、欧空局1个、日本1个、俄罗斯3个)、1个美国居住舱(有洗手间、卧室、厨房和医务设备)、2个节点舱和服务系统及运输系统所组成。

在美、日、欧的试验舱中，共有33个国际空间站有效载荷标准机架，其中美国试验舱内有13个，日本舱内有10个，欧空局舱内有10个。空间站在约350千米高的轨道上组装完成后，将慢慢推移到约460千米的轨道上。

国际空间站是由十几个国家参与的国际合作项目，它又是一个史无前例的庞大航天工程，可以想象它的建设需要人们的长期努力与合作，各个参与国都在积极研究建设。国际空间站近年发展步履维艰，用“好事多磨”这句话来形容国际空间站的进展一点也不夸张。这主要有两方面的原因。一方面由于政治和经济的原因，使得国际空间站的方案改动了几次，它的几次改名也说明了这一点，最早想采用全部桁架式，但经分析技术太复杂，耗费经费太高，而且风险也大，再加上当时美国的经济不太景气，有人反对这个计划，认为研制这个庞然大物的价值远远抵不上它所需的费用，因此几乎被取消。美国人不得不重新考虑简化方案，减少研制经费。但就是这样总研制经费也得500多亿美元，可见它的规模。另外是吸收了俄罗斯人参加。不可否认，俄罗斯人在航天技术上有着丰富的经验，在航天技术领域好几个第一都是俄罗斯人创造的，但怎奈俄罗斯人是泥菩萨过河——自身难保，前苏联解体，俄罗斯经济不景气，没钱研制空间站，因此不能按时交货，使得整个计划不得不推迟了一年多。

而另一方面就是技术的原因，可以想象，这么一个复杂的庞大系统，由这么多国家参与，从组织到技术是何等的复杂!只要有一个国家拖了后腿，整个工程就受影响。在技术方面，这么一个庞大的系统，采用桁架式的模块太空组装结构，这在世界航天史上还是第一次。而且它的系统多，要求高。我们前面介绍的只是国际空间站本体的、在第一期工程里的主要的结构和设备，而组成空间站的系统、设备、构件则更多。

除了空间站本体外，还要有一系列的配套设施和保障设施。比如空间站的发射场、运载火箭、跟踪测轨、后勤保障及空间站的管理、维护和故障排除等一系列的工作都得跟上。我们举个例子来说明：空间站及轨道平台上的试验装置和试验样品，在正常的情况下至少每半年就要更换一次，宇航员要进入这些飞行器中，把试验完成的装置或者样品取出来，然后送回地面；再把从地面带上去的装置或样品安放好。再比如，空间站上的消耗品如各种气体、各种液体以及备件都需要定期输送，尤其上面宇航员所需的生活用品更是如此。据介绍，每年要从地面为一个宇航员送去650多千克的食品、200多千克的衣服以及其他的生活用品，如果包括发射费用，算起来1年的维持费要高达10多亿美元。

另外一个技术问题就是，这么庞大的空间站的组装问题，也是极其复杂、前所未有的。

尽管工作步履艰难，好事多磨，可还是向前推进着。在前几年，有关国家的一些飞行试验工作就是在为国际空间站的发射、组装、维护以及管理做准备，训练宇航员的工作实践能力。例如目前世界上的两个航天大国俄罗斯和美国，1994~1998年，美国的航天飞机与俄罗斯的“和平”号空间站就进行了9次对接，直到1998年6月才结束工作，大大训练了宇航员的心理素质和提高了他们在故障情况下空间作业、排除故障的能力，这些在国际空间站上是极其有用的。据报道，1998年11月20日，由俄罗斯用“质子-K”号运载火箭发射一个名为“曙光”号的多功能货舱，它能够提供关于控制、燃料的存储以及供电服务；1998年12月3日，由美国用航天飞机发射一个名为“团结”号的节点舱和一个对接器，1998年12月6日宇航员乘坐“奋进”号航天飞机经过两天追赶，成功地捕捉到“曙光”号功能货物舱，并在同一天把国际空间站的头两个组件——“曙光”号货物舱和“团结”号节点舱对接起来。目前，国际空间站正在紧张有序的组建中。

作者：张田（中国航天员科研训练中心）

文章来源于科学大院公众号（ID：kexuedayuan）

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长期以来，太空中有上千颗卫星，但是空间站只有一个，那就是国际空间站。它由美国国家航空航天局（NASA）、俄罗斯国家航天集团（Roscosmos）、欧洲航天局（ESA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）和加拿大空间局（CSA）共同运营。运行20年来，国际空间站已经接待了239位勇敢的 探索 者、执行了2700多项科学实验。

由于某些原因，国际空间站不太欢迎航天实力已经跻身世界前列的中国参与。

不过，一枝独秀不是春，百花齐放春满园，很快，这个局面要被打破了！

按照规划，我国将于2020年发射空间站核心舱。这是我国载人航天工程“三步走”战略的第三步——空间站任务阶段，即在太空建设具有国际先进水平的空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题，计划于2022年前后建成，预计今年发射升空的就是其核心舱。

虽然他们不带我们玩，但是并不代表我们不能从中学习他们的先进经验呀，那不如让我们跟随照相机的眼睛，来看看2019年，国际空间站里都开展了哪些开拓性的研究吧！

“人啊，认识你自己”

“人啊，认识你自己”是刻在希腊阿波罗神殿上的一句名言。认识自己不仅是个人人生中的一个哲学问题，也是国际空间站科学研究的重头戏。在这里，进行着许多生命科学方面的 探索 ，尤其是针对某些疾病的研究，其成果将造福于地球上的万千人类。

要器官么？打印的那种！

NASA航天员克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）启动了生物制造设施（BFF）。科学家和医学家长期以来一直梦想着使用3D生物打印机来制造人体器官。但事实证明，在地球引力作用下，想要打印出人体器官内部的微小复杂结构非常困难。而BFF可以 探索 在太空的微重力环境下能否通过3D打印制造人体器官。

长期飞行阿尔茨海默病风险会增高吗

欧洲航天局（ESA）航天员卢卡·帕米塔诺（Luca Parmitano）手持一个装有淀粉样蛋白聚集的蓝帽小罐子。淀粉样蛋白原纤维（Amyloid fibrils）是一种可在体内聚集的蛋白质，与阿尔茨海默病（Alzheimer's）和帕金森病（Parkinson's diseases）等多种神经退行性疾病有关。这类神经退行性疾病对长距离飞行的航天员来说是潜在的风险。这项研究正在评估微重力是否会影响这些纤维的形成。

探索 癌症新疗法

NASA飞行工程师克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）正在使用显微镜观察和拍摄生长的蛋白质晶体样品。微重力晶体研究结晶出了一种膜蛋白，该膜蛋白是肿瘤生长和癌症生存的过程所不可或缺的。针对这种蛋白质，研究结果可能有助于开发更有效的、副作用更少的癌症疗法。

对时间的感知，变得不靠谱了？

在太空中是觉得时光飞逝还是度日如年？加拿大航天局（CSA）航天员大卫·圣·雅克（David Saint Jacques）在微重力环境下进行了一项时间感知的研究实验。戴上显示器后，航天员们会看到蓝色正方形，然后他们要说出这些正方形显示了多久，以此测量和分析长期暴露于微重力环境下人类对时间感知的主观变化。

实验结果初步表明，在太空中人会觉得时间过得更快了，这应该算是一个好消息，未来漫长的太空旅行似乎能够好受一点。

红细胞与白细胞

NASA航天员安妮·麦克莱恩（Anne McClain）手持用于骨髓实验的生物医学设备。这项研究测量了微重力作用前后骨髓中脂肪的变化，还测量了红细胞和白细胞功能的具体变化。

太空中怎么做到多吃蔬菜

NASA航天员杰西卡·梅尔（Jessica Meir）在空间站上给野芥菜的培养基浇水，并在收获后吃掉了这些蔬菜。这项研究重点是光照质量和肥料对叶状作物的影响。

在太空中，微重力可能延缓植物的生长。由于没有重力，植物的蒸腾作用会受到影响，原本通过叶片散失到大气中的水蒸汽，会在叶片上附着更长时间，而蒸腾作用可降低植物体的温度，是植物吸收和运输水分的主要动力。此外，航天器植物培养器中的二氧化碳浓度远远高于地球，在高二氧化碳环境下生长的植物会损失其营养价值，其含有的锌、铁和维生素都会降低。多方面因素综合，植物的产量和营养都下降了 。所以，如何在太空中安全高效、成本合理地种出绿色植物，形成新鲜食品的供应系统，是航天研究的重中之重。

在太空中建造更好的骨骼

NASA航天员尼克·黑格（Nick Hague）在日本Kibo实验舱内，操作生命科学手套箱（LSG，the Life Sciences Glovebox）。他正在进行骨愈合和组织再生实验的科学操作。这项研究可以使人们更好地理解影响组织再生的因素，并有助于对抗航天员在太空中经受的骨密度损失。

感受节律

图为NASA航天员安妮·麦克莱恩（Anne McClain）漂浮在“和谐号”和“命运号”实验舱之间的门厅内。她的额头上戴有一个传感器，正在收集昼夜节律实验的数据，可研究航天员在长时间太空飞行中的“生物钟”是如何变化的。

“工欲善其事，必先利其器”

使用工具不是人和动物的根本区别，创造工具才是。如何让我们的工具变得更称心、让制造工具的材料变得更合适、让操作方法变得更先进，是人们不懈的追求。国际空间站的微重力环境，给科研人员带来了新的研究视角和实验方法，也成为了检验尖端技术的练兵场。

“低温冷链运输”

NASA航天员克里斯蒂娜·科赫（Christina Koch）和安德鲁·摩根（Andrew Morgan）将生物学研究样品装入位于美国“命运”号实验舱内的一个科学冰箱中。虽然没有透露具体造价，但毋庸置疑，这一定是全世界最贵的冰箱。将科学样品存储在国际空间站实验低温冰箱（GLACIER）之类的制冷设备中，这对于保存好在太空中产生的科学数据以返回地球供研究人员进行分析来说至关重要。

测试材料寿命

NASA航天员尼克·黑格（Nick Hague）和安妮·麦克莱恩（Anne McClain）先给日本Kibo实验舱的气闸室安装了“国际空间站材料试验飞行设施”（MISSE-FF，Materials ISS Experiment-Flight Facility），然后再给装置降压。MISSE-FF搭载了新的材料暴露实验，准备在Kibo舱外进行。“国际空间站材料试验”（MISSE）任务是专门为材料辐照试验设立的国际空间站试验任务，于2001年启动，可验证用于航天器研制的材料的寿命。这项研究将有助于科学家了解辐射、太空真空环境和微流星体的撞击会如何影响各种材料。

用微生物来开矿？

欧洲航天局航天员卢卡·帕米塔诺在库比克培养箱（KUBIK）安装生物采矿反应器，这是生物岩（BioRock）研究的一部分。生物采矿，在地球上已经很普遍了，就是利用微生物的力量从固体岩石中开采有用的矿物和金属。生物岩研究是首次研究微生物如何在微重力和模拟火星重力的条件下生长并改变行星岩石。

安全的燃烧实验

国际空间站工作人员的任务之一是运行和维护科学硬件。在上图中，NASA航天员杰西卡·梅尔正在可燃烧集成支架（CIR）上工作，该设备可以在微重力下进行燃烧实验。CIR与诸如微重力科学手套箱（Microgravity Science Glovebox）等设施一起，创造了一个牢固而又安全的环境，可以让航天员在其中进行燃烧研究，而不会处于危险之中。

这种特殊的火焰是在CIR内部进行的“火焰设计”研究中被点燃的许多火焰之一，研究在不同条件下产生的烟尘量。黄色的斑点是烟灰簇，热的时候会发出黄色的光。这些团簇在微重力下比在地球上更大，因为烟灰在火焰中停留的时间更长。

每个细胞都在努力地适应太空

NASA航天员安德鲁·摩根（Andrew Morgan）利用多用途可变重力平台（MVP，the Multi-use Variable-g Platform）在空间站上进行研究，想了解生物体是如何适应空间环境的，这是未来太空 探索 的重要组成部分。该平台能研究各种各样的小生物，包括果蝇、扁虫、植物、鱼类、细胞、蛋白质晶体等等。

忙碌的蜜蜂

加拿大航天局（CSA）航天员大卫·圣雅克（David Saint Jacques）正在与名为“大黄蜂”（Bumble）的可自由飞行的小型立方体机器人Astrobee在空间站中一起工作。Astrobee由三个独立的自由飞行机器人（分别是Bumble、Honey和Queen）和一个坞站组成。由于GPS在太空中不好使用，Astrobees需要依靠基于摄像头的定位系统，它使用风扇进行驱动，可以向任何方向自由移动。

必不可少的太空行走

NASA航天员安德鲁·摩根（Andrew Morgan）在第一次太空行走修复宇宙粒子探测器时挥手致意，他似乎是站在阿尔法电磁光谱仪（AMS-02）和其他空间站硬件之间。AMS为全球数百名研究人员提供了数据，可以帮助他们弄清“宇宙是由什么构成的”以及“宇宙是如何开始的”等谜团。由于暴露在恶劣的太空环境中，AMS需要升级才能继续收集数据。

“小弟，安排上了！”

完美的摄影时机

参加“Sally Ride EarthKAM”项目的学生将赶上日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的HTV-8货运飞船，这是向太空站运载科学和物资的的最佳时机。“Sally Ride EarthKAM”是由美国首位进行太空的女性Sally Ride 建立的教育项目，它由中学生远程编程，允许学生们从空间站的角度拍摄并分析我们的地球。学生们可以通过控制空间站上一个特殊的数码相机，来拍摄地球的山川、河流、以及其他有趣的地理位置和地貌。上图这张瑰丽的作品就来自“Sally Ride EarthKAM”项目。

只会玩乐高？弱爆了！

图中这两个足球大小、长得有点像乐高机器人的家伙，可不简单，它的全名叫做“同步定位、执行、重定向试验卫星”，即SPHERES－Synchronized Position Hold, Engage, Reorient, Experimental Satellites，NASA飞行工程师航天员亚历山大·斯科沃佐夫（Alexander Skvortsov）和航天员安德鲁·摩根（Andrew Morgan）正与这个球体机器人SPHERES一起漂浮在空间站中，对小型航天器技术进行测试。航天员们正在运行来自SPHERES “Zero Robotics”2019年中学暑期项目参与者的代码。这个项目可测试由学生开发的算法，并从竞赛中选出最佳设计来操作空间站上的机器人。

到了太空也要保持联系哦！

在一次国际空间站业余无线电会议期间，NASA航天员尼克·黑格（Nick Hague）正漂浮在来自欧洲的“哥伦布”实验舱内，他使用的是国际空间站的呼号“NA1SS”。国际空间站业余无线电（ISS Ham radio）项目为学生们提供了一个通过无线电与在轨航天员们直接交谈的机会。

结语

以上只是目前在国际空间站实验室进行的众多科学研究中的一小部分。从在微重力作用下绿叶蔬菜的种植，到分析采矿微生物，再到测试自主机器人，这些研究既能使地球上的人们受益，也能给人类的未来太空 探索 奠定基础。

2020年1月8日，中国载人航天工程办公室宣布，中国空间站系统已完成试验正样产品生产，正在开展总装集成测试。中国载人空间站整体名称“天宫”，各舱段和货运飞船名称具体如下：核心舱命名为“天和”，代号“TH”；实验舱Ⅰ命名为“问天”，代号“WT”；实验舱Ⅱ命名为“巡天”，代号“XT”；货运飞船命名为“天舟”，代号“TZ”。

天宫、天和、问天、巡天、天舟，光看看这些名字，就让人热血沸腾。

终有一天，在中国自己的空间站里，中国科学家们也能开展丰富的科学研究，借助太空环境的独特力量，通过智慧和努力造福人类。让我们共同期待那一天吧！

参考:

https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/2019-space-station-research-in-pictures

来源: 科学大院

国际空间站是一个拥有现代化科研设备、可开展大规模、多学科基础和应用科学研究的空间实验室，为在微重力环境下开展科学实验研究提供了大量实验载荷和资源，支持人在地球轨道长期驻留。国际空间站项目由16个国家共同建造、运行和使用，是有史以来规模最大、耗时最长且涉及国家最多的空间国际合作项目。

自1998年正式建站以来，经过十多年的建设，于2010年完成建造任务转入全面使用阶段。

国际空间站主要由美国国家航空航天局、俄罗斯联邦航天局、欧洲航天局、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大空间局共同运营。

国际空间站总体设计采用桁架挂舱式结构，即以桁架为基本结构，增压舱和其它各种服务实施挂靠在桁架上，形成桁架挂舱式空间站。其总体布局如图所示。大体上看，国际空间站可视为由两大部分立体交叉组合而成：一部分是以俄罗斯的多功能舱为基础，通过对接舱段及节点舱，与俄罗斯服务舱、实验舱、生命保障舱、美国实验舱、日本实验舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施。

等对接，形成空间站的核心部分；另一部分是在美国的桁架结构上，装有加拿大的遥操作机械臂服务系统和空间站舱外设备，在桁架的两端安装四对大型太阳能电池帆板。这两大部分垂直交叉构成“龙骨架”，不仅加强了空间站的刚度，而且有利于各分系统和科学实验设备、仪器工作性能的正常发挥，有利于宇航员出舱装配与维修等。国际空间站的各种部件是由合作各国家分别研制，其中美国和俄罗斯提供的部件最多，其次是欧空局、日本、加拿大和意大利。这些部件中核心的部件包括多功能舱、服务舱、实验舱和遥操作机械臂等。俄罗斯研制的多功能舱(FGB)具有推进、导航、通信、发电、防热、居住、贮存燃料和对接等多种功能，在国际空间站的初期装配过程中提供电力、轨道高度控制及计算机指令；在国际空间站运行期间，可提供轨道机动能力和贮存推进剂。俄罗斯服务舱作为国际空间站组装期间的控制中心，用于整个国际空间站的姿态控制和再推进；它带有卫生间、睡袋、冰箱等生保设施，可容纳3名宇航员居住；它还带有一对太阳能电池板，可向俄罗斯部件提供电源。实验舱是国际空间站进行科学研究的主要场所，包括美国的实验舱和离心机舱、俄罗斯的研究舱、欧空局的“哥伦布”轨道设施和日本实验舱。舱内的实验设备和仪器大部分都是放在国际标准机柜内，以便于维护和更换。加拿大研制的遥操作机械臂长17.6米，能搬动重量为20吨左右、尺寸为18.3米×4.6米的有效载荷，可用于空间站的装配与维修、轨道器的对接与分离、有效载荷操作以及协助出舱活动等，在国际空间站的装配和维护中将发挥关键作用。 国际空间站由下列部分组成：俄罗斯进步－M45、联盟－TM23、进步－M－C01飞船，俄罗斯的晨星号服务舱、曙光号工作舱，美国的团结号连接舱和女神号实验舱、俄黎明号小型实验舱等。

空间站共有俄罗斯、美国、欧盟和日本发射的13个舱，重量400吨。

曙光号工作舱

曙光工作舱是国际空间站的第一个组件，由俄罗斯赫鲁尼切夫空间中心和美国波音公司共同研制而成。根据1995年8月签订的合同，赫鲁尼切夫中心负责货运舱的设计、生产和试验。赫鲁尼切夫中心于1996年11月27日，即比预定发射时间提前一年完成曙光号工作舱的组装工作。但由于国际空间站的其他一些部件没有完工，曙光号被两度推迟发射。

曙光号重量为24.2吨（其中包括4.5吨燃料），长13米，内部容积约72立方米（可用面积为40平方米）。它可以在不补充燃料的情况下连续飞行430昼夜。

曙光号一个与和平号空间站类似的大型舱体，用作空间站的基础，能提供电源、推进、导航、通信、姿控、温控、充压的小气候环境等多种功能。它由和平号空间站上的晶体舱演变而来，设计寿命13年，电源最大功率为6千瓦，装有可接4个航天器的对接件。

1998年11月20日，俄罗斯质子－K号火箭把曙光号送入预定轨道。

团结号节点舱 （unity node module）

团结号节点舱是美国为国际空间站建造的第一个组件，也是国际空间站的第二个组件。

团结号节点舱耗资3亿美元，直径5米、长6米，设有6个舱门。它的作用是充当对接口，连接未来升空的其它舱。

1998年12月4日，团结号随美国奋进号航天飞机升空。12月6日，团结号与曙光号对接。

星辰号服务舱 （zvezda （star） service module）

星辰号服务舱由俄罗斯承建，是国际空间站的核心舱。星辰号长13米，宽30米，重19吨，造价为3.2亿美元。

服务舱由过度舱、生活舱和工作舱等3个密封舱和一个用来放置燃料桶、发动机和通信天线的非密封舱组成。生活舱中设有供宇航员洗澡和睡眠的单独房间，舱内有带冰箱的厨房、餐桌、供宇航员锻炼身体的运动器械。舱体上设计的14个舷窗，可供宇航员眺望浩瀚的星空。

星辰号配有定位和电视联系系统，可保障服务舱与俄罗斯科罗廖夫地面飞行控制中心和美国休斯敦地面飞行控制中心的直接联系。

星辰号共有4个对接口，可用于接待载人飞船或货运飞船。

2000年7月12日，星辰号由质子－K火箭送入太空；26日，星辰号服务舱与国际空间站联合体对接。

命运号实验舱 （destiny laboratory module）

2001年2月7日，命运号实验舱随美国阿特兰蒂斯号航天飞机升空。命运号实验舱价值14亿美元，是国际空间站中最昂贵的组件。它由美国波音公司制造，形似圆筒，长9.3米、直径4.3米，重13.6吨，上有41.5万个零件。它不仅是未来空间站成员在接近零重力的状态下执行科学研究任务的基地，也将作为国际空间站的指挥和控制中心，是国际空间站6个实验室中最重要的实验舱之一。

莱奥纳尔多号多功能后勤舱 （leonardo multipurpose logistics module）

莱奥纳尔多号多功能后勤舱由意大利研制，价值1．6亿美元。它是一个由金属铝制成，长21英尺（约为6.4米）、直径为15英尺（约4.6米）的圆筒，分为16个货箱，能携带9.1吨货物。后勤舱可重复使用，其功能是为国际空间站运送必需的物资，再将空间站上的废弃物带回地面。

空气阻隔舱 （airlock）

空气阻隔舱又称压力舱，由金属铝制造，重约6吨，造价1．64亿美元。空气阻隔舱共有两个舱室，一个供宇航员执行太空行走任务之前更换宇航服，另一个为宇航员减压和漂浮到太空的接口。舱内有4个气罐，各重540千克，用于给空气阻隔舱加压。

2001年7月15日，空气阻隔舱由美国阿特兰蒂斯号航天飞机和国际空间站上的宇航员联合安装到空间站。空气阻隔舱是国际空间站与太空间的通道，是航天器有压空间与太空真空环境间的缓冲地带，它的安装使空间站内的宇航员不必再等航天飞机的到来就可以进行太空行走。

加拿大第二臂 （Canadarm2）

加拿大第二臂又被称为大臂，由高强度的金属铝、不锈钢和环氧石墨制成，长19米，重量为1.63吨。

这只长约17米的巨型机械臂的设计概念是1984年美国前总统里根提议建设自由空间站时产生的，其最初研制目的是，在航天飞机不能自行与空间站对接时依靠机械臂将航天飞机拉到空间站旁。加拿大第二臂由加拿大研制，并由美国奋进号航天飞机于2001年4月19日携带升空，22日被安装到国际空间站上。与多次随航天飞机升空执行任务的小机械臂相比，它不仅比多次随航天飞机升空执行任务的小臂更长，也更结实、更灵活。

码头多功能对接舱 （mooring compartment module）

码头多功能对接舱由俄罗斯能源火箭航天公司研制，重约4吨，体积为13立方米。对接舱一端与星辰号服务舱连接，另一端的对接装置能与进步系列货运飞船和联盟系列载人飞船对接。对接舱的一侧还有一个隔舱，当宇航员穿上宇航服，调节好隔舱中的气压后，就可以打开隔舱门进行太空行走。多功能舱对接舱有助于增加国际空间站与地面间的货物、人员运输。

码头多功能对接舱于2001年9月17日安装到国际空间站。

黎明号小型实验舱

俄黎明号小型实验舱在2010年5月由美阿特兰蒂斯号航天飞机运送至国际空间站。黎明号实验舱长约7米，重约7．8吨，主要用于科学实验。 整个空间站由众多组件构成： 组件 航次 运载者 发射时间 长度

（m） 直径

（m） 质量

（kg） 曙光号功能货舱 1 AR 质子号 1998年11月20日 12.56 4.11 （加注燃料）19,323（空）7983 团结号节点舱（1号节点舱） 2A - STS-88 奋进号 1998年12月4日 5.49（含2个PAM）10.4 4.57 11,612 星辰号服务舱 1R 质子号 2000年7月12日 13.1 4.15 19,050 国际空间站Z1 衍架 3A - STS-92 发现号 2000年10月11日 4.9 4.2 9,978 国际空间站P6 衍架及太阳能电池板 4A - STS-97 奋进号 2000年11月30日 73.2 11.6 15,815 命运号实验舱 5A - STS-98 亚特兰蒂斯号 2001年2月7日 8.53（含通用对接机构）9.2 4.27 （空）13,547（满载）24,023 外部装载平台1（ESP-1） 5A.1 - STS-102 亚特兰蒂斯号 2001年3月13日 2.44 0.46 未知 移动维修系统- 空间站遥控机械臂（加拿大臂2） 6A - STS-100 奋进号 2001年4月19日 17.6 0.35 1,796 寻求号气闸舱（联合气闸舱） 7A - STS-104 亚特兰蒂斯号 2001年7月12日 5.64 4 6,064 码头号对接舱- 码头号气密及对接舱 4R - 进步-M-SO1 进步号 2001年9月14日 4.91 2.56 （发射时）4,350（轨道中）3,580 国际空间站 S0衍架 8A - STS-110 亚特兰蒂斯号 2002年4月8日 13.4 4.6 12,623 移动维修系统- 机械臂移动平台 UF-2 - STS-111 奋进号 2002年6月5日 5.7 2.9 1,450 国际空间站S1衍架 9A - STS-112 亚特兰蒂斯号 2002年10月7日 （与P1组合）13.7 4.6 12,554 国际空间站 P1衍架 11A - STS-113 奋进号 2002年11月23日 （与S1组合）13.7 4.6 14,003 外部装载平台2（ESP-2） LF1 - STS-114 发现号 2005年7月26日 4.00 2.4 未知 国际空间站 P3、P4衍架及太阳能电池板 12A - STS-115 亚特兰蒂斯号 2006年9月9日 13.8 4.9 15,824 国际空间站 P5衍架 12A.1 - STS-116 发现号 2006年12月9日 3.4 4.5 1,864 国际空间站 S3、S4衍架及太阳能电池板 13A - STS-117 亚特兰蒂斯号 2007年6月8日 13.66 4.96 16,183 国际空间站 S5衍架 13A.1 - STS-118 奋进号 2007年8月8日 3.4 4.5 1,818 外部装载平台3（ESP-3） 13A.1 - STS-118 奋进号 2007年8月8日 4.9 3.65 3,400 和谐号节点舱（2号节点舱） 10A - STS-120 亚特兰蒂斯号 2007年10月23日 7.2 4.4 14,288 哥伦布实验舱 1E - STS-122 亚特兰蒂斯号 2008年2月7日 6.9 4.5 （空）10,300(发射）12,077 希望号日本实验舱- 实验储藏舱 1J/A - STS-123 奋进号 2008年3月11日 4.2 4.4 4,200 移动维修系统- 特殊微动作机械手 1J/A - STS-123 奋进号 2008年3月11日 3.67 2.30 1,560 希望号日本实验舱 1J - STS-124 发现号 2008年5月31日 11.19 4.39 14,787 希望号日本实验舱- 日本机械臂 1J - STS-124 发现号 2008年5月31日 10.0 0.35 780 国际空间站 S6衍架及太阳能电池板 15A - STS-119 发现号 2009年3月15日 13.84 4.97 14,089 希望号日本实验舱- 暴露实验平台 2J/A - STS-127 奋进号 2009年7月15日 5.20 5.00 4,082 迷你研究舱2 （探索号迷你研究舱） 5R - 进步-M-MIM2 进步号 2009年11月10日 4,00 2.6 3,670 宁静号节点舱（3号节点舱） 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 6.706 4.480 19,000 穹顶舱 20A - STS-130 奋进号 2010年2月8日 1.500 2.955 1,880 微型研究舱1 （晨曦号微型研究舱） ULF4 - STS-132 亚特兰蒂斯号 2010年5月14日 6.00 2.35 （发射时）8,056

5,075 莱昂纳多永久补给舱 ULF5 - STS-133 发现号 2011年2月24日 6.4 4.6 (发射时）12,816（空）9，896 组装成功后的国际空间站将作为科学研究和开发太空资源的手段，为人类提供一个长期在太空轨道上进行对地观测和天文观测的机会。

在对地观测方面，国际空间站比遥感卫星要优越。首先它是有人参与到遥感任务之中，因而当地球上发生地震、海啸或火山喷发等事件时，在站上的航天员可以及时调整遥感器的各种参数，以获得最佳观测效果；当遥感器等仪器设备发生故障时，又可随时维修到正常工作状态；它还可以通过航天飞机或飞船更换遥感仪器设备，使新技术及时得到应用而又节省经费。用它对地球大气质量进行监测，可长期预报气候变化。在陆地资源开发，海洋资源利用等方面，也都会从中受益。国际空间站在天文观测上要比其他航天器优越得多，是了解宇宙天体位置、分布、运动结构、物理状态、化学组成及其演变规律的重要手段。因为有人参于观测，再加上空间站在太空的活动位置和多方向性，以及机动的观察测定方法，因而可充分发挥仪器设备的作用。通过国际空间站，天文学家不仅能获得宇宙射线，亚原子粒子等重要信息，了解宇宙奥秘，而且还能对影响地球环境的天文事件（如太阳耀斑、暗条爆发等）作出快速反应，及时保护地球，保护在太空飞行的航天器及其成员。

国际空间站上的生命科学研究，可分为人体生命与重力生物学两方面：人体生命科学的研究成果可直接促进航天医学的发展，例如，通过多种参数来判断重力对航天员身体的影响，可提高对人的大脑、神经和骨骼及肌肉等方面的研究水平。重力生物学和材料科学的研究与应用有广阔的前景，而国际空间站的微重力条件要比和平号空间站和航天飞机优越得多，特别是在材料发展上可能起到一次革命性的进展。

仅就太空微重力这一特殊因素来说，国际空间站就能给研究生命科学、生物技术、航天医学、材料科学、流体物理、燃烧科学等提供比地球上好得多、甚至在地球无法提供的优越条件，直接促进这些科学的进步。同时，国际空间站的建成和应用，也是向着建造太空工厂、太空发电站，进行太空旅游，建立永久性居住区（太空城堡）向太空其他星球移民等载人航天的远期目标接近了一步， 2014年从5月开始，国际空间站就开始了种植蔬菜的实验，如果成功了，那么美国宇航局可能创造历史，因为宇航员从来没吃过自己的太空种植的蔬菜，那些太空转基因的蔬果只提供给地面的科研机构。

空间站上的宇航员饮食问题目前已经得到了较好的解决，但仍然需要地面发射飞船进行补给，俄罗斯的货运飞船定期给空间站输送补给品，如果货运飞船没能进入轨道，那么宇航员的餐饮就要拮据了。现在，宇航员尝试自己在空间站上种植蔬菜，甚至可发展出自制的太空沙拉。

目前宇航员种植的蔬菜包括了西红柿、草莓等，但他们还将拓展自己的种植范围，可以种植各种各样的蔬果，之所以要在空间站上种植蔬菜，一来是因为这样可以解决自己的饮食问题，同时也可以研究太空种植蔬菜的方法，这可以不是单纯的科研产品，种植出来后需要自己消化掉。但是在微重力环境下种植蔬果存在许多问题，比如空间辐射可造成蔬菜变异，而且种植出来的蔬菜可能使其中的微生物变异，对人体构成危害。

通过此前的空间站蔬菜实验结果，美国宇航局禁止该机构的宇航员吃生菜，那些从空间站返回地面的蔬果出现不同程度的不可食用特征，最主要的还是空间辐射的问题，微重力环境使得蔬果长得不同地面种植。但是到今年年底，科学家开始测试新的空间站蔬果，目前宇航员已经开始了种植蔬菜行为。

宇航员在太空中的免疫力会出现下降，因此需要蔬菜来补充营养物质，如果不新鲜的蔬菜无法起到类似的效果。种植蔬菜时也会改善空间站的二氧化碳水平，可以帮助空气净化器过滤空间站上的异味，如果现在开始着手种植，那么等到生菜实验完全成功并制作成沙拉，可能还需要等上好几年的时间，这项实验也可以为未来登陆火星提供帮助。 2014年6月17日，美国航空航天局（NASA）发布了一张国际空间站内的照片，两名来自美国的宇航员与一名德国宇航员通过笔记本观看巴西世界杯的比赛。而美国与德国将在小组赛中遭遇。

巴西世界杯正在如火如荼的进行中，全世界的球迷都在关注着这项4年一度的足坛盛事。其实在距离地面250英里的太空中，宇航员们也在关心着世界杯，三名“来自星星的球迷”还在国际空间站里观看了比赛直播。NASA在社交网络上晒出了一张照片，图片中三名宇航员观看了10分钟的世界杯直播。不过在这三名球迷之间有一个小小的尴尬，他们来自两个国家，分别是德国和美国，而这两支球队又被分在了同一小组，将为小组出线而展开争夺。