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國際空間站的由來
冷戰時期，載人航天是美蘇兩國開展空間競賽的主要競技場。到1982年，前蘇聯已成功地發射了7個“禮炮”號系列載人空間站，並擬發射“和平”號長期載人空間站。美國在空間站的運行管理方面處於明顯的劣勢。為了擺脫這種局面，1984年1月，美國前總統裡根向全世界宣布，美國將在10年內投資80億美元，建成規模龐大的永久載人空間站，並邀請盟國參加，擬壓倒前蘇聯即將發射的“和平”號空間站。歐空局、日本、加拿大等國迅速作出了積極響應，於1988年正式加盟該計劃，並把這一空間站命名為“自由”號空間站。但由於“自由”號空間站的目標定得太高，它在政治、經濟、技術等方面都受到了制約，迫使“自由”號空間站經受了一次次脫胎換骨似的重新設計，規模一次次縮小、技術難度不斷下降，而研制進度卻一次次延後，研制經費不斷上漲，反對“自由”號空間站的呼聲日益高漲，甚至險些被取消。
冷戰的結束為美俄間的航天合作提供了政治條件。美國出於政治考慮和垂涎於俄羅斯豐富的載人航天飛行、管理經驗，而俄羅斯急劇衰退的經濟環境，無力單獨建造原計劃發展的“和平2號”空間站，迫切需要從美國那兒獲得美元來支撐其龐大的航天計劃。兩國各取所需，一拍即合，以美國為首的“自由”號空間站合作伙伴於1993年12月正式邀請俄羅斯加盟，在原“自由”號空間站和“和平”2號空間站的基礎上，聯合建造“阿爾法”國際空間站（現稱“國際空間站”）。就這樣，以美國和俄羅斯牽頭，聯合歐空局11個成員國(即德國、法國、意大利、英國、比利時、荷蘭、西班牙、丹麥、挪威、瑞典和瑞士)、日本、加拿大和巴西(1997年加入)等16個國家共同建造和運行的國際空間站誕生了。國際空間站成為迄今最大的航天合作計劃。
國際空間站的組成
國際空間站總體設計采用桁架掛艙式結構，即以桁架為基本結構，增壓艙和其它各種服務實施掛靠在桁架上，形成桁架掛艙式空間站。其總體布局如圖所示。大體上看，國際空間站可視為由兩大部分立體交叉組合而成：一部分是以俄羅斯的多功能艙為基礎，通過對接艙段及節點艙，與俄羅斯服務艙、實驗艙、生命保障艙、美國實驗艙、日本實驗艙、歐空局的“哥倫布”軌道設施等對接，形成空間站的核心部分；另一部分是在美國的桁架結構上，裝有加拿大的遙操作機械臂服務系統和空間站艙外設備，在桁架的兩端安裝四對大型太陽能電池帆板。這兩大部分垂直交叉構成“龍骨架”，不僅加強了空間站的剛度，而且有利於各分系統和科學實驗設備、儀器工作性能的正常發揮，有利於宇航員出艙裝配與維修等。
國際空間站的各種部件是由合作各國家分別研制，其中美國和俄羅斯提供的部件最多，其次是歐空局、日本、加拿大和意大利。這些部件中核心的部件包括多功能艙、服務艙、實驗艙和遙操作機械臂等。俄羅斯研制的多功能艙（fgb）具有推進、導航、通信、發電、防熱、居住、貯存燃料和對接等多種功能，在國際空間站的初期裝配過程中提供電力、軌道高度控制及計算機指令；在國際空間站運行期間，可提供軌道機動能力和貯存推進劑。俄羅斯服務艙作為國際空間站組裝期間的控制中心，用於整個國際空間站的姿態控制和再推進；它帶有衛生間、睡袋、冰箱等生保設施，可容納3名宇航員居住；它還帶有一對太陽能電池板，可向俄羅斯部件提供電源。實驗艙是國際空間站進行科學研究的主要場所，包括美國的實驗艙和離心機艙、俄羅斯的研究艙、歐空局的“哥倫布”軌道設施和日本實驗艙。艙內的實驗設備和儀器大部分都是放在國際標准機櫃內，以便於維護和更換。加拿大研制的遙操作機械臂長17.6米，能搬動重量為20噸左右、尺寸為18.3米×4.6米的有效載荷，可用於空間站的裝配與維修、軌道器的對接與分離、有效載荷操作以及協助出艙活動等，在國際空間站的裝配和維護中將發揮關鍵作用。
國際空間站的建造
國際空間站上各種結構件、艙體和設備由美國航天飛機和俄羅斯“質子”號火箭等航天運載工具分40多次運往軌道，然後由站上的遙控機械臂和航天員在軌道上進行組裝，逐步建成一個規模龐大的空間站。國際空間站的建造大致可分為三個階段：
第一階段從1994年至1998年，美、俄兩國完成航天飛機與俄羅斯“和平”號空間站的9次對接飛行。美國宇航員累計在“和平”號空間站上工作2年，取得了航天飛機與空間站交會對接以及在空間站上長期進行生命科學、微重力科學實驗和對地觀測的經驗，可降低國際空間站裝配和運行中的技術風險。
第二階段從1998年至2001年，國際空間站達到有3人在軌工作的能力。1998年11月20日，俄羅斯從哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場用“質子”號火箭將國際空間站的第一個部件“曙光”號多功能貨艙（fgb）發射入軌，從而拉開了國際空間站在軌裝配的序幕。同年12月4日，美國“奮進”號航天飛機將國際空間站的第二個部件“團結”號節點艙送入軌道，並於12月6日成功地與“曙光”號對接；2000年7月12日，國際空間站的核心組件、俄羅斯建造的“星辰”號服務艙發射入軌，同年11月2日，首批3名宇航員進駐空間站，國際空間站開始長期載人，11月30日，美國“奮進”號航天飛機為國際空間站送去兩塊翼展達72米、最大發電量為65千瓦的大型太陽能電池帆板；2001年2月7日，美國的“命運”號實驗艙由“亞特蘭蒂斯”號航天飛機送入軌道，4月23日，加拿大制造的遙操作機械臂與國際空間站順利對接，7月12日，美國“亞特蘭蒂斯”號航天飛機又把供宇航員出艙活動的“氣閘艙”送入軌道。至此，美國和俄羅斯等國經過航天飛機、“質子”號火箭等運輸工具15次的飛行，完成了國際空間站第二階段的裝配工作。
第三階段從2001年至2006年，國際空間站完成裝配，達到6～7人長期在軌工作的能力。此階段先組裝美國的桁架結構和俄羅斯的對接艙段，接著發射日本實驗艙和歐空局的哥倫布軌道設施等。
裝配完成後的國際空間站長110米，寬88米，大致相當於兩個足球場大小，總質量達400余噸，將是有史以來規模最為龐大、設施最為先進的人造天宮，運行在傾角為51.6°、高度為397公裡的軌道上，可供6～7名航天員在軌工作，之後國際空間站將開始一個為期10～15年的永久載人的運行期。國際空間站是以美國為首，包括俄羅斯、歐洲航天局（11個國家）、加拿大、日本和巴西共16個國家參加。國際空間站全部組裝完成後，其總質量為470噸，加壓艙的總容積908立方米，相當於兩架波音747客機的機艙容積之和，原計劃能容納6名航天員在站生活和工作半年，現在減為3人。國際空間站的建造費用估計為1000億美元。

國際空間站有100多個大型結構件。將這些結構件送上軌道，大約需要45次發射，除美國的航天飛機外，還要用俄羅斯的“質子”號運載火箭。國際空間站的軌道組裝工作從1998年11月開始，按原定計劃於2004年11月組裝完成。由於俄羅斯經濟情況不佳和工程進度緩慢，組裝計劃一拖再拖。2003年美國“哥倫比亞”號航天飛機發生事故，剩余的3架航天飛機停飛，國際空間站的組裝工作就一直停滯不前。
按原來的計劃分工，美國負責國際空間站的大部分結構，俄羅斯負責提供的結構件占整個國際空間站總質量的1／3，歐洲航天局負責哥倫布軌道設備，日本負責一個加壓實驗室，一個後勤艙和附屬設備。