Internationale Raumstation

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Internationalen Raumstation (ISS). Für weitere Bedeutungen siehe ISS (Begriffsklärung).

Internationale Raumstation
Die ISS im Juni 2007, aufgenommen aus dem Space Shuttle Atlantis
Emblem

Maße im Endausbau
Spannweite:	108,6 m
Länge:	97,9 m
Tiefe:	27,5 m
Rauminhalt:	1.140 m³
Masse:	400 t
Umlaufbahn
Apogäum:	330-410 km^[1]
Perigäum:	330-390 km^[1]
Bahnneigung:	51,6°
Umlaufzeit:	92 min
Relativgeschwindigkeit:	29.000 km/h
Energieversorgung im Endausbau
Elektrische Leistung:	110 Kilowatt
Solarzellenfläche:	4.500 m²
Zurückgelegte Strecke Stand 1. Juli 2007
Ältestes Modul (Sarja):	ca. 2.187 Mio. km
Jüngstes Modul (S3/S4):	ca. 15 Mio. km
Konfigurationsdiagramm
Bereits vorhandene und noch zu startende Module, Stand Juni 2007
Internationale Raumstation

Die Internationale Raumstation (engl. International Space Station, ISS) ist eine in internationaler Kooperation entstandene, noch nicht komplett fertiggestellte, aber schon besetzte Raumstation. Am Projekt sind neben der amerikanischen NASA und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos auch europäische Staaten beteiligt. Alle ESA-Staaten außer Großbritannien, Irland, Portugal, Österreich, Finnland und Griechenland haben den Vertrag über den Bau der Station im Jahre 1998 unterschrieben. Ebenso beteiligt sind die kanadische und die japanische Raumfahrtbehörde. Brasilien hat mit den USA ein separates Abkommen über die Nutzung der ISS.

Die Pläne für eine große, internationale Raumstation gehen bis in die 1980er Jahre zurück. Die Station war damals noch unter anderen Namen (Freedom oder Alpha) in Planung. Die ISS befindet sich seit 1998 im Bau und ist zur Zeit das größte von Menschenhand geschaffene Objekt im Erdorbit. Sie kreist in ca. 350 km Höhe mit einer Bahnneigung von 51,6° alle 92 min um die Erde und soll nach ihrer Fertigstellung im Jahre 2010 maximale Abmessungen von etwa 110 m x 90 m x 30 m erreichen. Danach soll sie mindestens bis ins Jahr 2016 weiterbetrieben werden.

Wegen der weltweiten Kooperation und der umfangreichen Investitionen kann die ISS als das größte zivile internationale Projekt der Geschichte bezeichnet werden. Dies hat besonders nach dem Ende des Kalten Krieges und dem Beitritt Russlands zum Projekt einen bedeutenden Symbolwert.

Vorgeschichte

Erste Ideen für eine dauerhaft bewohnte Station im Weltall kamen bei der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA schon sehr früh auf. Zu Beginn der 1960er Jahre, also noch lange vor der ersten Mondlandung, dachte man an eine Raumstation, die von etwa zehn bis zwanzig Personen bewohnt sein sollte. Nach Abschluss des Apollo-Programms wandte man sich konkreter dem Bau von Raumstationen zu, um den Anschluss an die Sowjetunion nicht zu verlieren, die 1971 mit Saljut 1 ihre erste Raumstation gestartet hatte. So wurde im Jahre 1973 die amerikanische Station Skylab gestartet, die insgesamt 171 Tage bewohnt war. Danach wandten sich die Amerikaner jedoch der Entwicklung des Space Shuttles zu, während die Sowjetunion sechs weitere Saljut-Stationen startete und enorme Erfahrung mit Langzeitflügen sammeln konnte.

Die geplante US-Raumstation Freedom

Nach dem Erstflug des Space Shuttles im Jahre 1981 rückte das Konzept einer Raumstation wieder in den Blickpunkt, weil diese nach Ansicht der NASA-Strategen der nächste logische Schritt in der Raumfahrt sei. Im Mai 1982 wurde im NASA-Hauptquartier die Space Station Task Force geschaffen. Im Januar 1984 kündigte der damalige US-Präsident Ronald Reagan in Anlehnung an den Aufruf Kennedys zur Mondlandung an, es sei das nationale Ziel, eine ständig bemannte Raumstation innerhalb eines Jahrzehnts zu bauen. Die Kosten für eine solche Station wurden damals auf acht Milliarden US-Dollar geschätzt. Ein Jahr später wurde entschieden, die Station zusammen mit internationalen Partnern zu bauen. Daraufhin schlossen sich die ESA sowie Kanada und Japan dem Projekt an. Im Jahre 1988 wurde die geplante Station von Reagan auf den Namen Freedom (Freiheit) getauft.

Das Shuttle-Mir-Programm als Vorläuferprojekt der ISS

Nach dem Ende des Kalten Krieges und dem Zusammenbruch der Sowjetunion wurde auch eine Zusammenarbeit der NASA mit Russland möglich. Das ursprüngliche Freedom-Projekt wurde sehr zusammengestrichen, weil die Kosten der geplanten Raumstation explodierten und in Space Station Alpha umbenannt. 1993 unterzeichneten Russland und die USA ein Abkommen über zehn Shuttle-Flüge zur russischen Raumstation Mir sowie über Langzeitaufenthalte einiger US-Astronauten auf der Mir, später bekannt als das Shuttle-Mir-Programm. Die NASA zahlte dafür 400 Millionen US-Dollar. Dies markierte die erste Zusammenarbeit der beiden Raumfahrtmächte seit dem Apollo-Sojus-Projekt im Jahre 1975.^[2]

Unter US-Präsident Bill Clinton wurde dann das Projekt einer großen Raumstation im November 1993 zusammen mit Russland neu aufgelegt – Russland steuerte die Pläne der geplanten Mir-2-Station bei. Auf amerikanischer Seite wurde der Name Alpha vorgeschlagen, der jedoch von Russland abgelehnt wurde, um die Bedeutung der Mir-Station als ersten Raumstation nicht zu unterschlagen. Bis 1998 schlossen sich 13 weitere Länder dem Projekt an: elf der ESA-Staaten (Großbritannien war Mitunterzeichner des Vertrages, stieg jedoch später aus), Japan und Kanada. Zudem unterzeichnete Brasilien im Oktober 1997 mit den USA einen separaten Vertrag über die Nutzung der Raumstation, die nun den Namen International Space Station (ISS) trägt. Im Jahr darauf begann mit dem Start des russischen Fracht- und Antriebmoduls Sarja (Sonnenaufgang) der Aufbau der Station.

Aufbauchronik

Die ISS ist, wie bereits zuvor die russische Raumstation Mir, modular aufgebaut. Einzelne Baugruppen werden von Trägerraketen und Raumfähren in den Orbit gebracht und dort zusammengesetzt. Dazu sind rund 40 Aufbauflüge nötig. Nach aktueller Planung sollen 33 davon vom amerikanischen Space Shuttle durchgeführt werden, der Rest von den unbemannten russischen Trägerraketen Proton und Sojus. 21 Shuttleflüge wurden bereits durchgeführt, 12 weitere sind bis zur Ausmusterung der Raumfähre im Jahre 2010 geplant.^[3] Bis dahin soll die Station fertig aufgebaut sein und in den Routinebetrieb übergehen.

Die ISS soll nach ihrer Fertigstellung mit den Solarmodulen 80 Meter Spannweite, 107 Meter Länge und über 400 Tonnen Masse haben. Schon heute (Dezember 2006) beträgt die Masse der ISS 212 Tonnen bei einer Länge von 54 Metern. Die endgültige Spannweite ist seit der Installation der ersten Solarzellen bereits erreicht. Damit ist sie die größte Raumstation, die bisher gebaut wurde.^[4]

Unbemannter Aufbau

Die ISS, bestehend aus Kontrollmodul Sarja und Verbindungsknoten Unity kurz nach Baubeginn 1998.

Das erste ISS-Bauteil im All war das von Russland gebaute Fracht- und Antriebsmodul Sarja. Es wurde am 20. November 1998 von einer Proton-Schwerlastrakete in die Umlaufbahn gebracht. Zwei Wochen später wurde mit der Space-Shuttle-Mission STS-88 der erste Verbindungsknoten Node 1 oder Unity (Einigkeit) in den Orbit gebracht und mit Sarja verbunden. Dieser Knoten stellt die Verbindungsstelle des amerikanischen und des russischen Teils der Station dar. Als nächstes folgten mit STS-96 und STS-101 zwei logistische Shuttle-Flüge, die dem Transport von Ausrüstung zur Station dienten. Zudem wurden weitere Arbeiten am Äußeren des Komplexes ausgeführt.

Als nächstes Modul startete im Sommer 2000 das russische Wohnmodul Swesda. Es wurde ebenfalls von einer Proton-Rakete gestartet und dockte automatisch am Sarja-Modul an. Bei einem weiteren Logistikflug (STS-106) wurden Lebensmittel, Kleidung, Wasser und sonstige Alltagsgegenstände für die erste Stammbesatzung zur Station gebracht. Zudem wurde das für die Aufbereitung der Atemluft zuständige Elektron-System installiert. Im Oktober 2000 wurde mit der Mission STS-92 das erste Gittersegment, genannt Integrated Truss Structure Z1, zur Station gebracht. Es ist das Verbindungsstück zwischen der Gitterstruktur mit den Solarmodulen und dem bewohnten Teil der ISS. Danach konnte am 2. November 2000 die erste Langzeitbesatzung, ISS-Expedition 1, auf der Station einziehen. Sie startete mit Sojus TM-31 zur Station.

Bemannter Aufbau

Bauzustand August 2005

Als nächstes Modul wurde mit der Shuttle-Mission STS-97 das erste von vier großen Solarmodulen zur Station gebracht. Der P6-Kollektor wird nach abgeschlossenem Aufbau in Flugrichtung links außen angebracht sein. Da jedoch das innere Solarmodul P3/P4 erst mit STS-115 zur Station gebracht wurde, war eine endgültige Verbindung noch nicht möglich. Deshalb wurde das Solarmodul provisorisch an der Struktur Z1 befestigt, damit es trotzdem eingesetzt werden und genügend Strom für den Betrieb der Station liefern konnte. Mit der folgenden Mission STS-98 wurde das amerikanische Labormodul Destiny zur Station gebracht und an Unity angedockt. Nach einem weiteren Logistikflug wurde mit STS-100 der erste Roboterarm der Station, Canadarm2, sowie mit STS-104 die US-Luftschleuse Quest angeliefert. Dies versetzte die Raumfahrer in die Lage, ohne die Hilfe des Shuttles Weltraumausstiege durchzuführen und zum Aufbau der Station beizutragen.

Grafik der ISS nach ihrer geplanten Fertigstellung (Stand Juni 2006)

Am 14. September 2001 startete das einzige ISS-Modul, das mit einer Sojus-Rakete gestartet wurde: Das russische Kopplungsmodul Pirs wird sowohl zum Andocken von Sojus- und Progress-Raumschiffen als auch für Ausstiege in russischen Raumanzügen genutzt.

Darauf wurden drei weitere Elemente der Gitterstruktur der Station gestartet. Die Elemente S0, S1 und P1 bilden das Gerüst, an dem später die weiteren Ausleger mit den zugehörigen Solarzellen befestigt werden sollen.

Einer dieser Solarzellenflächenträger wurde mit der Mission STS-115 zur Raumstation gebracht: Am 12. September 2006 unternahmen Heide Stefanyshyn-Piper und Joe Tanner einen mehrstündigen Außenbordeinsatz, bei dem sie die P3/P4-Struktur installierten. Im Dezember 2006 wurde mit STS-116 die Gitterstruktur P5 hinzugefügt und eine Hälfte des Solarmoduls P6 wieder zusammengefaltet. Als nächstes wurde mit der Mission STS-117 im Juni 2007 die S3/S4-Struktur zur ISS gebracht und an S1 installiert. Außerdem wurde im Verlauf dieser Mission die zweite Hälfte des Solarmoduls P6 zusammengefaltet.

Als nächstes Element folgt mit der Mission STS-118 die Gitterstruktur S5. Das vierte und letzte Solarmodul S6 soll erst nach dem Anbau des zweiten Verbindungsknotens Harmony und des europäischen Forschungsmoduls Columbus sowie des ersten japanischen Moduls Kibo installiert werden. Danach folgen ein weiteres japanisches Modul, ein russisches Labormodul (MLM) sowie ein weiterer Verbindungsknoten (Node 3) mit dem Aussichtsmodul Cupola. Gleichzeitig soll die Besatzung der ISS von derzeit drei auf sechs Raumfahrer aufgestockt werden. Damit soll die Station 2010 fertiggestellt sein.^[5]

Eine Liste aller ISS-Module geordnet nach dem Zeitpunkt des Starts ist unter Liste der ISS-Module zu finden.

Versorgung

Die Versorgung der Crew mit Lebensmitteln, Frischwasser, Kleidung, Sauerstoff sowie Ersatzteilen und wissenschaftlichen Experimenten wird zur Zeit durch russische Progress-Raumschiffe und das amerikanische Space Shuttle sichergestellt. Ende 2007 soll der erste Flug des europäischen Automated Transfer Vehicle (ATV) stattfinden, und ein Jahr später soll das japanische Versorgungsschiff H-2 Transfer Vehicle (HTV) seinen Erstflug haben.

Progress

Hauptartikel: Progress

Die russischen Progress-Raumtransporter stellen die Grundversorgung für die Station sicher. Die von dem Sojus-Raumschiff abgeleiteten unbemannten Transporter sind in der Lage, bei durchschnittlich vier Flügen pro Jahr, die ISS allein zu versorgen, sofern sie nur von zwei Personen bewohnt wird. Dies musste während des Flugverbots der Shuttle-Flotte nach dem Columbia-Absturz 2003 durchgeführt werden. Bei höherer Startfrequenz können auch größere Besatzungen versorgt werden.

Die Raumschiffe sind nicht wiederverwendbar. Nach dem Andocken an einem Port am russischen Teil der Station werden die rund 2,5 Tonnen Fracht und Treibstoff zur Station transferiert. Anschließend wird Progress mit Müll gefüllt, nach mehreren Monaten wieder abgedockt und in der Erdatmosphäre zum Verglühen gebracht.

Ein Nachteil der Progress-Raumschiffe ist der kleine Durchmesser der Verbindungsluken, weshalb sperrige Nutzlasten und Ersatzteile (wie z.B. Gyroskope) nicht von Progress angeliefert werden können. Russland setzt zur ISS die Progress-Versionen Progress M und Progress M1 ein. Beide Versionen wurden bereits zur Versorgung der Raumstation Mir eingesetzt und unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich in dem Anteil des Treibstoffes, der mitgenommen werden kann.

Multi-Purpose Logistics Module

Das MPLM in der Nutzlastbucht des Shuttles Discovery

Hauptartikel: Multi-Purpose Logistics Module

Das Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) ist ein bei Alenia Spazio in Italien gebautes Modul, das in der Nutzlastbucht des Space Shuttles zur Raumstation gebracht wird. Seine Nutzlastkapazität liegt mit 9,1 Tonnen höher als die der Progress-Raumschiffe. Da das Modul zum Start einen Shuttle benötigt, ist sein Start aber auch sehr viel teurer. Die Module sind bis zu 25 Male verwendbar und können auch eingesetzt werden, um Ausrüstungsgegenstände oder Resultate von Experimenten zurück zur Erde zu bringen. Nach dem Andocken des Shuttle wird das Modul von einem Roboterarm aus der Ladebucht der Raumfähre gehievt und an einem Stationsmodul befestigt. Dort wird es innerhalb weniger Tage entladen und wieder vom Shuttle zur Erde gebracht.^[6]

ATV und HTV

Hauptartikel: ATV bzw. HTV

Ab 2007 soll auch Europa seinen Beitrag zur Versorgung der Station liefern. Dies geschieht mit dem Automated Transfer Vehicle (ATV), welches prinzipiell wie die russischen Progress-Schiffe funktioniert. Die Nutzlast beträgt mit 7,5 Tonnen aber etwa das dreifache eines Progress-Transporters. Davon können etwa 4,5 Tonnen Treibstoff sein, der genutzt wird, um die Bahn der ISS anzupassen, da sich diese durch die Reibung an der sehr dünnen Restatmosphäre in dieser Höhe laufend absenkt. Das erste ATV ist zur Zeit in der Testphase und soll im Herbst 2007 von einer Ariane 5 gestartet werden. Dann soll jedes Jahr ein Flug mit einem solchen Modul stattfinden. Das ATV verfügt über ein lasergestütztes automatisches Andocksystem, weshalb es nur am hinteren Andockstützen des russischen Swesda-Moduls anlegen kann, wo entsprechende Einrichtungen (wie Laser-Reflektoren) angebracht sind.

Ein ähnliches Transportfahrzeug wird auch von Japan entwickelt. Es wurde nach der H-2-Trägerrakete, die es starten soll, auf den Namen H-2 Transfer Vehicle (HTV) getauft. Es ist etwa so groß wie ein Bus und kann etwa 6 Tonnen Nutzlast zur Station befördern.^[7] Im Gegensatz zum ATV wird der japanische Transporter jedoch kein automatisches Andockmanöver durchführen, sondern vom Roboterarm der Station eingefangen und an einem freien Kopplungsstutzen im US-Teil der Station befestigt. Der Erstflug soll im Jahre 2008 stattfinden.

Private Dienstleister

Um nach der Beendigung des Space Shuttle-Programms 2010 auch weiterhin die Station unter amerikanischer Leitung versorgen zu können, hat die NASA das COTS-Programm aufgelegt. Dadurch soll die Versorgung mit Material und Besatzung auch vor der Indienststellung der Orion-Raumschiffe im Jahre 2015 sichergestellt werden. Nach einem Wettbewerb wurden die beiden privaten Unternehmen SpaceX und Rocketplane Kistler beauftragt, entsprechende Raketen sowie Crew- und Logistik-Module zu entwickeln. Demonstrationsmissionen sind für das Jahr 2008 und 2009 geplant. ^[8]

Besatzungen

Die Raumstation ist seit dem 2. November 2000 permanent bewohnt. Zunächst starteten jeweils drei Raumfahrer (Kommandant und zwei Bordingenieure) gemeinsam zur ISS, um für sechs bis sieben Monate dort zu bleiben. Die Langzeitbesatzungen werden jeweils mit „ISS-Expedition“ und einer Zahl bezeichnet. Zur Zeit ist die ISS-Expedition 15 auf der Station, sie soll noch bis zum Oktober 2007 dort bleiben. Die Mannschaften werden jeweils mit Sojus-Raumschiffen oder mit dem Space Shuttle zur Station bzw. zurück zur Erde gebracht. Eine Übersicht über alle Langzeitbesatzungen gibt die Liste der ISS-Expeditionen.

Die ersten zwölf Expeditionen bestanden ausschließlich aus russischen und US-amerikanischen Raumfahrern. Mit der Ankunft von Thomas Reiter auf der ISS trat erstmals ein ESA-Astronaut einen Langzeitaufenthalt an.

Jeff Williams bei der Arbeit im Destiny-Labor

Nach dem Unglück des Space Shuttles Columbia am 1. Februar 2003 stand das Space Shuttle nicht mehr für die Versorgung der Station zur Verfügung. Die Besatzungsgröße wurde deshalb ab der ISS-Expedition 7 auf zwei Personen reduziert. Auch der weitere Ausbau der Station wurde vorerst gestoppt. Während des Fluges STS-121 wurde der Deutsche Thomas Reiter im Juli 2006 als erster ESA-Raumfahrer zu einem Langzeitaufenthalt auf die ISS gebracht; damit hatte die Station wieder drei Bewohner. Er wurde im Dezember von der NASA-Astronautin Sunita Williams abgelöst und ist mit STS-116 wieder auf die Erde zurückgekehrt.

Insgesamt haben bereits 135 Personen die ISS besucht, davon absolvierten 37 einen Langzeitaufenthalt. Fünf Besucher waren Weltraumtouristen, die sich für eine Summe von etwa zwanzig Millionen US-Dollar einen Flug mit dem Sojus-Raumschiff gekauft haben und sich jeweils ungefähr eine Woche auf der Station aufhielten. Eine detaillierte Übersicht gibt die Liste der Besucher zur Internationalen Raumstation.

Module

Grundsätzlich unterscheidet man unter Druck stehende und nicht unter Druck stehende Module. Sämtliche Module, die von den Astronauten zum Wohnen, Schlafen und zur Arbeit benutzt werden, stehen unter Druck, da Menschen im Vakuum nicht überleben können. Dazu zählen zum Beispiel das amerikanische Destiny-Labor oder das russische Modul Sarja. Solarzellen oder Gitterstrukturen stehen nicht unter Druck.

Wohn- und Arbeitsmodule

Sarja: Sarja (russisch Заря für Sonnenaufgang) war das erste Modul der ISS. Es gehört zum russischen Teil der Station, wurde jedoch größtenteils von der NASA bezahlt. In der ersten Ausbaustufe stellte es Strom sowie die Möglichkeiten zur Navigation zur Verfügung. Heute wird es als Frachtmodul für die Zwischenlagerung von Ausrüstungsteilen verwendet.

Unity: Der Unity-Verbindungsknoten verbindet den russischen Teil mit dem Rest der Station und verfügt über insgesamt sechs Kopplungsstutzen. Teilweise wird der Knoten auch als Stauraum für Nahrungsmittel genutzt, wenn kurz nach der Ankunft von Progress-Frachtern im Sarja-Modul nicht ausreichend Platz ist.

Das Destiny beim Anbau an die Station

Swesda: Swesda (russisch Звезда für Stern) ist das russische Wohn- und Servicemodul der Station. Es beinhaltet Steuereinrichtungen, Lebenserhaltungssysteme, hygienische Einrichtungen, Küche, Trainingsgeräte und mehrere Wohnkabinen. Am hinteren Kopplungsstutzen von Swesda docken Sojus-Raumschiffe und Progress-Frachter an. Auch das europäische ATV soll später dort anlegen.

Destiny: Das Destiny-Modul ist das amerikanische Labormodul der ISS. Es bietet insgesamt Platz für 24 Racks, die für Experimente, Steuerungseinheiten oder als Stauraum genutzt werden können. Im Labor werden Experimente auf den Gebieten Mikrogravitation, Lebenswissenschaften, Biologie, Ökologie, Erderkundung, Weltraumforschung und Technologie durchgeführt.

Quest: Quest ist die amerikanische Luftschleuse der ISS. Sie ermöglicht das Verlassen der Station in amerikanischen Raumanzügen für Wartungs- und Reparaturarbeiten außerhalb der ISS. In der Luftschleuse werden auch die amerikanischen Raumanzüge sowie Werkzeuge für den Außerbordeinsatz gelagert.

Pirs: Pirs (russisch Пирс für Pier) ist die russische Luftschleuse. Sie wird für Ausstiege in russischen Orlan-Anzügen benutzt. Im Gegensatz zu Quest kann Pirs jedoch auch als Kopplungsadapter für anfliegende Sojus-Raumschiffe oder Progress-Frachter genutzt werden.

Nicht unter Druck stehende Module

ISS nach Installation des Elements S0

Integrated Truss Structure: Das eigentliche Gerüst der Station wird Integrated Truss Structure genannt. Es ist senkrecht zur Flugrichtung ausgerichtet und besteht aus elf Elementen. Die Elemente P1, P3/P4, P5 und P6 sind in Flugrichtung links angeordnet (von engl. portside für Backbord). Auf der rechten Seite ("S" wie engl. starboard für Steuerbord) werden die Elemente S1, S3/S4, S5 und S6 genannt. Das Element S0 liegt in der Mitte und ist über das Destiny Labor mit dem bewohnten Teil der Station verbunden. Das P6-Element ist vorerst mit dem Z1- Element verbunden und wird erst später am P5-Element befestigt. Die Elemente P2 und S2 waren ursprünglich als Antriebselemente gedacht, wurden aber durch die russische Beteiligung an der Station überflüssig.

Solarmodule: Neben den kleineren Solarzellen an den russischen Modulen, die vor allem zu Baubeginn genutzt wurden, hat die ISS vier große Solarelemente. Diese sind an den Elementen P6 und P4 auf der linken bzw. S6 und S4 auf der rechten Seite angebracht. Die Elemente können in beide Richtungen um 360° gedreht werden, um immer optimal auf die Sonne ausgerichtet zu sein.

Canadarm2: Der Roboterarm der Station wird (in Anlehnung an den Canadarm des Shuttles) Canadarm2 oder SSRMS (Space Station Remote Manipulator) genannt. Der Arm kann eine Masse von bis zu 100 Tonnen bewegen und wird vom Innern des Destiny-Labors aus gesteuert. Dazu stehen vier Kameras zur Verfügung, direkter Blickkontakt ist also nicht notwendig. Der Arm ist nicht an einer festen Stelle der Station montiert, sondern kann mit einem von mehreren Konnektoren, die über die ganze Station verteilt sind, befestigt werden. Dazu hat der Arm an beiden Enden eine Greifmechanik. Zudem kann der Arm auf den Mobile Service Transporter gesetzt und so auf Schienen die Gitterstruktur entlanggefahren werden.

Zukünftige Module

Harmony: Harmony ist ein Verbindungsknoten, der am Destiny-Modul angedockt wird. Er bietet weitere Anschlussmöglichkeiten für das Kibo-Modul, das Columbus-Modul sowie für MPLM-Module bzw. HTV-Transporter. Er verfügt über acht Racks, die zur Versorgung der Station mit Luft, Elektrizität und Wasser dienen sowie andere lebensnotwendigen Systeme enthalten. Harmony soll mit der Mission STS-120 im Herbst 2007 zur ISS gebracht werden.
Columbus: Columbus ist das europäische Labormodul der ISS. Es enthält Platz für insgesamt zehn Racks, die unter anderem für Experimente der Material- und Biowissenschaften sowie der Flüssigkeitsforschung genutzt werden sollen. Columbus soll im Dezember 2007 mit dem Flug STS-122 zur ISS gebracht werden.

Computergrafik des Kibo-Moduls

Kibo

Der japanische Beitrag zur ISS heißt Kibo (japanisch für „Hoffnung“). Das System besteht aus vier Modulen.

Das Pressurized Module (PM); das unter Druck stehende Hauptmodul ist etwa so groß wie das amerikanische Destiny-Labor, es wiegt insgesamt knapp 16 Tonnen. Am Ende des Moduls befindet sich eine kleine Druckluke, um Experimente von der Plattform zu bergen oder dort anzubringen.
Das Experiment Logistics Module (ELM) steht ebenfalls unter Druck und ist am Hauptmodul angekoppelt. Es kann jedoch mit Fracht gefüllt werden und wie ein MPLM mit dem Space Shuttle zur Erde gebracht werden.
Die Exposed Facility (EF), eine Plattform für Experimente im freien Weltraum. Sie ist an der Stirnseite des Hauptmoduls befestigt und kann mit einer recht großen Zahl von Experimenten bestückt werden.
Der Remote Manipulator System (JEMRMS) ist der Roboterarm, mit dem Experimente auf die Plattform gebracht werden können oder von dort geborgen werden. Er besteht aus einem Hauptarm für größere Massen und einem Spezialarm, der am großen Arm angedockt werden kann. Der Spezialarm kann nur kleine Massen bewegen, dies dafür aber mit einer sehr hohen Genauigkeit.

Die Module sollen zwischen 2008 und 2009 mit dem Shuttle-Missionen STS-123, STS-124 und STS-127 an die Station angebracht werden.

Cupola angebracht am Unity-Modul (Computerzeichnung)

Multipurpose Laboratory Modul: Das russische Labormodul (MLM, russisch Многоцелевой лабораторный модуль - МЛМ für Mehrzweck-Labor-Modul) soll Ende 2009^[9] mit einer Proton-M-Rakete zusammen mit dem European Robotic Arm zur ISS gebracht werden. Das Modul soll sowohl Platz für wissenschaftliche Experimente bieten, als auch Lagerräume und Räume für die Mannschaft enthalten. Es soll außerdem über Triebwerksysteme verfügen, die zur Lagekorrektur der Station eingesetzt werden können.

Node 3: Node 3 ist ein Verbindungsknoten, der am Unity-Verbindungsknoten angedockt wird. Er enthält Systeme zur Wasser- und Luftaufbereitung, zusätzlichen Stauraum sowie Koppelungsstutzen zum Andocken von weiteren Modulen. Node 3 soll zusammen mit der Aussichtsplattform Cupola im Jahr 2010 mit einem der letzten Shuttle-Flüge (Mission STS-132) zur ISS gebracht werden.

Cupola: Cupola ist eine Aussichtsplattform mit einem Durchmesser von knapp drei Metern und einer Höhe von 1,5 Meter. Cupola hat sechs große seitliche Fenster sowie ein großes Dachfenster mit 80 Zentimeter Durchmesser. Cupola wird im Jahr 2010 zur ISS gebracht und am Node-3-Modul befestigt.

Docking Cargo Module: Das Docking Cargo Module soll 2010 mit einem Shuttle-Flug zur ISS gebracht und an das Sarja-Modul angedockt werden. Dort soll es einen zusätzlichen Andockplatz für Sojus- und Progress-Schiffe bereitstellen, um die ab 2009 steigende Anzahl dieser Schiffe bedienen zu können.

European Robotic Arm: Der European Robotic Arm ist ähnlich wie Canadarm2 ein Roboterarm. Er verfügt im Gegensatz zum Canadarm2 jedoch über Greifmechanismen, die für den russischen Teil der ISS ausgelegt sind. Der Arm hat eine Länge von über 11 Metern und kann mit einer Genauigkeit von unter 5 mm etwa 8 Tonnen positionieren. Der European Robotic Arm soll Ende 2009^[9] mit einer russischen Proton-Rakete zur ISS gebracht werden.

Integrated Truss Structure: Bis jetzt sind noch nicht alle Elemente der Integrated Truss Structure im Orbit. S5 startet mit der Mission STS-118 und schließlich S6 mit Mission STS-119.

Canada Hand: Die Canada Hand, auch „Dextre“ genannt, ist eine „Roboter-Hand“ mit sehr vielen Gelenken. Sie wird mit der Mission STS-123 in den Orbit gebracht und an den Roboterarm Canadarm2 befestigt. Auftraggeber ist die kanadische Raumfahrtagentur CSA.

Gestrichene Module

Habitation Module: Das Habitation Module sollte ein etwa zehn Meter langes Modul sein, das nur zum Wohnen gedacht war. Zu ihm gehörten vier Schlafecken, eine Dusche sowie eine Küchennische. Das Modul wurde u.a. mit der Begründung nicht fertiggestellt, es sei für eine etwa siebenköpfige Crew ausgelegt gewesen, durch die Nichtrealisierung des Crew Return Vehicle, das als Rettungsfahrzeug für sieben Personen genutzt werden sollte, könnten aber niemals sieben Personen auf der ISS dauerhaft leben. Allerdings sollen sich nach aktuellem Stand in Zukunft trotzdem immerhin 6 Personen dauerhaft auf der ISS aufhalten; dies mit je zwei dreisitzigen Sojus-Landekapseln als Notevakuierungssysteme. Insofern wäre das Habitation Module dennoch sehr gut brauchbar gewesen. Die treibende Kraft bei der Einstellungsentscheidung dürften also wohl vor allem Kostenerwägungen gewesen sein.

Research Module: Die Research Module sollten einen großen Teil des russischen Labortraktes ausmachen. Zu den Forschungsgebieten gehörten Geowissenschaft, Astronomie, Biologie und Medizin. In den ersten Planungen war von drei Modulen die Rede, 1998 gab es nur noch zwei Module, die jedoch in den Plänen von September 2001 ebenfalls fehlten.

Science Power Platform: Die Science Power Platform (SPP) sollte Strom für die russischen Komponenten liefern. Zusätzlich wurde es mit Steuerdüsen ausgestattet, die die Umlaufbahn der ISS korrigieren sollten. Das russische System sollte mit der Mission STS-138 an der ISS andocken.
Es wurde gestrichen, da weitere russische Module ebenfalls gecancelt wurden, und somit die Energie der großen amerikanischen Solarzellenflächen völlig ausreicht.

Centrifuge Accommodations Module: Das Centrifuge Accommodations Module CAM sollte regelbare Schwerkraft für Experimente zur Verfügung stellen. Das Modul hätte zum amerikanischen Segment der Station gehört, wurde jedoch von Japan im Gegenzug für Transport des KIBO-Moduls zur ISS gebaut. Wegen fehlender Mittel wird dieses Modul von der NASA aber nicht mehr zur ISS gebracht.

Die X-38 während eines Testfluges

Crew Return Vehicle (X-38): Die X-38 ist ein flügelloser Lifting Body (Auftriebskörper), der im Notfall die Evakuierung der Internationalen Raumstation ermöglichen sollte. Der Gleiter bietet Platz für sieben Personen und ist mit einer Antriebseinheit zum Verlassen der Umlaufbahn ausgestattet. Es war geplant, dass ständig ein solches Crew Return Vehicle (zu deutsch: Mannschafts-Rückkehrfahrzeug) an der ISS angedockt ist. Wegen zu hoher Kosten wurde die Entwicklung des X-38 jedoch 2002 eingestellt. Die Evakuierungmöglichkeit wird zum jetzigen Zeitpunkt durch die Sojus-Raumschiffe sichergestellt. Nach dem Erhöhen der Besatzung auf sechs Personen sollen es zwei solcher Raumschiffe sein. Weil eine Sojus-Landekapsel maximal drei Personen befördern kann, wird die ISS die ursprünglich geplante Besatzungsstärke von sieben Raumfahrern nicht erreichen können. Die offizielle Bezeichnung für den Prototypen des Fahrzeuges, der mehrmals in der Atmosphäre geflogen ist, lautet zwar X-38, oft spricht man jedoch einfach von dem „Crew Return Vehicle“, obwohl diese Bezeichnung auch allgemein für Rettungsfahrzeuge dieser Art verwendet wird.

Energieversorgung

Die Stromversorgung der Raumstation geschieht ausschließlich über Sonnenenergie. Der amerikanische Teil der ISS verfügt – im Endausbau – über acht Solarpaneele. Diese sind in vier sogenannten Photovoltaic Modules (PVMs) zu je zwei Elementen zusammengefasst, die durch Rotationsgelenke auf die Sonne ausgerichtet werden. An beiden Enden des „Rückgrats“ der ISS werden sich nach der Fertigstellung jeweils zwei Module befinden; auf der Backbordseite sind es die mit P4 und P6 bezeichneten Elemente und an Steuerbord S4 und S6.

Die acht Solarelemente arbeiten unabhängig voneinander. Während ein Teil des Stroms zur Speicherung in die Akkumulatoren (Nickel-Wasserstoff-Zellen) geleitet wird, geht der andere Teil direkt zu den zahlreichen Verbrauchern. Dazu wird der Strom über vier MBSU-Verteiler (Main Bus Switching Units) geleitet. Um eine gleichmäßige Energieversorgung auf der gesamten Station zu gewährleisten, kann eine MBSU über Kreuzschaltungen mit jeder anderen MBSU verbunden werden.

Zwei Panels speisen einen Verteiler, der die Stromleitungen splittet und vier Leitungen ausgibt, die die Energie in DDCU-Gleichstromrichtern (Direct current–to–Direct Current Converter Units) herunterregeln. Anschließend wird die elektrische Energie durch ein verzweigtes Kabelnetz an jedes Element des amerikanischen Teils der ISS verteilt. Die Sonnenkollektoren erzeugen eine Spannung von 160 Volt (Primary Power), die Verbraucher auf dem US-Teil der Station arbeiten jedoch mit 124 Volt Gleichstrom (Secondary Power) und einige Geräte auch mit 28 Volt.

Die Sonnenenergie des russischen Teils der Raumstation wird in Nickel-Cadmium-Akkus gespeichert, wobei alle Geräte mit 28 Volt Gleichstrom arbeiten. Über Konverter kann elektrische Energie zwischen den amerikanischen und russischen Systemen ausgetauscht werden.

Kosten

Wie viel das Projekt insgesamt kosten wird, ist umstritten. Nachdem die NASA beim Anfangsbetrag von 40 Milliarden US-Dollar diverse Korrekturen nach oben vornehmen musste, gibt sie heute keine neuen Kostenschätzungen mehr heraus. Nach Angaben der ESA werden sich die Gesamtkosten auf etwa 100 Milliarden Euro belaufen. Darin enthalten sind Entwicklung, Aufbau und die ersten zehn Jahre der Nutzung. 8 Milliarden Euro davon entfallen auf die Länder der ESA.^[10]

NASA

Das NASA-Budget für 2007^[11] vermerkt Kosten für die ISS (exklusive der Shuttle-Kosten, die einen separaten Posten bilden) in Höhe von 25,6 Milliarden Dollar für die Jahre 1994 bis 2005. Für 2005 und 2006 wurden 1,7 respektive 1,8 Milliarden Dollar bereitgestellt. Der jährliche NASA-Beitrag wird bis 2010 auf wahrscheinlich 2,3 Milliarden Dollar ansteigen und von da an auf diesem Niveau bleiben, bis 2017 das kalkulierte Ende des Programms eintritt.

Die 1,8 Milliarden Dollar des Budgets von 2005 verteilen sich wie folgt: ^[12]

Entwicklung neuer Hardware: In diesem Segment wurden lediglich 70 Millionen Dollar bereitgestellt, um Navigationssysteme oder Datenverarbeitung voranzutreiben.
Spacecraft Operations: Insgesamt 800 Millionen Dollar entfallen auf diesen Bereich, die sich in je 125 Millionen für die Bereiche Software, Außensysteme sowie Logistik und Wartung aufteilen. 150 Millionen wurden für Flüge, Avionik und Crewsysteme ausgegeben, die restlichen 250 Millionen waren für allgemeinen ISS-Betrieb.
Launch and Mission operations: Obwohl die Shuttleflüge nicht Teil des ISS-Budgets sind, tauchen "mission and mission integration" mit 300 Millionen Dollar, medizinische Leistungen mit 25 Millionen und Shuttle-Startvorbereitungen mit 125 Millionen in den Kosten auf.
Operations Program Integration: 350 Millionen Dollar gab die NASA für Erhalt und Bereitstellung von Flug- und Bodenhard- und -software in den USA aus, um die Integrität des ISS-Designs und den sicheren Betrieb zu garantieren.
ISS Fracht/Crew: In diesem Bereich wurden lediglich 140 Millionen Dollar für den Kauf von Nachschub, Fracht und Crewausrüstung von Sojus- und Progress-Flügen bereitgestellt.

Wenn die Projektionen der NASA über jährlich 2,5 Milliarden Dollar zwischen 2011 und 2016 zutreffen und 2017 wie geplant der Betrieb eingestellt werden würde, würden sich die Gesamtkosten seit dem Beginn des Programms 1993 auf 53 Milliarden Dollar aufsummiert haben. Die 33 Shuttle-Flüge für die Konstruktion und die Versorgung der Raumstation werden weitere 35 Milliarden Dollar gekostet haben. Zusammen mit den Vorarbeiten der NASA beim Design für die geplanten, aber nie realisierten Vorläuferstationen der ISS kann davon ausgegangen werden, dass allein die NASA näherungsweise 100 Milliarden Dollar für die Internationale Raumstation ausgegeben haben wird.

ESA

Die ESA kalkuliert ihren Beitrag über die 30jährige Gesamtdauer des Projekts mit 8 Milliarden Euro. Die Kosten für die Entwicklung des Columbus-Moduls betrugen knapp 1 Milliarde (in dieser Höhe zum Teil hervorgerufen durch viele Änderungen und aufgezwungene Managementstrukturen). Der weitaus größere Teil der Kosten wird für die operative Phase benötigt (Betrieb des europäischen Bodenzentrums, Fertigung/Lagerhaltung für Ersatzteile, Mietkosten für Datenübertragungsstrecken usw).

Für die Entwicklung des ATV werden einige hundert Millionen vorgesehen und da jeder Flug einer Ariane 5-Rakete wenigstens 125 Millionen Euro kostet, sind für ATV-Flüge Kosten noch deutlich darüber zu erwarten.

ATV-Kosten für die Flüge werden zum Teil mit der NASA, für die durch Columbus anfallenden Nutzungskosten der Stationsressourcen, verrechnet.

JAXA

Das Kibo-Laboratorium hat bereits 2,8 Milliarden Dollar gekostet. Hinzu kommen die jährlichen Betriebsausgaben des Moduls im Bereich zwischen 350 und 400 Millionen.

Roskosmos

Ein erheblicher Betrag des Budgets der russischen Weltraumbehörde Roskosmos wird für die ISS aufgewendet. Seit 1998 führte Roskosmos über zwei Dutzend Sojus- und Progress-Flüge durch, das primäre Vehikel für Crew- und Transportmissionen. Die Gesamtkosten sind schwierig abzuschätzen. Die bereits im Orbit befindlichen russischen Module sind Nachkömmlinge des Mir-Designs, so dass die Entwicklungskosten hierfür immerhin sehr viel niedriger als bei vielen anderen Bestandteilen des Projektes sind.

CSA

Kanada, deren Hauptbeitrag zur Internationalen Raumstation das Modul Canadarm2 ist, beziffert seine Kosten für das Projekt über die vergangenen 20 Jahre mit 1,4 Milliarden Kanadischen Dollar.^[13]

Trivia

Im Gegensatz zu zeitlich begrenzten Raumflügen, auf denen die Zeit gemäß Mission Elapsed Time (MET) gemessen wird, gilt auf der Raumstation die Zeit nach der Koordinierten Weltzeit (UTC).

Der Funkname lautete lange Zeit Station. Während der ISS-Expedition 14 begann jedoch der Astronaut Lopez-Alegria mit der Verwendung des Namens Alpha (in Anlehnung an die amerikanische Bezeichnung der Station während der frühen Planungsphase), was dann von Houston und den anderen Astronauten übernommen wurde.

Beobachtung der Station von der Erde aus

Die ISS erreicht eine scheinbare Helligkeit von bis zu −2 mag (engl. Magnitude), d. h., sie erscheint unter günstigen Bedingungen, wenn sie nahe am Zenit vorbeizieht, von der Erde aus heller als der hellste Stern namens Sirius, mit −1,44 mag. (Je kleiner die Werte, desto größer die scheinbare Helligkeit. Zum Vergleich: die Venus, der hellste Planet, kann bis zu −4,4 mag hell werden).

Mit den am 14. September 2006 neu angebrachten weiteren Modulen, die planmäßig noch angedockt werden, erhöht sich die Abstrahlfläche in Zukunft weiterhin, so dass die ISS noch weitaus höhere Helligkeitsklassen erreicht.

Die ISS ist jeweils periodisch zu bestimmten Zeiten im Jahr von Mitteleuropa aus am Himmel zu sehen: Zunächst während zwei bis drei Wochen nahezu täglich in der Morgendämmerung, dann nach einigen Tagen (hier abhängig von der Jahreszeit) Pause zwei bis drei Wochen in der Abenddämmerung. Nach knapp zwei Monaten wiederholt sich diese Abfolge. Bei sternklarer Sicht kann man dann die ISS ohne Hilfsmittel als zügig vorbeiziehenden hellen Punkt ausmachen. Die genauen Zeitpunkte für eine optimale Sicht, sowie u.a. die jeweilige Himmelsrichtung des Auftauchens, sind online abrufbar (siehe Heavens-Above unter Weblinks).