Internationale Raumstation

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Die ISS mit ATV-2 am 7. März 2011, aufgenommen aus dem Space Shuttle Discovery

Die ISS mit ATV-2 am 7. März 2011, aufgenommen aus dem Space Shuttle Discovery

Emblem
Emblem
Maße im Endausbau
Spannweite: 109 m
Länge: 97,9 m
Tiefe: 27,5 m
Rauminhalt: 910 m³
Masse: 455 t
Umlaufbahn
Apogäum: 320–430 km[1]
Perigäum: 320–410 km[1]
Durchschnittliche Orbitalhöhe: ca. 400 km[1]
Bahnneigung: 51,6°
Umlaufzeit: ca. 93 min[2]
Bahngeschwindigkeit: ca. 28.000 km/h
COSPAR-Bezeichnung: 1998-067A
Energieversorgung im Endausbau
Elektrische Leistung: 120 kW
Solarzellenfläche: 4500 m²
Flugstatistik gemessen an Sarja, aktueller Stand
Zeit in der Umlaufbahn:[3] 7274 Tage
Zurückgelegte Strecke: ca. 4812 Mio. km
Erdumkreisungen: ca. 112877
Bemannt seit: 6561 Tagen
Aktuelle Besatzung der ISS-Expedition 57
Rettungsschiffe: Sojus MS-09
Die derzeitige Besatzung

von links nach rechts:

Vereinigte StaatenVereinigte Staaten Serena Auñón-Chancellor (seit 8. Juni 2018)
DeutschlandDeutschland Alexander Gerst (seit 8. Juni 2018), Kommandant
RusslandRussland Sergei Prokopjew (seit 8. Juni 2018)

Konfiguration
Bereits vorhandene und noch zu startende Module der ISS, Stand Juni 2017

Bereits vorhandene und noch zu startende Module der ISS, Stand Juni 2017

Die Internationale Raumstation (englisch International Space Station, kurz ISS, russisch Междунаро́дная косми́ческая ста́нция, МКС) ist eine bemannte Raumstation, die in internationaler Kooperation betrieben und ausgebaut wird.

Erste Pläne für eine große internationale Raumstation gab es in den 1980er Jahren unter den Namen Freedom oder Alpha. Seit 1998 befindet sich die ISS im Bau. Zurzeit ist sie das größte künstliche Objekt im Erdorbit. Sie kreist in rund 400 km[1] Höhe mit einer Bahnneigung von 51,6° in östlicher Richtung binnen etwa 92 Minuten einmal um die Erde und hat eine räumliche Ausdehnung von etwa 110 m × 100 m × 30 m erreicht. Seit dem 2. November 2000 ist die ISS dauerhaft von Astronauten bewohnt.[4]

Beteiligte Länder

Direkt an der ISS beteiligte Länder (dunkelrot) sowie über NASA-Verträge beteiligte Länder (hellrot)

Die ISS ist ein gemeinsames Projekt der US-amerikanischen NASA, der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos, der europäischen Raumfahrtagentur ESA sowie der Raumfahrtagenturen Kanadas CSA und Japans JAXA. In Europa sind die Länder Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Norwegen, Schweden, die Schweiz und Spanien beteiligt. Im Jahre 1998 wurde dazu ein entsprechendes Abkommen für den Bau der Raumstation unterschrieben.[5]

Brasilien hat mit den USA ein separates Abkommen über die Nutzung der ISS.[6] Die Volksrepublik China hat ihren Wunsch einer Beteiligung an der ISS ausgesprochen, ist aber bisher am Veto der USA gescheitert, weshalb China aktuell an einer eigenen Raumstation arbeitet.[7] Die Raumfahrtagenturen Indiens und Südkoreas haben ebenso eine mögliche Beteiligung an der ISS angekündigt.[8]

Vorgeschichte

Die geplante US-Raumstation Freedom
Das Shuttle-Mir-Programm als Vorläuferprojekt der ISS

Erste Ideen für eine dauerhaft bewohnte Station im Weltall kamen bei der 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 dem 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 US-amerikanische Station Skylab gestartet, die insgesamt 171 Tage bewohnt war. Danach wandten sich die US-Amerikaner jedoch der Entwicklung des Space Shuttles zu, während die Sowjetunion sechs weitere Saljut-Stationen und vor allem die modulare Raumstation Mir in die Umlaufbahn brachte und umfangreiche Erfahrung mit Langzeitflügen sammeln konnte.

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.

Nach dem Ende des Kalten Krieges wurde eine engere Zusammenarbeit der NASA mit Russland möglich. Das ursprüngliche Freedom-Projekt wurde gekürzt, 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-Test-Projekt im Jahre 1975.[9]

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 US-amerikanischer Seite wurde der Name Alpha vorgeschlagen, der jedoch von Russland abgelehnt wurde, da die Mir-Station die erste Raumstation war – Alpha ist der erste Buchstabe des griechischen Alphabets. Bis 1998 schlossen sich 13 weitere Länder dem Projekt an: 11 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

Animation des kompletten Aufbaus der ISS mit Zeitangaben
Die ersten Bestandteile der ISS kurz nach dem Baubeginn 1998: das russische Kontrollmodul Sarja (unten) und der US-amerikanische Verbindungsknoten Unity, aufgenommen durch das Space Shuttle Discovery.
Bauzustand August 2005
Computergrafik der ISS Oktober 2006 (JSC2006-E-25659)

Wie die russische Raumstation Mir ist die ISS modular aufgebaut. Einzelne Baugruppen wurden von Trägerraketen und Raumfähren in die Umlaufbahn gebracht und dort zusammengesetzt.[10] Dazu waren rund 40 Aufbauflüge nötig. Insgesamt 37 Shuttleflüge wurden bis zur Ausmusterung der Raumfähren Mitte 2011 durchgeführt.[11] Der amerikanische Teil der Station ist fertig aufgebaut und geht in den Routinebetrieb über. Der Rest wurde und wird von den unbemannten russischen Trägerraketen Proton und Sojus durchgeführt.

Die ISS hat zurzeit eine Masse von 450 Tonnen bei einer Länge der Gitterstruktur von 109 Metern und einer Breite der Solarmodule von 73 Metern. Die endgültige Spannweite ist seit der Installation der ersten Solarzellen bereits erreicht. Damit ist sie die größte Raumstation, die bisher gebaut wurde.

Unbemannter Aufbau

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 vorgesehene Umlaufbahn gebracht.[12] Zwei Wochen später kam mit der Space-Shuttle-Mission STS-88 der erste Verbindungsknoten Unity (Node 1) ins All und wurde mit Sarja verbunden. Dieser Knoten verbindet den US-amerikanischen mit dem russischen Teil der Station. 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 sollte vorübergehend als Verbindungsstück zwischen einem Solarzellenträger und dem bewohnten Teil der ISS dienen. Außerdem beherbergt es Apparaturen zur Lageregelung und am Zenit-Dockingport einen kleinen Stauraum. 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

Als nächstes Modul wurde mit der Shuttle-Mission STS-97 das erste von vier großen Solarmodulen zur Station gebracht. Der P6-Kollektor wurde im Dezember 2000 zunächst auf Z1 installiert und lieferte in der Anfangsphase nahezu die gesamte Energie zum Betrieb der Station. Erst im Oktober 2007 wurde das Modul an das Backbordende der ISS umgesetzt. Mit der Mission STS-98 wurde das US-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.

Am 14. September 2001 startete das russische Kopplungsmodul Pirs, das sowohl zum Andocken von Sojus- und Progress-Raumschiffen als auch für Ausstiege in russischen Raumanzügen genutzt wurde. Für den Start dieses Moduls wurde zum ersten Mal eine Sojus-Rakete und eine modifizierte Progress verwendet. Bis zum Start von Poisk im Jahr 2009 blieb es lange Zeit das einzige Modul, das auf diese Weise gestartet wurde.

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

In den folgenden Missionen wurden das Gerüst und die Stromversorgung weiter ausgebaut. Zunächst wurden von STS-115 im September 2006 auf der Backbordseite ein Stück Gitterstruktur und ein großes Solarmodul (P3/P4) angebaut und drei Monate später um das Gitterelement P5 verlängert (STS-116). Im Juni 2007 folgten auf der Steuerbordseite mit der Mission STS-117 ein weiteres Gitterelement mitsamt einem Solarmodul (S3/S4) und zwei Monate später die Verlängerung S5 (STS-118).

Im Oktober 2007 wurde mit STS-120 der Verbindungsknoten Harmony (Node 2) zur ISS gebracht. Außerdem versetzte die STS-120-Mannschaft das Solarmodul P6 an seinen endgültigen Platz am linken Ende des Gerüsts. Nachdem die Discovery die ISS verlassen hatte, wurde durch die 16. Langzeitbesatzung der Shuttle-Andockadapter (PMA-2) von Destiny auf Harmony umgesetzt und die Baugruppe Harmony/PMA-2 auf der endgültigen Position an der Stirnseite von Destiny angedockt. Nach über sechs Jahren Pause war dies die erste Erweiterung des von den ISS-Besatzungen nutzbaren Lebensraumes auf der ISS.

Das europäische Forschungsmodul Columbus wurde am 11. Februar 2008 an der ISS installiert. Am 3. Juni 2008 wurde die Installation des japanischen Hauptmoduls von Kibō abgeschlossen. Durch STS-119 wurde im März 2009 das vierte und letzte Solarmodul S6 installiert. Im Mai 2009 wurde die Besatzung der ISS auf sechs Raumfahrer aufgestockt. Das letzte Bauteil des Kibō-Moduls wurde Mitte Juli durch STS-127 installiert. Im November 2009 erreichte das russische Kopplungsmodul Poisk die Station. Im Februar 2010 wurde der Verbindungsknoten Tranquility (Node 3) mit der Aussichtskuppel Cupola installiert. Im Mai 2010 folgte das russische Modul Rasswet, das PMM Leonardo im März 2011. Am 23. Oktober 2010 löste die ISS mit 3644 Tagen die Mir als das Raumfahrzeug, das am längsten dauerhaft mit Menschen besetzt war, ab. Dieser Rekord wurde bis heute (20. Oktober 2018) auf 6561 Tage ausgedehnt. Das AMS-Experiment wurde im Mai 2011 mit dem vorletzten Shuttleflug installiert. Im November 2019 soll die Station mit dem russischen Labormodul Naúka (MLM) weiter komplettiert werden.[13]

Nachdem die ISS-Partner den Betrieb der Raumstation bis mindestens 2024Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren vereinbarten, plant Russland den Anbau dreier weiterer Module, die einem neuen Konzept entspringen. 2020Vorlage:Zukunft/In 2 Jahren soll zunächst das kugelförmige Kopplungsmodul Pritschal am unteren Ende des MLM Naúka angebracht werden. Hier sollen ab 2021Vorlage:Zukunft/In 3 Jahren zwei große Forschungs- und Energiemodule (NEM 1 und 2) angekoppelt werden.

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

Pläne für das Ende der Station

Es gab ursprünglich einen Plan, die zerlegbar errichtete Station ISS nach dem Nutzungsende in Teilen wieder per Space-Shuttle-Flügen zur Erde zu bringen. Seit der Außerdienststellung der Space Shuttles 2011 steht jedoch keine Transportmöglichkeit für solch hohe Nutzlasten mehr zur Verfügung.

Man beabsichtigt daher seitdem einen Deorbit mit verschiedenen Varianten des Antriebs zum Abbremsen, einen so gezielten Wiedereintritt in die Erdatmosphäre, dass nach Verzögerung durch die Atmosphärenluft ein Niedergehen im unbewohnten South Pacific Ocean Uninhabited Area (SPOUA) erfolgt, um einerseits Weltraumschrott und andererseits Schäden durch den Absturz des dann größten menschengemachten Objekts auf der Erde zu vermeiden. SPOUA liegt im Pazifik südlich von Tahiti, östlich von Neuseeland und westlich von Chile.[14][15]

Am 8. Januar 2014 gab die NASA bekannt, dass die Station nach Absprache mit den internationalen Partnern bis mindestens 2024 weiter betrieben werden soll.[16] Wegen des sich entwickelnden Konfliktes in der Ostukraine stellte sie im Mai 2014 die Kooperation mit Roskosmos zum Teil ein, für den ISS-Betrieb waren jedoch keine Abstriche geplant. Daraufhin erklärte Russlands Vizeregierungschef Dmitri Rogosin am 13. Mai 2014: „Wir wollen die Ressourcen auf andere perspektivische kosmische Projekte richten.“ Das russische ISS-Segment könne nach 2020 allein betrieben werden, „aber das amerikanische nicht unabhängig vom russischen“. Ohne Russland müssten die Amerikaner ihre Astronauten „mit dem Trampolin zur ISS bringen“.[17]

Am 24. Februar 2015 gab Roskosmos bekannt, bis ca. 2024 die ISS weiterzubetreiben und danach mit den bestehenden russischen Modulen eine eigene Raumstation aufbauen zu wollen.[18] Technisch wäre ein Betrieb der ISS bis 2028 denkbar.

2018 wurde die Umlaufbahn der ISS erstmals durch einen Cygnus-Raumtransporter angehoben; dies galt als Test für künftige Manöver dieser Art, auch für den gezielten Absturz der ISS am Ende ihrer Lebensdauer. Je nach Auftrag der NASA könnten vom Hersteller Northrop Grumman die Triebwerke verstärkt oder mehrere Cygnus-Transporter zugleich genutzt werden.[19]

Alternativ könnten bis zu 3 unbemannte russische Progress-Raumschiffe den nötigen Gegenschub liefern. Die – kleinere, mit 125 t vergleichsweise leichte – russische Raumstation Mir wurde 2001 mittels dreier Bremsschübe eines Progress-Transporters zum kontrollierten Absturz im Pazifik gebracht.[20]

Umlaufbahn

Mittlere Bahnhöhe der ISS seit Start im Nov. 1998 (Stand Jan. 2009)

Die ISS befindet sich in einer annähernd kreisförmigen niedrigen Erdumlaufbahn (LEO) mit einer Bahnneigung von etwa 51,6° gegen den Äquator und umrundet die Erde etwa alle eineinhalb Stunden in östlicher Richtung. Durch die geringe Exzentrizität der Bahnellipse schwankt die Höhe während eines Umlaufs zwischen Perigäum und Apogäum um maximal 20 Kilometer.

Der Bereich der mittleren Bahnhöhe beträgt typischerweise 370 bis 460 km.[21] Innerhalb dieses Variationsbereichs, zeitweise auch darunter, wird die Höhe abhängig vom elfjährigen Zyklus der Sonnenaktivität gewählt, denn diese bestimmt die Ausdehnung der Thermosphäre, in der sich die Station bewegt. Durch Reibung mit den Atomen nimmt die Bahnhöhe um 50 bis 150 m pro Tag ab. Dieser Höhenverlust wird in unregelmäßigen Abständen durch Beschleunigung in Flugrichtung ausgeglichen (Reboost-Manöver), je nach Erfordernissen des Stationsbetriebs oder um Weltraummüll auszuweichen, mit Schub von Sojus, Progress, ATV oder dem Swesda-Modul. Am 10. Juli 2018 erfolgte es zum ersten Mal durch einen Cygnus-Raumtransporter. In der Vergangenheit hat auch das Shuttle einen großen Anteil zum Ausgleich dieses Höhenverlustes beigetragen.

Diese Manöver kosten etwa 7.000 Kilogramm Treibstoff pro Jahr. Gegen eine viel größere Höhe spricht der steigende Aufwand für die Versorgungsflüge und die starke Höhenabhängigkeit der Dichte des Weltraummülls, dessen Teilchen ebenfalls der Luftreibung unterliegen und auf niedrigen Bahnen nicht lange existieren. Teilchen ab einer Größe von wenigen Zentimetern werden durch Radar entdeckt und überwacht.

Die Lage der Bahn relativ zur Sonne bestimmt die Länge der Orbitalen Nacht. Übersteigt der Winkel (Beta) zwischen Bahnebene und Sonnenrichtung Werte von 60°, wird die Nachtphase so kurz, dass die Station speziell ausgerichtet werden muss, um nicht zu viel Wärme aufzunehmen. Space-Shuttle-Besuche fanden in solchen Zeiten nicht statt, da angedockte Shuttles überhitzt worden wären.[22] Diese Phase wird deshalb beta-angle cutout oder einfach beta cutout genannt.

Die Modulachsen der ISS sind parallel zur Erdoberfläche orientiert. Wie der Mond wendet sie der Erde also stets dieselbe „Unter“-Seite zu. Einem Beobachter, der sie nachts bei passender Sicht 10° über dem Horizont auftauchen sehen kann, zeigt sie jedoch erst ihren „Bug“ (schräg von unten), zuletzt ihr „Heck“.

Die Sonnenpaddel werden als am Korpus drehbare Teile entsprechend der Sonne nachgeführt. Dies gilt nicht während des Überfliegens der Nachtseite der Erde, im sogenannten Night Glider Mode werden die Sonnenpaddel so ausgerichtet, dass sie der oberen Atmosphäre möglichst wenig Widerstand bieten.[23][24] Bewegungen der Sonnenpaddel, die sich symmetrisch nicht ausgleichen, werden durch Gyroskope aufgenommen, ebenso wie der Impuls eines sich innerhalb der ISS abstoßenden Astronauten (und sein Abfangen).

Versorgung

Die Versorgung der Besatzung mit Lebensmitteln, Frischwasser, Kleidung, Sauerstoff sowie Ersatzteilen und wissenschaftlichen Experimenten wurde bis März 2008 ausschließlich durch russische Progress-Frachter und US-amerikanische Space Shuttles sichergestellt. Von April 2008 bis August 2014 stand hierfür zusätzlich das europäische Automated Transfer Vehicle (ATV) zur Verfügung. Im September 2009 erfolgte der Erstflug des japanischen Versorgungsschiffes H-2 Transfer Vehicle (HTV) zur ISS, 2012 der des Frachters Dragon und 2013 der des Frachters Cygnus.

Transporter Progress ATV HTV Space Shuttle mit MPLM Dragon Cygnus
Startkapazität 2,3 t 7,7 t 6,0 t 9 t 3,3 t 3,5 t [25]
Landekapazität 9 t 2,5 t
Fähigkeiten Frachttransport
Reboost
Treibstofftransfer
VBK-Raduga
Frachttransport
Reboost
Treibstofftransfer
Frachttransport
Transport von ISPR
Transport von Außenlasten
Frachttransport
Transport von ISPR
Transport von Außenlasten
Stationsaufbau
Reboost
bis zu 7 Raumfahrer
Frachttransport
Transport von ISPR
Transport von Außenlasten
Frachttransport
Transport von ISPR
Träger Sojus Ariane 5 H-2B Space Shuttle Falcon 9 Antares / Atlas 5
Startkosten
Grobe Angaben
65 Mio. USD[26] 600 Mio. USD[27] 300–320 Mio. USD[28][29] 1 Mrd. USD[30] 133 Mio. USD[31] 240 Mio. USD[32]
Einsatzzeitraum seit 1978 2008–2015 seit 2009 2001–2011 seit 2012 seit 2014

Progress

Die russischen Progress-Transportraumschiffe 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 abgekoppelt 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 für Transporte zur ISS die Progress-Versionen Progress M, Progress M1 und Progress M1M ein. Die ersten beiden Versionen wurden bereits zur Versorgung der Raumstation Mir verwendet und unterscheiden sich im Wesentlichen lediglich im Anteil des Treibstoffes, der mitgenommen werden kann. Progress M1M wurde erstmals am 26. November 2008 eingesetzt und hat eine deutlich höhere Nutzlastkapazität.

Multi-Purpose Logistics Module

Das Logistikmodul MPLM in der Nutzlastbucht der Raumfähre Discovery

Das Multi-Purpose Logistics Module (MPLM) war ein bei Alenia Spazio in Italien gebautes Versorgungsmodul, welches in der Nutzlastbucht des Space Shuttles zur Raumstation gebracht wurde. Die Nutzlastkapazität war mit ca. 9,1 Tonnen höher als die der Progress-Raumschiffe. Die Module sollten maximal 25-mal verwendbar sein und Ausrüstungsgegenstände zur Station oder Resultate von Experimenten zurück zur Erde zu bringen. Nach dem Andocken des Shuttles wurde das Modul von dem Roboterarm des Shuttles aus der Ladebucht der Raumfähre gehievt und anschließend mit dem Canadarm2 an einem Kopplungsstutzen der Raumstation angedockt. Nach dem Transfer der Fracht zur ISS wurde das MPLM mit den Ergebnissen abgeschlossener Experimente, aber auch Müll, beladen und vom Shuttle wieder zur Erde zurückgebracht.[33] Insgesamt kamen zwischen 2001 und 2011 zwei der Module bei zwölf Shuttle-Missionen zum Einsatz. Eines der Module wird heute nach einer Modifikation als permanentes Modul der ISS genutzt.

ATV

Das letzte ATV-5 (rechts im Bild) fünf Minuten vor Andocken an die ISS

Von 2008 bis 2014 leistete auch die ESA einen Beitrag zur Versorgung der Station. Dies geschah mit dem ATV (Automated Transfer Vehicle), das wie die russischen Progress-Schiffe Fracht transportierte. Die Nutzlast eines ATV beträgt mit 7,5 Tonnen in etwa das Dreifache eines Progress-Transporters. Davon können etwa 4,5 Tonnen Treibstoff sein, der genutzt wird, um die Bahn der ISS anzuheben.

Das erste ATV wurde am 9. März 2008 unter dem Namen „Jules Verne“ von einer Ariane-5-Rakete gestartet und dockte am 3. April erfolgreich an der Raumstation an, am 21. und 25. April hob es die Umlaufbahn der Station um insgesamt 6,4 km an und am 29. September 2008 verglühte „Jules Verne“ mit 6,3 Tonnen Müll der Station planmäßig über dem Pazifik. Der Vertrag der ESA umfasst insgesamt fünf ATV-Flüge. Ab 2010 war bis einschließlich 2013 jedes Jahr ein weiterer Einsatz geplant. Aufgrund einer guten Versorgungslage und Verzögerungen im Shuttle-Programm kam es jedoch zu Verschiebungen. Das ATV-2 „Johannes Kepler“ startete im Februar 2011 zur Station, ATV-3 „Edoardo Amaldi“ dockte am 29. März 2012 an der ISS an.[34] Am 15. Juni 2013 dockte ATV-4 „Albert Einstein“ an die ISS an [35] und am 12. August 2014 das letzte ATV-5 „Georges Lemaître“.

Für die Kopplung wurde ein lasergestütztes automatisches System genutzt, mit dem das ATV am hinteren Andockstutzen des russischen Swesda-Moduls anlegen kann. Dort befinden sich die benötigten Andockhilfen (Antennen und Laser-Reflektoren).

HTV

Der Roboterarm greift das HTV

Ein ähnliches Transportfahrzeug wurde auch von der japanischen Weltraumagentur JAXA entwickelt und nach der verwendeten Trägerrakete H-IIB auf den Namen H-2 Transfer Vehicle (HTV) getauft. Mittlerweile wurde der Name Kounotori (dt. Weißstorch) für die Frachtraumschiffe ausgewählt. Die Größe des HTV entspricht in etwa der eines Busses; die Nutzlast beträgt rund sechs Tonnen.[36] Im Gegensatz zum ATV ist der japanische Transporter nicht in der Lage, ein automatisches Andockmanöver durchzuführen, sondern wird vom Roboterarm der Station eingefangen und an einem freien Kopplungsstutzen im US-Teil der Station befestigt. Der Erstflug des HTV wurde am 10. September 2009 gestartet. Es wurde erfolgreich am 17. September an das ISS-Modul Harmony angedockt.

COTS

Um nach der Beendigung des Space-Shuttle-Programms Mitte 2011 weiterhin die Station unter US-amerikanischer Leitung versorgen zu können, hatte die NASA das COTS-Programm aufgelegt, um die Versorgung mit Material und Besatzung sicherzustellen. Nach einem ersten Wettbewerb wurden im August 2006 die beiden privaten Unternehmen SpaceX und Rocketplane Kistler beauftragt, entsprechende Raketen sowie Besatzungs- und Logistik-Module zu entwickeln. Nachdem Rocketplane Kistler die Zusagen bezüglich der Einwerbung von Drittmitteln nicht hatte einhalten können, wurde die Beteiligung der Firma seitens der NASA im Oktober 2007 aufgekündigt.[37] In einem zweiten Wettbewerb wurde 2008 das Unternehmen Orbital Sciences Corporation beauftragt. Das COTS-Programm wurde im November 2013 abgeschlossen, nachdem sowohl Dragon (von SpaceX) als auch Cygnus (von Orbital Sciences) erfolgreich Testmissionen zur ISS absolviert hatten.[38]

Dragon

Seit Mai 2012 führt SpaceX Materialtransportflüge zur ISS durch und kann im Gegensatz zu HTV und ATV mit dem Dragon-Raumschiff Material und Forschungsergebnisse auch wieder zur Erde zurückbringen. Der Transport von Menschen ist derzeit noch nicht möglich, ein entsprechendes Raumfahrzeug mit der Bezeichnung Dragon V2 ist aber in der Entwicklungsphase und soll voraussichtlich im November 2018[39] seinen (unbemannten) Erstflug antreten. Entsprechende Anpassungen durch die Vorbereitung zur Montage eines International Docking Adapter (IDA) wurden bei Außenbordarbeiten während Expedition 42 getroffen.[40]

Cygnus

Seit September 2013 führt Orbital Sciences mit dem Cygnus-Raumtransporter Materialtransportflüge zur ISS durch.

Besatzungen

Jeff Williams bei der Arbeit im Destiny-Labor

Die Raumstation ist seit dem 2. November 2000 permanent besetzt. Die jeweiligen Langzeitbesatzungen tragen die Bezeichnung „ISS-Expedition“ und eine fortlaufende Zahl. Zunächst starteten jeweils drei Raumfahrer (Kommandant und zwei Bordingenieure) gemeinsam zur ISS, um für sechs bis sieben Monate dort zu bleiben. Die Langzeitbesatzungen wurden anfangs jeweils durch Shuttle-Missionen ausgetauscht. Nach dem Unglück des Space Shuttles Columbia am 1. Februar 2003 standen die Space Shuttles längere Zeit nicht mehr für die Versorgung der Station zur Verfügung. Die Besatzungsgröße wurde deshalb ab der ISS-Expedition 7 auf zwei Personen reduziert und der Besatzungsaustausch wurde auf Sojus-Raumschiffe umgestellt. Mit der Shuttle-Mission 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 Besatzungsmitglieder. Seitdem wurden zwei Raumfahrer durch Sojus-Raumschiffe ausgewechselt, der Dritte wurde jeweils per Space Shuttle zur Station bzw. zurück zur Erde gebracht. Seit der Rückkehr von Nicole Stott mit STS-129 wird der Mannschaftsaustausch ausschließlich über Sojus-Raumschiffe abgewickelt.

Mit der Ankunft von Sojus TMA-15 am 29. Mai 2009 begann die ISS-Expedition 20. Damit befanden sich erstmals sechs Besatzungsmitglieder dauerhaft auf der ISS und es standen entsprechend zwei Sojus-Raumschiffe für eine eventuelle Evakuierung der Station zur Verfügung. Die NASA schätzt die Wahrscheinlichkeit für eine Evakuierung innerhalb eines Zeitraumes von sechs Monaten mit 1:124 ab (2008). Eine Übersicht über alle Langzeitbesatzungen gibt die Liste der ISS-Expeditionen.

Die ersten zwölf Expeditionen bestanden ausschließlich aus russischen und US-amerikanischen Raumfahrern. Seit ISS-Expedition 13 absolvierten regelmäßig auch einzelne Astronauten der ESA, JAXA und CSA einen Langzeitaufenthalt auf der ISS. Neben den Langzeitbesatzungen haben bereits zahlreiche andere Raumfahrer aus den verschiedenen Nationen die ISS besucht. Während ihr Sojus-Raumschiff bzw. das Space Shuttle an der ISS angekoppelt war, arbeiteten deren Besatzungen für etwa ein bis zwei Wochen auf der ISS und kehrten anschließend zurück.

Insgesamt haben bereits 232 Personen die ISS besucht, davon absolvierten (bzw. absolvieren) 112 einen oder mehrere Langzeitaufenthalte. Sieben Besucher waren Weltraumtouristen, die sich für je etwa zwanzig Millionen US-Dollar einen Flug mit einem Sojus-Raumschiff gekauft haben und sich jeweils ungefähr eine Woche auf der Station aufhielten, einer davon, Charles Simonyi, sogar bereits zwei Mal. Eine alphabetische Übersicht gibt die Liste der Raumfahrer auf der Internationalen Raumstation, eine chronologische Übersicht bietet die Liste bemannter Missionen zur Internationalen Raumstation.

Die längste Mission war die ISS-Expedition 14 mit 215 Tagen, 8 Stunden und 22 Minuten und 48 Sekunden. Sie bedeutete den US-Rekord für Michael López-Alegría.

Am 29. März 2013 flog die Besatzung der Mission Sojus TMA-08M das erste Mal in der Rekordzeit von knapp sechs Stunden zur ISS, bislang waren dafür zwei Tage nötig.[41]

Seit dem 8. Juni 2018 ist der deutsche Astronaut Alexander Gerst mit seinen Kollegen Sergej Prokopjew aus Russland und der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor auf der ISS. Am 3. Oktober übernahm er das Kommando auf der Raumstation und ist damit der erste Deutsche, der Kommandant im All ist. Alexander Gerst ist bereits zum zweiten Mal auf der ISS, auch der erste Aufenthalt dort war eine Langzeitmission, 2014 verbrachte er insgesamt 165 Tage im All. Der jetzige Aufenthalt auf der ISS soll bis Mitte Dezember 2018 dauern. Alexander Gerst berichtet ausführlich von seinem Alltag im All, unter anderem in seinem Blog.[42][43]

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. Das Lebenserhaltungssystem an Bord sorgt für eine Atmosphäre, die der irdischen entspricht (21 Prozent Sauerstoff, 78 Prozent Stickstoff, 1014 Hektopascal Druck). Zu den unter Druck stehenden Modulen zählen zum Beispiel das US-amerikanische Destiny-Labor oder das russische Modul Sarja. Solarzellen oder Gitterstrukturen stehen nicht unter Druck.

Wohn- und Arbeitsmodule

Sarja

Sarja (russisch Заря für „Morgenröte“) war das erste Modul der ISS. Es wurde von Russland gebaut und gestartet, aber von der NASA finanziert.[44] 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. Seit August 2012 dient der kugelförmige Kopplungsknoten Sarjas als Stützpunkt für den russischen Kran Strela-2.

PMA-1

Der Pressurized Mating Adapter 1 ist der ständig unter Druck stehende Adapter zwischen Sarja und dem Unity-Verbindungsknoten. Außerdem wird PMA-1 als Stauraum genutzt.

Unity

Der Unity-Verbindungsknoten (Node 1) (engl. für Einigkeit, Eintracht) verbindet den russischen Teil über einen Adapter 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.

Swesda / DOS-8

Swesda (russisch Звезда für „Stern“) oder DOS-8 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, sowie auch das europäische ATV an.

Destiny

Das Modul Destiny während des Anbaus an die Station

Das Destiny-Modul (engl. für Schicksal, Vorsehung) ist das US-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 (engl. für Streben, Suche) ist die US-amerikanische Luftschleuse der ISS. Sie ermöglicht das Verlassen der Station in US-amerikanischen Raumanzügen für Wartungs- und Reparaturarbeiten außerhalb der ISS. In der Luftschleuse werden auch die US-amerikanischen Raumanzüge sowie Werkzeuge für den Außenbordeinsatz gelagert.

Pirs

Pirs (russisch Пирс für Pier) oder Stykowoi Otsek 1 (SO 1) 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.

Harmony

Harmony (Node 2) (engl. für Harmonie, Eintracht) ist ein Verbindungsknoten, der am Destiny-Modul angedockt ist. Er bietet weitere Anschlussmöglichkeiten für das Kibō-Modul, das Columbus-Modul sowie für MPLM-Module bzw. HTV-Transporter. Es verfügt über acht Racks, die zur Versorgung der Station mit Luft, Elektrizität und Wasser dienen sowie andere lebensnotwendige Systeme enthalten oder als Stauraum fungieren.

Columbus

Columbus wird aus der Ladebucht der Atlantis gehievt

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.

Kibō

Die Kibō-Komponenten (Illustration)

Der japanische Beitrag zur ISS heißt Kibō (japanisch für „Hoffnung“). Das System besteht aus vier Modulen, die mit den Missionen STS-123, STS-124 und STS-127 ins All gebracht wurden.

  • Das Experiment Logistics Module (ELM) steht unter Druck und ist am Zenitpunkt von Kibō angekoppelt. Es kann jedoch mit Fracht gefüllt werden und wie ein MPLM mit dem Space Shuttle zur Erde gebracht werden, wurde aber für den ständigen Aufenthalt im All an Kibō konzipiert.
  • Das Pressurized Module (PM); das unter Druck stehende Hauptmodul ist etwa so groß wie das US-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 Remote Manipulator System (JEMRMS) ist der zehn Meter lange 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.
  • Das Exposed Facility (EF): siehe Abschnitt Exposed Facility (EF).

Seit Mitte 2017 wird in Kibō die Kamera-Drohne Int-Ball erprobt. Sie soll die Astronauten von Fotografiearbeiten entlasten sowie in Kooperation mit Bodenpersonal die Durchführung von Experimenten verbessern.[45]

Poisk

Im November 2009 wurde das russische Kopplungsmodul Poisk (russisch Поиск für „Suche“, auch Maly Issledowatelski Modul 2, kurz MIM 2 oder MRM-2) mit einer Sojus-Rakete zur ISS gebracht. Poisk ist nahezu baugleich mit der Luftschleuse Pirs und wird diese ergänzen und voraussichtlich ab 2014 ersetzen. Zusätzlich wird Poisk auch für externe wissenschaftliche Experimente verwendet. Das Modul ist am Zenitdockingport von Swesda angekoppelt.[46] Seit Februar 2012 ist Poisk der Stützpunkt für den russischen Kran Strela-1.

Tranquility

Tranquility und Cupola an der ISS

Tranquility (engl. für Ruhe) ist ein Verbindungsknoten, der am Unity-Verbindungsknoten angedockt ist. Er enthält Systeme zur Wasser- und Luftaufbereitung, zusätzlichen Stauraum sowie Koppelungsstutzen zum Andocken von weiteren Modulen. Tranquility wurde zusammen mit der Aussichtsplattform Cupola im Februar 2010 mit der Shuttle-Mission STS-130 zur ISS gebracht.

Cupola

Astronauten fotografieren die Erde im Modul Cupola; über dem linken Astronauten ist der rote Schriftzug des Sojus-Raumschiffes zu erkennen

Cupola (ital. für Kuppel) ist ein mehrteiliges Aussichtsfenster mit einem Durchmesser von knapp 3 Metern und einer Höhe von 1,5 Metern. Cupola hat 6 große seitliche Fenster sowie ein großes Mittelfenster mit 80 Zentimetern Durchmesser. Cupola wurde im Februar 2010 zur ISS gebracht und am Nadir-Dockingport Tranquilitys befestigt.

Rasswet

Rasswet (russisch Рассвет für „Morgendämmerung“, auch Docking Cargo Module oder Maly Issledowatelski Modul 1 – MIM 1) wurde im Mai 2010 mit der Shuttle-Mission STS-132 zur ISS gebracht und an das Sarja-Modul angedockt. Dort stellt es einen Andockplatz für Sojus- und Progress-Schiffe bereit, um die seit 2009 steigende Anzahl dieser Schiffe bedienen zu können.

Permanent Multipurpose Module (PMM)

Mit der Mission STS-133 wurde im Februar 2011 neben ELC-4 das modifizierte MPLM Leonardo[47] zur ISS gebracht und bleibt nun dauerhaft an der ISS.[48]

BEAM

Die NASA und die Firma Bigelow Aerospace vereinbarten Bau und Test des aufblasbaren Testmoduls BEAM (Bigelow Expandable Activity Module) für die Internationale Raumstation. Das Modul mit etwa 16 m³ Rauminhalt (im verpackten Zustand 3,6 m³) wurde im April 2016 mit der Mission CRS-8 im drucklosen Teil des Dragon-Raumfrachters zur ISS gestartet und an den Achtern-Port des Tranquility-Moduls angedockt.[49] Im Mai 2016 wurde das Modul aufgeblasen, der Druck in dem Modul soll für die nächsten zwei Jahre gehalten werden, um das Modul auf seine Eignung zu testen.[50]

Missionsabhängig unter Druck stehende Module

PMA-2 und 3

Die Pressurized Mating Adapter 2 und 3 stehen nach Ankopplung eines Raumschiffs vollständig unter Druck. Die Stationsseite der PMAs kann außerhalb von Kopplungen separat unter Druck gesetzt werden und wird dann als Stauraum genutzt.

IDA-2

Der International Docking Adapter 2 ist ein an PMA-2 installierter Kopplungsadapter gemäß dem International Docking System Standard. IDA-2 startete am 18. Juli 2016 mit der Mission CRS-9 als Außenlast des Dragon-Raumfrachters und wurde am 19. August 2016 während eines Außenbordeinsatzes an der ISS befestigt.

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 ‚Backbord‘). Auf der rechten Seite („S“ wie engl. starboard ‚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 war das erste der vier großen US-amerikanischen Solarmodule und wurde zunächst oberhalb des Z1-Elements angebracht. Im Rahmen der STS-120-Mission wurde es an seiner endgültigen Position 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 um zwei Achsen gedreht werden, um immer optimal auf die Sonne ausgerichtet zu sein.

Heat Rejection System (HRS) und Photovoltaic Radiator (PVR)

Überschüssige Wärme wird über Abstrahler abgeführt. Dreireihige Abstrahler finden sich auf den zentralen Truss-Elementen S1 und P1. Zusätzlich gehört zu jedem Solarmodul ein kleinerer Abstrahler. Die Radiatoren bilden die logischen Gegenstücke zu den Solarpanelen, die der Station Energie zuführen, und verhindern damit einen Hitzestau in der Station.

Canadarm2

Astronaut Steve Robinson wird während der STS-114 vom Canadarm2 getragen.

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. Seit der Installation Cupolas kann der Roboterarm auch von dort aus bedient werden. 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 Mobilen Transporter gesetzt und so auf Schienen die Gitterstruktur entlanggefahren werden.

Dextre

Dextre ist der Spitzname der „Roboterhand“, deren technische Bezeichnung Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM) lautet. Das mit zwei Armen und Händen ausgestattete Element kann als Endstück für den Roboterarm der Station genutzt werden, ist aber auch davon unabhängig einsetzbar. Dextre verfügt über sehr viele Gelenke und Vorrichtungen, zum Beispiel ausfahrbare Inbusschlüssel. Damit können auch komplexere Arbeiten außerhalb der Station ohne die Hilfe der Astronauten vorgenommen werden.

Strela

Rasswet (Vordergrund) und die seitlich angebrachten Kräne Strelas am alten Standort am Andockmodul Pirs.

Strela bezeichnet zwei Kräne russischer Bauart, die im Rahmen von Außenbordeinsätzen für Materialtransporte und zum Transport von Raumfahrern benutzt werden. Anfangs waren beide Kräne am Modul Pirs befestigt, im Jahr 2012 wurden Strela-1 zum Modul Poisk und Strela-2 zum Lagermodul Sarja versetzt. Mit rund 18 Metern Reichweite ist Strela in der Lage, einen Großteil des russischen Segmentes der Station zu erreichen.

Exposed Facility (EF)

Eine Plattform für Experimente im freien Weltraum. Sie gehört zum japanischen System Kibō, ist an der Stirnseite des Pressurized Module befestigt und kann mit einer recht großen Zahl von Experimenten bestückt werden. Die Plattform wurde im Juli 2009 mit der Shuttle-Mission STS-127 zur Station gebracht.

Expedite the Processing of Experiments to the Space Station (EXPRESS) Logistics Carrier

Die EXPRESS Logistics Carrier (ELC) bieten zusätzliche Experimentierfläche im luftleeren Raum. Die Module ELC-1 und ELC-2 wurden mit der Shuttle-Mission STS-129 im November 2009 und ELC-4 mit STS-133 Ende Februar 2011 an der ISS installiert. ELC-3 wurde im Mai 2011 mit der Mission STS-134 angebracht. ELC-5 wurde zu Gunsten des MRM1 abgesagt.

Alpha-Magnet-Spektrometer (AMS)

Das Alpha-Magnet-Spektrometer-Experiment (AMS) ist die Bezeichnung für einen modernen Teilchendetektor zur Untersuchung der kosmischen Höhenstrahlung, der am 19. Mai 2011 mit STS-134 an der ISS angebracht wurde.

Enhanced International Space Station Boom Assembly

Der Ausleger des Orbiter Boom Sensor Systems der Endeavour wurde bei der Mission STS-134 permanent auf der ISS deponiert.[51] Dazu mussten einige Modifikationen am OBSS vorgenommen werden u. a. bei einer Greifkupplung, um sie zum Roboterarm der Station kompatibel zu machen. Die Nützlichkeit des Verlängerungsarms hat sich z. B. bei der Reparatur des P6-Sonnenkollektors während der Mission STS-120 erwiesen.

NICER

Das NICER ohne Schutzabdeckung (Januar 2016)

Der Neutron star Interior Composition ExploreR ist im Juni 2017 mit einer Dragon-Kapsel zur ISS gebracht und dort installiert worden.[52] Es besteht aus 56 einzelnen Röntgendetektoren und soll Spektraldaten von Neutronensternen erfassen, um deren exotische Materie besser zu verstehen.[53]

Künftige Module

MLM mit installiertem ERA

2019

IDA-3

Im Mai 2019 soll an das Kopplungsmodul PMA-3 ein weiterer Adapter nach dem International-Docking-Standard angebaut werden.[54][55] Dafür wurde im März 2017 PMA-3 von Tranquility (Node 3) auf den Zenit-Port von Harmony (Node 2) am Bug der Station verlegt. Damit stünden dann zwei Kopplungsstutzen für anfliegende Raumschiffe US-amerikanischer Bauart (Dragon-Raumschiff/CST-100/Dream Chaser) bereit.[56]

Naúka

Das russische Labormodul Naúka (MLM, russisch Многоцелевой лабораторный модуль – МЛМ für Mehrzweck-Labor-Modul) soll am 8. November 2019[57] (ursprünglich geplant Ende 2011) mit einer Proton-M-Rakete zusammen mit dem European Robotic Arm zur ISS gebracht werden.[58][59][60] 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. An der Außenseite werden das ESA-Manipulatorsystem European Robotic Arm (ERA), ein Radiator und eine Experimentierschleuse montiert.

European Robotic Arm (ERA)

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 m und kann bei einer Eigenmasse von 630 kg mit einer Genauigkeit von unter 5 mm etwa 8 Tonnen Nutzlast positionieren. Der European Robotic Arm soll die Einsatzzeit bei Außenarbeiten (EVA) verringern und verschiedene Aufgaben halb- und vollautomatisch durchführen.

Frühestens 2020

Pritschal (UM)

Aufgrund der vertraglichen Verlängerung der Betriebsdauer der Internationalen Raumstation bis mindestens 2024Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren plant Russland die Erweiterung seines Segments um zwei oder drei weitere Module, die ursprünglich für die nächste Generation von Raumstationen entwickelt werden sollten. Im Januar 2011 wurden Bau und Start eines kugelförmigen Verbindungsmoduls genehmigt. Das Uslowoi Modul (UM) ist kugelförmig, bietet einen Rauminhalt von etwa 14 Kubikmetern und hat eine Masse von 4 Tonnen. Es ist mit sechs Kopplungsstutzen rundum ausgestattet und soll am Nadir-Dockingport von Naúka angedockt werden. Hier stehen dann fünf Kopplungsstellen für zusätzliche Module sowie unbemannte oder bemannte Raumschiffe zur Verfügung.[61][62]

OKA-T

Das technische Konzept für ein freifliegendes Labor für Mikrogravitationsforschung wurde Ende 2012 beauftragt. Die Realisierung war bis Ende 2018 vorgesehen. Dabei handelt es sich um ein knapp 8 t schweres Raumfahrzeug, in dem regelmäßig betreute Experimente z. B. zur Nanotechnologie, Nanoelektronik oder Molekularstrahlepitaxie unter besonders guter Mikrogravitation, besser als 1 µg (Mikro-g) sowie hinter einem Schild besonders guten Vakuumbedingungen absolviert werden können. Autonom soll OKA-T 90 bis 180 Tage operieren und nach Abschluss der Experimente und Fixierung der Proben an der Internationalen Raumstation ankoppeln und neu bestückt werden.[63][64]

Frühestens 2021

NEM

Im Dezember 2012 wurde der Auftrag für den Bau eines Wissenschafts- und Energiemoduls (NEM) an Energija vergeben. Das Modul soll eine Masse von etwa 21 Tonnen besitzen und am Kopfende mit nachführbaren Solarzellenpaneelen ausgerüstet sein. Diese sollen eine Leistung von 18 kW zur Verfügung stellen. Ein druckbeaufschlagter zylindrischer Teil von etwa 5,8 Metern Länge bei 4,30 m Durchmesser soll Raum für wissenschaftliches Arbeiten bieten. NEM 1 soll seitlich am Kopplungsmodul UM angebracht werden. Eventuell folgt diesem ein zweites, ähnliches Modul. Die neuen Module inklusive Naúka könnten nach 2024Vorlage:Zukunft/In 5 Jahren auch von der ISS abgekoppelt und als eigenständige Station weiter genutzt werden.[65][66]

Gestrichene Module und Projekte

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.

Forschungsmodule (Research Modules)

Die Forschungsmodule 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. Mittlerweile sollen neben zwei Miniforschungsmodulen (MIM 1 Rasswet, 2010 und MIM 2 Poisk, 2009) sowie dem umgebauten MLM Naúka (2019) ein bis zwei große Forschungsmodule einer neuen Generation gebaut und ab 2021 Teil der ISS werden.

Science Power Platform

Die Science Power Platform (SPP) sollte Strom für die russischen Komponenten liefern. Zusätzlich sollte sie mit Steuerdüsen ausgestattet werden, 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 Module ebenfalls nicht realisiert werden sollten und somit die Energie der großen US-amerikanischen Solarzellenflächen völlig ausreicht. Der druckbeaufschlagte Teil wurde später zum Miniforschungsmodul Rasswet umgebaut und gelangte 2010 zur Station. Mittlerweile sollen ab 2021 ein bis zwei weitere Module angekoppelt werden, die über größere nachführbare Solarzellen verfügen und jeweils etwa 18 kW Leistung liefern können.

Centrifuge Accommodations Module

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

Crew Return Vehicle (X-38)

Der Rettungsgleiter X-38 während eines Testfluges

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 Evakuierungsmöglichkeit wird zum jetzigen Zeitpunkt durch die Sojus-Raumschiffe sichergestellt. Nach dem Erhöhen der Besatzung auf sechs Personen sind es zwei solcher Raumschiffe. 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 Prototyp 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

Ein Solarelement der ISS in der Nahaufnahme

Die Stromversorgung der Raumstation geschieht ausschließlich über Sonnenenergie. Der US-amerikanische Teil der ISS verfügt über 16 Solarpaneele, die durch photovoltaische Stromerzeugung elektrische Energie für die Station bereitstellen. Diese sind in acht sogenannten Photovoltaic Modules (PVMs) zu je zwei Elementen zusammengefasst, die durch Rotationsgelenke auf die Sonne ausgerichtet werden. An beiden Enden des „Rückgrats“ der ISS befinden sich jeweils zwei Module; 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 Paneele 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 Leitungsnetz an jedes Element des US-amerikanisch basierten Teils der ISS verteilt. Die Photovoltaik-Module erzeugen eine Spannung von 160 Volt (Primary Power), die Verbraucher auf dem US-Teil der Station arbeiten jedoch mit 124 Volt Gleichspannung (Secondary Power) und einige Geräte auch mit 28 Volt.

Solarpaneele des russischen Stationsteils

Der russische Teil der Station verfügt über mehrere Solarpaneele, die klassisch direkt an den größeren Modulen befestigt sind. Sie sind nur um eine Achse drehbar. Die Sonnenenergie des russischen Teils der Raumstation wird in Nickel-Cadmium-Akkus gespeichert, wobei alle Geräte mit 28 Volt Gleichspannung arbeiten. Über Konverter kann elektrische Energie zwischen den US-amerikanischen und russischen Systemen ausgetauscht werden.

Die Ausrichtung der Solarelemente hat einen relativ hohen Einfluss auf den Luftwiderstand der Station. Durch den Nachtgleitmodus kann der Widerstand im Mittel um 30 % reduziert werden und pro Jahr etwa 1000 kg Treibstoff eingespart werden.

Kühlung

Helle Rückseiten der Abstrahler neben dunklen Aktivseiten der Solarpanele

Überschüssige Wärmeleistung von bis zu 106,8 kW kann über das Kühlsystem in den Weltraum abgegeben werden. Dazu dienen zwei Arten von Radiatorengruppen:

  • Das zentrale Heat Rejection System (HRS) mit zwei dreireihigen Kühlgruppen befindet sich auf den zentralen Strukturen S1 und P1. Jede Kühlgruppe strahlt maximal 35 kW über die 24 Kacheln auf einer Gesamtfläche von 22 m × 10 m ab und hat eine Masse von 3,7 Tonnen.
  • Die Photovoltaic Radiators (PVR) befinden sich zusätzlich zu den Solarzellen auf den Elementen P4, P6, S4 und S6. Sie strahlen je 9 kW über sieben Kacheln auf einer Fläche von 13 m × 3,4 m ab und haben eine Masse von 0,8 Tonnen.

Beide Typen wurden bei Lockheed-Martin hergestellt[67] und zusammengefaltet mit dem Space Shuttle in den Weltraum gebracht. Als Kältemittel dient flüssiges Ammoniak.

Bei russischen Modulen sind Wärmetauscher und Radiatoren überwiegend in die Modulstruktur integriert.

Notfallausrüstung

Um auf medizinische Notfälle vorbereitet zu sein, haben bestimmte Crew-Mitglieder ein Notfallmedizin-Programm durchlaufen. Des Weiteren ist eine beinahe unterbrechungsfreie Funkverbindung mit der Bodenstation vorhanden. Als Notfallausrüstung ist folgendes an Bord: Defibrillator, Ultraschallgerät, Krankentrage mit Fixierungen und ein umfangreiches Erste-Hilfe-Set. Bei schweren medizinischen Notfällen ist eine schnelle Rückkehr zur Erde innerhalb von 6 Stunden möglich.[68]

Datenübertragung und Betriebssoftware

Die Datenübertragung und der Sprechfunkverkehr mit dem Kontrollzentrum erfolgen für den US-basierten Teil der Station über das TDRS-Netz über S-Band (192 kbps) und Ku-Band (bis 300 Mbps). 2014 gelangt auch ein experimentelles Laserkommunikationssystem auf die Station. Die Kommunikation mit Astronauten während Außenbordeinsätzen sowie dem Shuttle wird über ein UHF-System hergestellt.

Der russische Teil der Station benutzt überwiegend direkte Funkverbindungen zu Bodenstationen oder Systeme des US-amerikanischen Segments, um mit dem russischen Kontrollzentrum in Moskau zu kommunizieren. 2012 und 2013 wurde auch ein experimentelles Lasersystem verwendet.[69] In Zukunft soll das dem TDRS ähnliche Lutsch-Netz wieder installiert werden. Die Starts der ersten beiden Satelliten erfolgten 2011 und 2012, ein dritter ist für die nächste Zeit geplant.

Im Sommer 2008 konnten Internetnutzer aus Polen, Deutschland, Österreich und Kanada über den polnischen Instantmessenger Gadu-Gadu erstmals in Kontakt mit den Astronauten auf der ISS treten. Damit entstand erstmals eine öffentliche Verbindung über das Internet ins Weltall. Die Aktion war zum 30. Jahrestag des ersten Weltraumflugs eines Polen, des Kosmonauten Mirosław Hermaszewski, initiiert worden.[70]

Auf der ISS selbst läuft Software unter Windows XP, Linux und OS X.[71]

ARISS

Das ARISS-Projekt (englisch Amateur Radio on the International Space Station für Amateurfunk auf der Internationalen Raumstation) dient zur Realisierung von Kontakten mit Amateurfunkstellen auf der Erde, vor allem zwischen Schulen und Astronauten auf der ISS über Amateurfunk. Die erste Phase von ARISS fand bereits im ersten Modul der ISS Sarja statt, sodass bereits zwei Jahre nach dessen Start der erste Schulkontakt durch den Astronauten William Shepherd am 21. Dezember 2000 durchgeführt werden konnte.[72] Auf diesem befindet sich auch der APRS-Digipeater. Im Rahmen der ARISS Phase 2 wurden während verschiedener Außenbordeinsätze am Swesda-Modul mehrere Antennen für Kurzwelle, VHF, UHF sowie das L-Band installiert. Für die Amateurfunkstelle im Columbus-Modul wurden im Oktober 2007 an dessen Mikrometeoritenschutzschild Antennen für das S- und L-Band installiert.

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.[73] 41 Prozent der europäischen Kosten werden von Deutschland getragen. Die Schweiz trägt 2,5 Prozent und Österreich weniger als 0,4 Prozent.[74]

NASA (Vereinigte Staaten von Amerika)

Verteilung des Budgets der NASA 2004–2020, Stand Februar 2004 („FY“ = engl. Fiscal Year, dt. Haushaltsjahr)

Das NASA-Budget für 2007[75] 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. Die jährlichen NASA-Kosten stiegen bis ins Jahr 2014 auf 3 Milliarden Dollar.

Die 3 Milliarden Dollar des Budgets von 2015 verteilen sich wie folgt:[76]

  • Betrieb und Wartung: Rund 1,2 Milliarden Dollar werden allein für den Betrieb und die Wartung der ISS benötigt.
  • Crew- und Frachttransport: Mit 1,5 Milliarden Dollar kommen für den Transport von Astronauten und Fracht die höchsten Kosten auf. Da die NASA im Moment keine eigene Möglichkeit hat Astronauten zur ISS zu schicken, müssen Plätze in Sojus-Flügen gekauft werden.
  • Forschung: Für die Forschung auf der ISS werden nur circa 300 Millionen Dollar veranschlagt.

Wenn die Projektionen der NASA über jährlich ca. 2,5 Milliarden Dollar zwischen 2014 und 2019 zutreffen und 2020 wie geplant der Betrieb eingestellt werden würde, würden sich die Kosten seit dem Beginn des Programms 1993 auf 60 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 Entwurf der 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 (Europa)

Die ESA kalkuliert ihren Beitrag über die 30-jährige 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).

Die Entwicklung des ATV kostete inklusive des ersten Starts von Jules Verne 1,35 Milliarden Euro. Die vier weiteren Flugexemplare sind mit 875 Millionen Euro günstiger, da die Entwicklungskosten weggefallen sind. Da jeder Flug einer Ariane-5-Rakete wenigstens 125 Millionen Euro kostet, sind für ATV-Flüge Kosten in Höhe von 2,85 Milliarden Euro zu erwarten.

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

JAXA (Japan)

Das Kibō-Laboratorium hat bereits 2,81 Milliarden Dollar gekostet. Hinzu kommen die jährlichen Betriebsausgaben des Moduls im Bereich zwischen 350 und 400 Millionen Dollar.

Roskosmos (Russland)

Ein erheblicher Betrag des Budgets der russischen Weltraumbehörde Roskosmos wird für die ISS aufgewendet. Seit 1998 führte Roskosmos mehr als 30 Sojus- und mehr als 50 Progress-Flüge durch. Die Gesamtkosten sind schwierig abzuschätzen. Die bereits in der Umlaufbahn 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. Kosten für neu beauftragte Komponenten werden mittlerweile aber veröffentlicht.

CSA (Kanada)

Kanada, dessen 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.[77] Neben dem Canadarm2 hat die kanadische Raumfahrtagentur (CSA) auch das Special Purpose Dexterous Manipulator (SPDM, dt. geschickte Arbeitsvorrichtung für Sonderzwecke) als weiteren Beitrag zur Internationalen Raumstation entwickeln lassen. Das SPDM wurde am 18. März 2008 an der ISS montiert.

Funkname

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 US-amerikanische Bezeichnung der Station während der frühen Planungsphase), was dann von Houston und anderen Astronauten übernommen wurde. Nach seinem Aufenthalt auf der Station kehrte man aber zum alten Rufnamen Station zurück, unter anderem auch, weil für die russische Seite die ISS nicht die erste Raumstation ist. Mittlerweile entscheidet der jeweilige ISS-Kommandant über den zu nutzenden Funknamen am Anfang einer Expedition (zumeist Station).

Zeitrechnung und „Zeitzonen“

Im Gegensatz zu zeitlich begrenzten Raumflügen, auf denen die Zeit gemäß Mission Elapsed Time (MET) gemessen wird, werden für die Raumstation alle Zeiten in Koordinierter Weltzeit (UTC) angegeben. Zur Anpassung an die Hauptarbeitszeiten in den Kontrollzentren wird der Tagesablauf aber häufig dagegen verschoben. Für die Öffentlichkeitsarbeit in Zusammenhang mit der ISS verwendet die NASA eine Mischung aus Zeitangaben in Pacific (PST/PDT), Central (CST/CDT) und Eastern Time (EST/EDT).

Beobachtung der Station von der Erde aus

Langzeitbelichtetes Foto (20 s) der ISS von der Erde aus (scheinbare Helligkeit von −4,5 mag)
Links oben das japanische Frachtschiff HTV-1 kurz vor dem Andocken an die ISS, aus den Niederlanden fotografiert
ISS mit angedocktem Shuttle, durch ein 8-Zoll-Newton-Teleskop

Die ISS erreicht eine scheinbare Helligkeit von bis zu etwa −5 mag,[78] das heißt, sie erscheint bei günstiger Phase, und wenn sie nahe am Zenit vorbeizieht, von der Erde aus etwa 25-mal so hell wie der hellste Stern namens Sirius mit −1,44 mag (zum Vergleich: die Venus, der hellste Planet, kann bis zu −4,7 mag hell werden).

Mit den weiteren Modulen, die in Zukunft noch angedockt werden, erhöht sich die reflektierende Fläche der Station, so dass die ISS noch etwas 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. Die genauen Zeitpunkte der Überflüge und die Zugbahnen, abhängig vom Beobachtungsstandort, sind online abrufbar. → siehe Weblinks: Spot The Station, Heavens-Above, calsky oder Orbitron

Unter optimalen Sichtbedingungen ist die noch mehrere tausend Kilometer entfernte ISS bereits zu Beginn eines Überfluges am westlichen Horizont sichtbar. Beim Überflug ist die nur wenige hundert Kilometer entfernte ISS mit bloßem Auge als zügig vorbeiziehender sehr heller Punkt auszumachen. Durch die fehlenden Positionslichter, ihre Helligkeit und den Charakter ihrer Bewegung kann sie nicht mit Flugzeugen oder anderen Satelliten verwechselt werden. Der Überflug kann bis zu sechs Minuten lang dauern, bis die ISS, wiederum mehrere tausend Kilometer entfernt, am östlichen Horizont untergeht bzw. in den Erdschatten eintaucht.

Die Beobachtung mit einem Teleskop ist ausgesprochen schwierig. Die Achsklemmungen der Montierung müssen gelöst sein und das Teleskop muss per Hand nachgeführt werden. Zur Beobachtung empfiehlt sich eine geringe Vergrößerung (großes Gesichtsfeld) sowie ein Überflug der ISS im Zenit (geringste Entfernung zum Teleskop).

Besonders spektakulär sind die Vorbeiflüge und Querungen des Mondes[79] oder die Durchquerung der Sonne,[80] ebenso die Beobachtungen bei Versorgungsflügen, wenn ein helles Objekt (ISS) und ein dunkleres (Transportraumschiff) mit nahezu gleicher Geschwindigkeit neben- oder hintereinander herfliegen.

Forschungsprojekte auf der ISS