ایستگاه فضایی بین‌المللی به روایت اعداد؛ ۲۵ سال از زندگی پیوسته انسان در مدار زمین گذشت

ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) که در ارتفاع حدود ۴۰۰ کیلومتری بالای زمین در حال گردش است، یکی از بلندپروازانه‌ترین پروژه‌های مهندسی تاریخ بشر به شمار می‌رود. از زمان نخستین مأموریت «اکسپدیشن ۱»، بیش از ۲۸۰ فضانورد و کیهان‌نورد از این ایستگاه بازدید کرده‌اند و اکنون ۲۵ سال می‌شود که به‌طور پیوسته محل زندگی انسان‌ها بوده است. اگر بعد از ۲ نوامبر ۲۰۰۰ به دنیا آمده باشید، در تمام عمرتان همیشه کسی در فضا زندگی کرده است.

ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان می‌دهد همکاری بین‌المللی تا چه اندازه می‌تواند دستاوردهای بزرگ به همراه داشته باشد و ثابت می‌کند انسان‌ها وقتی کنار هم قرار می‌گیرند، توانایی انجام چه کارهایی را دارند؛ هرچند این مسیر همیشه هم آسان نبوده است.

از تأمین انرژی و فضای قابل سکونت گرفته تا سازهای موسیقی عجیب و سرویس‌های بهداشتی، در ادامه، ۲۵ سال زندگی ایستگاه فضایی بین‌المللی را در قالب ۲۵ عدد می‌خوانید.

نخستین بخش ایستگاه فضایی بین‌المللی، ماژول «زاریا»، در صبح سرد و دلگیرِ ماه نوامبر ۱۹۹۸ با موشک پروتون از پایگاه فضایی بایکونور در قزاقستان به فضا پرتاب شد. برای کسانی که از روی تپه‌ای پوشیده از برف کنار سیلوی قدیمی موشک هسته‌ای این پرتاب را تماشا می‌کردند، مراسم چندان امیدوارکننده‌ای به نظر نمی‌رسید.

آن زمان بیشتر گزارش‌ها و مقاله‌هایی که درباره ISS نوشته می‌شد، لحن مثبتی نداشتند. این پروژه که ترکیبی بود از برنامه نیمه‌کاره ایستگاه فضایی آمریکا در دهه ۱۹۸۰ با نام «فریدام» و نسخه جانشین ایستگاه فضایی «میر» روسیه، با تأخیرهای طولانی و هزینه‌های سرسام‌آور دست‌به‌گریبان بود. حتی مخالفت‌های سیاسی جدی نیز وجود داشت که خواستار کنار گذاشتن کامل این پروژه بودند.

وقتی بیل شپرد، سرگئی کریکالیف و یوری گیدزنکو در نوامبر ۲۰۰۰ چراغ‌های ایستگاه را روشن کردند، ایستگاه فضایی بین‌المللی فقط از سه ماژول که به هم متصل شده بودند، تشکیل می‌شد. «زاریا»، «زوزدا» و «یونیتی» هنوز هم هسته اصلی ایستگاه را می‌سازند و وظیفه تأمین انرژی، پشتیبانی از حیات و اتصال به همه بخش‌هایی را دارند که بعدها به ایستگاه اضافه شدند.

با وجود فضای بسیار محدود، سه فضانورد نزدیک به پنج ماه را در ایستگاهی که هنوز در مراحل ابتدایی بود گذراندند؛ در این مدت حدود ۲۲ پژوهش علمی انجام دادند، هفت پیاده‌روی فضایی داشتند و میزبان دو گروه از خدمه شاتل فضایی شدند. امروزه معمولاً در هر لحظه حدود هفت فضانورد در ایستگاه فضایی بین‌المللی حضور دارند.

بسته به اینکه چگونه حسابشان کنیم، ایستگاه فضایی بین‌المللی بین ۱۶ تا ۲۰ ماژول تحت فشار، هشت آرایه بزرگ خورشیدی و تعداد زیادی قطعه به‌هم‌پیوسته دیگر دارد. خلاصه اینکه، برای ساخت آن به مونتاژ گسترده‌ای نیاز بود.

خوشبختانه آمریکا شاتل فضایی را در اختیار داشت؛ وسیله‌ای که نه تنها بخش‌های مختلف ایستگاه فضایی بین‌المللی را به مدار می‌برد، بلکه بازوی رباتیک آن برای نصب دقیق قطعات نیز به کار می‌آمد. با توجه به اینکه اجزای ایستگاه در روسیه، آمریکای شمالی، اروپا و ژاپن ساخته شده بودند، همگی توانستند با کمترین مشکل در کنار هم قرار گیرند.

فضایی که در اختیار فضانوردان قرار دارد، تقریباً معادل یک خانه شش‌خوابه است؛ یا اگر با واحدهای قدیمی حساب کنید، حدود ۱۲۷۵ متر مربع. اما در شرایط بی‌وزنی، می‌توان از تمام فضا استفاده کرد؛ کف، دیوار و سقف عملاً تفاوتی با هم ندارند.

در عمل یعنی تقریباً همه سطوح داخلی پر از تجهیزات، آزمایش‌ها و محل نگهداری وسایل است. بااین‌حال، برای اینکه فضانوردان کاملاً سردرگم نشوند و همچنین برای هماهنگی با ماژول‌های آموزشی روی زمین، ایستگاه فضایی با کف و سقف مشخص طراحی شده است. البته گاهی خدمه تنوع به خرج می‌دهند و روزهایی را می‌گذرانند که همه‌چیز عمداً «وارونه» است.

اگر مأموریت‌های طولانی‌مدت فضایی چیزی به ما آموخته باشد، این است که فضا برای سلامتی مضر است. قرارگرفتن طولانی‌مدت در شرایط بی‌وزنی باعث کاهش توده عضلانی، تراکم استخوان و مشکلات بینایی می‌شود. برای اینکه فضانوردان بتوانند بدون مشکلات جدی سلامتی به زمین بازگردند، باید روزانه دو ساعت ورزش کنند. سالن ورزشی ایستگاه فضایی بین‌المللی شامل تردمیل، دوچرخه و دستگاه‌های مقاومتی است.

فضانوردان به‌قدری باانگیزه، منظم و رقابتی هستند که ورزش را به‌طور جدی می‌گیرند. در سال ۲۰۱۶، تیم پیک، فضانورد بریتانیایی حتی رکورد جدیدی برای دویدن ماراتن در فضا ثبت کرد و مسافت ۴۲ کیلومتر را در سه ساعت و ۳۵ دقیقه تمام کرد.

سیستم بازیابی آب در ایستگاه فضایی بین‌المللی یکی از شگفتی‌های مهندسی است که تقریباً تمام آب‌هایی را که فضانوردان دفع می‌کنند بازیابی می‌کند. این فناوری بخار آب و عرق فضانوردان را از هوا و ادرار را از سرویس‌های بهداشتی جمع‌آوری و آن‌ها را به آب آشامیدنی تمیز تبدیل می‌کند.

علاوه بر لوله‌کشی پیچیده، سیستم تهویه مطبوع ایستگاه فضایی، جریان هوای ثابتی را در ایستگاه برقرار می‌کند. با وجود جلسات هفتگی تمیزکاری، ایستگاه فضایی بین‌المللی از نظر آفات کاملاً پاک نیست. مطالعه اخیری نشان داد ۵۵ نوع مختلف میکروب در کنار انسان‌ها در ایستگاه فضایی زندگی می‌کنند.

فضانوردان بخش زیادی از روز کاری خود را به انجام، نظارت و تحلیل آزمایش‌ها اختصاص می‌دهند. پژوهش‌های میکروگرانشی از مطالعات پزشکی روی استخوان‌ها و عضلات تا تحقیقات در مورد مواد و داروها را شامل می‌شود. برخی از آزمایش‌ها با هدف مبارزه با بیماری‌ها در زمین انجام می‌شوند، در حالی که برخی دیگر به توسعه فناوری‌های جدید مربوط هستند. چندین شرکت خصوصی در حال بهره‌برداری از تحقیقات ایستگاه فضایی برای تولید مواد پیشرفته در فضا هستند.

زمانی که ناسا در سال ۱۹۵۹ فضانورد انتخاب می‌کرد، همه باید جوان و سالم می‌بودند. جان گلن، مسن‌ترین فضانورد آمریکایی زمانی گفته بود سخت‌ترین بخش آزمایش‌های پزشکی، انجام آزمایش‌های فراوانی است که واقعاً دشوار و آزاردهنده هستند.

با توجه به فداکاری گلن، مشخص شد که برای فضانوردشدن لازم نیست جوان یا در اوج تناسب اندام باشید. بااین‌حال، باید در کار خود ماهر باشید؛ به همین دلیل فضانوردان معمولاً دیرتر از کار خود بازنشسته می‌شوند. مسن‌ترین فضانوردی که در ایستگاه فضایی بین‌المللی زندگی کرده، در حال حاضر دان پتی است که در روز تولد ۷۰ سالگی‌اش به زمین بازگشت. جان گلن نیز دومین مأموریت خود را در ۷۷ سالگی انجام داد.

آیا تا به حال به پنجره نگاه و آرزو کرده‌اید که روز کاری به پایان برسد؟ حالا تصور کنید که بیش از یک سال در محل کار خود گیر کرده باشید و فقط گاهی بیرون بروید. مأموریت‌هایی که شش ماه یا بیشتر طول می‌کشند، اکنون تبدیل به استاندارد شده‌اند و رکورد دار فعلی طولانی‌ترین پرواز ایستگاه فضایی بین‌المللی متعلق به فرانک روبیو،‌ فضانورد ناسا است که در سپتامبر ۲۰۲۳ به زمین بازگشت.

ولری پویاکوف، کیهان‌نورد روس همچنان رکورد جهانی بیشترین روزهای سپری‌شده در فضا در یک مأموریت را دارد. بین سال‌های ۱۹۹۴ و ۱۹۹۵، او در ایستگاه فضایی «میر» روسیه که بسیار کوچک‌تر از ایستگاه فضایی بین‌المللی بود، به مدت ۴۳۷ روز پیوسته زندگی کرد.

کاپولا یکی از محبوب‌ترین مکان‌ها برای استراحت و گذراندن وقت در ایستگاه فضایی بین‌المللی است. این پنجره بزرگ که توسط آژانس فضایی اروپا ساخته شده، دیدی بی‌نظیر از زمین و فضا به فضانوردان می‌دهد. بااین‌حال، جذابیت تماشای منظره می‌تواند آن‌ها را از برنامه دقیق روزانه‌شان منحرف کند. نیکول استات در پادکست Space Boffins اعتراف کرد که مجبور بود زنگ هشداری تنظیم کند تا به کارهایش بازگردد.

فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی سرگرمی‌های مختلفی دارند، از تماشای فیلم گرفته تا نقاشی آبرنگ و بسیاری هم سازهای موسیقی با خود می‌آورند. کریس هدفیلد، فضانورد کانادایی نسخه خودش از آهنگ «Space Oddity» را در فضا ضبط کرد. دیگر فضانوردان هم سازهایی مانند فلوت و ساکسوفون نواختند. اما دان پتی شاید خلاق‌ترین موسیقی‌دان ایستگاه باشد؛ پتی برای نشان دادن آزمایشی علمی در برنامه آموزشی فضانوردان، جاروبرقی ایستگاه فضایی را به یک ساز دیجریدو تبدیل کرد. او با این کار، نحوه جریان هوا و ایجاد صدا در شرایط بی‌وزنی را به شکل عملی و جذاب آموزش داد و این تجربه را هم به فضانوردان و هم به علاقه‌مندان علم و فضا منتقل کرد.

فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی هر کدام یک فضای خصوصی برای زندگی دارند (به اندازه یک کابین تلفن انگلیسی کلاسیک) که می‌توانند آن را با عکس‌ها و یادگاری‌هایی از خانه تزئین کنند. همچنین کیسه خواب‌های مخصوصی به آن‌ها داده می‌شود که به دیوار متصل می‌شود. اما صدای فن‌های تهویه، تابش نور خورشید و نبود گرانش همه باعث می‌شود خوابیدن چالش‌برانگیز شود.

بااین‌حال، دست‌کم در ایستگاه فضایی، فضانوردان به فضای خصوصی دسترسی دارند. در مأموریت ۱۰ روزه آرتمیس ۲، چهار فضانورد فضاپیمای اوراین در کیسه‌های خواب معلق در فاصله‌ی نزدیک و فقط چند سانتی‌متر از هم، استراحت خواهند کرد.

کریس هدفیلد در مصاحبه‌ای گفته بود: «افتخارآمیزترین روزم در فضا همین لحظه بود.» او در مأموریت سال ۲۰۱۲ خود، مشغول هماهنگی یک پیاده‌روی فضایی روسی بود که دستشویی بخش آمریکایی ایستگاه خراب شد. او گفت: «اگر خودم دستشویی را تعمیر نمی‌کردم، هیچ‌کس دیگر این کار را انجام نمی‌داد. من مشغول تعمیر یک دستشویی‌ بودم که نه با گرانش کار می‌کرد و نه با آب. دست‌هایم پر از قطعات بود، بعد باید خودم را تمیز می‌کردم و به سمت دیگر ایستگاه می‌دویدم تا برای پیاده‌روی فضایی آماده شوم. در پایان روز، پیاده‌روی فضایی بدون مشکل انجام شد… و دستشویی هم دوباره به راه افتاد. این بهترین لحظه من در طول شش ماه گردش دور زمین بود.»

غذای فضایی از روزهای اولیه که عمدتا از پوره‌های چسبناک تشکیل شده بود، پیشرفت زیادی کرده است. در حالی که فضانوردان آمریکایی معمولاً شب‌ها با پیتزا جشن می‌گیرند، فضانوردان آژانس فضایی اروپا (ESA) به سلیقه‌های پیچیده‌تر معروف هستند. مأموریت ایتالیایی سامانتا کریستوفورتی شامل اولین دستگاه اسپرسو در فضا بود و سوفی آدنو، فضانورد فرانسوی قصد دارد از غذاهایی که توسط یک سرآشپز برنده جوایز پخته شده است، لذت ببرد.

هدف آینده، کشت غذا در فضا و پخت مواد اولیه خام است. سالاد قبلاً با موفقیت در ایستگاه فضایی بین‌المللی کشت شده و در سال ۲۰۱۹، فضانوردان حتی توانستند پنج بیسکویت بپزند؛ اما اجازه خوردن آن‌ها را نداشتند. بیسکویت‌ها باید به زمین بازمی‌گشتند تا بررسی شود که آیا ایمن هستند یا خیر.

فیلم گرانش (Gravity)، اثر سال ۲۰۱۳ نشان داد که وقتی زباله‌های فضایی از کنترل خارج می‌شوند، چه اشتباهاتی می‌تواند رخ دهد. این داستان رویدادی را تصور می‌کند که در آن برخورد آبشاری زباله‌های مداری باعث نابودی فضاپیماها می‌شود. با حدود ۲۸هزار جسم در مدار، نگرانی‌ها درباره احتمال برخورد زباله‌ها با فضاپیماهای سرنشین‌دار در حال افزایش است. ایستگاه فضایی بین‌المللی از برخوردهای جدی در امان بوده، اما هنوز هم از برخی برخوردها آسیب دیده است.

از اولین مأموریت مونتاژ در دسامبر ۱۹۹۸، بیش از ۲۷۰ پیاده‌روی فضایی در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام شده است. در ابتدا بیشتر این پیاده‌روی‌ها برای کمک به مونتاژ ایستگاه بود، اما امروزه بیشتر برای تعمیر یا تعویض قطعات قدیمی انجام می‌شود. طولانی‌ترین پیاده‌روی فضایی هنوز هم مربوط به یک ماموریت هشت ساعت و ۵۶ دقیقه‌ای توسط سوزان هلمز و جیم ووس در سال ۲۰۰۱ است.

یکی از بزرگ‌ترین دستاوردهای کانادا برای ایستگاه فضایی بین‌المللی، بازوی رباتیکی پیچیده با مفاصل متعدد است. کانادارم۲، که نسخه پیشرفته بازوی رباتیک اصلی نصب‌شده بر شاتل فضایی است، برای همه‌چیز از جمله مأموریت‌های مونتاژ، اتصال فضاپیماها و رساندن فضانوردان درحین پیاده‌روی فضایی به نقاط مختلف ایستگاه فضایی استفاده می‌شود. کانادا همچنین رباتی به نام دکستِر ساخته است که به عنوان پیشرفته‌ترین ربات فضایی ساخته‌شده شناخته می‌شود. این ربات دو دست، پنج چشم و دارای ابزار و اتصالات مختلف فراوانی است.

بازدید از ایستگاه فضایی بین‌المللی دیگر فقط مختص فضانوردان و کیهان‌نوردان آژانس‌های فضایی نیست؛ ۱۳ فرد خصوصی نیز به ایستگاه فضایی سفر کرده‌اند. شرکت‌هایی که این پروازها را ارائه می‌دهند، ترجیح می‌دهند آن‌ها را «شرکت‌کنندگان در پرواز فضایی» بنامند تا «گردشگران». حتی میلیاردرها نیز باید ماه‌ها آموزش ببینند. گزارش‌ها نشان می‌دهند که ناسا حدود ۳۵هزار دلار برای هر شب اقامت در ایستگاه فضایی دریافت می‌کند.

با سرعت ۲۸هزار کیلومتر در ساعت، فضانوردان ایستگاه فضایی بین‌المللی هر روز ۱۶ بار طلوع و غروب خورشید را تجربه می‌کنند. مسیر مداری ایستگاه به گونه‌ای است که آن را بر روی حدود ۸۰ درصد از سطح زمین می‌برد. این مسیر پرواز به ما فرصت می‌دهد که عبور آن را از بالای سرمان ببینیم. ایستگاه فضایی بین‌المللی یکی از درخشان‌ترین اجسام در آسمان شب محسوب می‌شود.

رسیدن به ایستگاه فضایی بین‌المللی ارزان نیست، اما هزینه‌ها نسبت به گذشته کاهش یافته است. طبق گزارشی در سال ۲۰۱۸، هر پرواز شاتل فضایی حدود ۱٫۵ میلیارد دلار هزینه داشت، گرچه شاتل قادر بود هم فضانوردان و هم محموله را حمل کند. امروز، قیمت صندلی در فضاپیمای دراگون اسپیس‌ایکس حدود ۵۵ میلیون دلار است و سفر به فضا با فضاپیمای روسی سایوز، که راحتی کمتری دارد، حدود ۸۰ میلیون دلار هزینه دارد. گرچه رقابت هزینه‌ها را کاهش داده است، با فناوری موجود، موشک‌ها همیشه گران خواهند بود.

فضاپیمای استارلاینر بوئینگ، تازه‌ترین پیشرفت بخش خصوصی در عرصه‌ی پروازهای فضایی انسانی محسوب می‌شود. این فضاپیمای جدید پس از مشکلات متعدد بالاخره قرار بود در ژوئن ۲۰۲۴ اولین پرواز آزمایشی سرنشین‌دار خود را انجام دهد. اما ناسا از آنچه که به‌عنوان یک مأموریت «هشت‌روزه» اعلام کرده بود، پشیمان شد.

مشکلات متعدد در حین فرآیند اتصال باعث شد مقامات آژانس فضایی تصمیم بگیرند استارلاینر را بدون فضانوردان به زمین بازگردانند؛ در نتیجه، فضانوردان آن، یعنی سونیتا ویلیامز و بری ویلمور در ایستگاه فضایی گرفتار شدند و کریسمس را در فضا گذراندند. این دو فضانورد در نهایت در مارس ۲۰۲۵ به زمین بازگشتند.

بال‌های آرایه‌های خورشیدی ایستگاه فضایی بین‌المللی با طول ۱۰۹ متر، از هواپیمای ایرباس A380 هم بلندتر هستند. این آرایه‌ها به‌طور خودکار به سمت خورشید می‌چرخند و به باتری‌هایی متصل‌اند تا انرژی مداوم ایستگاه تضمین شود. ایستگاه همچنین دارای عایق و سیستم خنک‌کننده است تا از داغ‌شدن جلوگیری کند و رادیاتورهای پر از آمونیاک حرارت را به فضا منتقل می‌کنند. نشت آمونیاک گاهی نگرانی ایجاد می‌کند و باعث شده فضانوردان برای تعمیر اضطراری، پیاده‌روی فضایی انجام دهند.

در سال ۱۹۶۹، کامپیوتری معادل فقط حدود ۷۴ کیلوبایت حافظه رام و ۴ کیلوبایت حافظه رم (که در مقایسه با گوشی‌های هوشمند امروزی بسیار ناچیز است)، به سه فضانورد امکان داد تا مسافت تقریبی ۳۸۰هزار کیلومتر از زمین تا ماه را پیمایند و به دقت در نقطه‌ای خاص بر سطح ماه فرود بیایند.

ایستگاه فضایی بین‌المللی به قدرت محاسباتی بسیار بیشتری نیاز دارد و شامل سیستم‌عامل خود ایستگاه و همچنین کنترل مأموریت روی زمین است. در واقع، ایستگاه فضایی بین‌المللی دارای کامپیوترهای مختلف از تجهیزات سنگین دوران شوروی گرفته تا تبلت‌های مدرن است. حتی کامپیوترهای کوچک رزبری پای هم به‌طور ویژه برای فضا آماده شده‌اند. این دستگاه‌ها که به نام Astro-Pi شناخته می‌شوند، برای انجام آزمایش‌های دانش‌آموزان در ایستگاه فضایی استفاده می‌شوند.

همه ما گاهی در خانه چیزهایی را گم می‌کنیم، اما تصور کنید چیزی را بگذارید و ناگهان در فضا از دست برود! این اتفاق در ایستگاه فضایی بین‌المللی خیلی رایج است و یکی از دلایل استفاده گسترده از نوار ولکرو روی سطوح و لباس فضانوردان است. برای مدیریت این اقلام، تقریباً هر چیز، از تجهیزات حیاتی تا دستمال توالت، بارکد یا شماره سریال دارد. کل این سیستم زیر نظر افسر انبارداری موجودی در مرکز کنترل مأموریت اداره می‌شود، بنابراین فضانوردان می‌دانند اگر چیزی تمام شد، با چه کسی تماس بگیرند.

محاسبه یا تأیید دقیق این عدد دشوارترین کار است، شاید هیچ‌گاه نتوانیم هزینه کامل ایستگاه فضایی بین‌المللی را بدانیم. بااین‌حال، می‌دانیم که ناسا تنها سالانه بین ۳ میلیارد دلار تا ۴ میلیارد دلار برای عملیات ایستگاه فضایی هزینه می‌کند. آیا این هزینه ارزشش را داشته است؟