국제우주정거장

1. 개요

국제 우주 정거장(ISS)은 미국, 유럽, 러시아, 일본, 캐나다 등 15개국이 참여하여 건설한 궤도 상의 대규모 우주 정거장이다. 1980년대 냉전 시대에 미국이 소련의 우주 개발에 대응하기 위해 '프리덤 우주 정거장' 계획을 세운 것이 시초가 되었으며, 1998년 러시아의 자랴 모듈 발사로 건설이 시작되었다. ISS는 다양한 과학 연구, 우주 비행사들의 장기 체류를 위한 거주 공간, 그리고 우주 왕복선, 소유즈, 프로그레스 등 다양한 우주선의 방문 및 지원을 위한 플랫폼 역할을 수행했다. 2024년 현재 2030년까지 운영될 예정이며, 이후에는 지구 대기권으로 진입시켜 소멸시키는 계획이 진행 중이다.

2. 역사

1980년대 초, 미국 NASA는 소련의 살류트와 미르에 대항하는 "프리덤 우주 정거장"을 계획했다. 이 계획은 1990년대까지 이어졌으나, 소련 해체로 취소되었다.

이후 미국 정부는 우주 정거장 건설에 여러 나라를 참여시키기 위해 협상을 시작했고, 1990년대 초 미국, 유럽, 러시아, 일본, 캐나다가 참여하는 국제 우주 정거장 계획이 수립되었다. 1993년 "알파 우주 정거장"으로 발표되었지만, 이 역시 취소되었다.

이 계획은 다음 우주 기구들의 우주 정거장 계획을 하나로 통합한 것이다.
* NASA의 프리덤 우주 정거장
* 러시아의 미르 2 우주 정거장
* JAXA의 키보 연구실 모듈
* ESA의 콜럼버스 연구실 모듈 (원래 스카이랩처럼 독립형으로 발사될 계획이었다.)

국제 우주 정거장 계획은 1980년대 초 로널드 레이건 미국 대통령이 냉전 시대 서방 국가 우주 정거장 "자유 계획"을 제안하면서 시작되었다. 이는 소련에 대항하여 서방의 결속력을 과시하려는 정치적 의도가 강했다. 그러나 미국과 유럽의 재정난, 챌린저호 폭발 사고, 냉전 종식으로 계획은 지지부진해졌고, "알파"로 변경되며 규모가 축소되었다.

한편, 소련은 미르를 통해 우주 체류를 실현했지만, 1991년 소련의 붕괴로 재정난을 겪었다. 미국은 러시아를 참여시키기 위해 알파와 미르(미르 2) 통합을 제안했지만, 러시아는 자랴 모듈 발사 의지를 보이며 ISS 계획이 시작되었다.

1998년 러시아가 제조한 자랴 모듈 발사로 ISS 건설이 시작되었지만, 2003년 컬럼비아호 공중 분해 사고로 일시 중단되었고, 이후 조정으로 건설 규모가 축소되었다.

2.1. 계획 배경

1980년대 초, 미국의 NASA는 소련의 살류트와 미르에 대항하는 "프리덤 우주 정거장"을 계획했다. 이 계획은 1990년대까지 이어졌으나, 소련 해체로 취소되었다.

이후 미국 정부는 우주 정거장 건설에 여러 나라를 파트너로 참여시키기 위해 협상을 시작했고, 1990년대 초반 미국, 유럽, 러시아, 일본, 캐나다가 참여하는 국제 우주 정거장 계획이 수립되었다. 1993년에는 "알파 우주 정거장"으로 발표되었지만 이 역시 취소되었다.

이 계획은 아래 우주 기구들의 우주 정거장 계획을 하나로 통합한 것이다.

국제 우주 정거장 계획은 1980년대 초 로널드 레이건 미국 대통령이 제안한 냉전 시대 서방 국가 우주 정거장 "자유 계획"에서 시작되었다. 이는 소련에 대항하여 서방의 결속력을 과시하려는 정치적 의도가 강했다. 그러나 미국의 재정난, 챌린저호 폭발 사고, 냉전 종식으로 계획은 지지부진해졌고, "알파"로 변경되며 규모가 축소되었다.

소련은 미르를 통해 우주 체류를 실현했지만, 1991년 소련의 붕괴로 인한 재정난으로 어려움을 겪었다. 미국은 러시아를 끌어들이기 위해 알파와 미르(미르 2) 통합을 제안했고, 러시아는 자랴 모듈 발사 의지를 보이며 ISS 계획이 시작되었다.

2.2. 국제 협력의 시작

1980년대 초, 미국의 NASA는 소련의 살류트와 미르에 대항하는 "프리덤 우주 정거장"을 계획했다. 이 계획은 1990년대까지 이어졌으나, 소련 해체로 취소되었다.

1990년대 초, 미국 정부는 여러 나라를 우주 정거장 건설에 참여시키기 위해 협상을 시작했고, 미국, 유럽, 러시아, 일본, 캐나다가 참여하는 국제 우주 정거장 계획이 수립되었다.

이 프로젝트는 1993년 "알파 우주 정거장"으로 발표되었지만, 이후 취소되었다. 이 계획은 다음 우주 기구들의 우주 정거장 계획을 하나로 합친 것이다.
* NASA의 프리덤 우주 정거장
* 러시아의 미르 2 우주 정거장
* JAXA의 키보 연구실 모듈
* ESA의 콜럼버스 연구실 모듈 (원래 스카이랩처럼 독립형으로 발사될 계획이었다.)

국제 우주 정거장 계획은 1980년대 초 로널드 레이건 미국 대통령의 냉전 시대 서방 국가 우주 정거장인 "자유 계획"에서 처음 제기되었다. 이는 서방의 결속력을 과시하여 소련에 대항하려는 정치적 의도가 강했다. 탑승 인원은 출자 비율에 따라 정해졌지만, 미국, 유럽, 캐나다, 일본의 비행사가 각각 연중 체류할 수 있도록 계획되었다. 그러나 미국과 유럽의 재정난, 우주왕복선 챌린저의 챌린저호 폭발 사고, 냉전 종식으로 인한 정치적 필요성 감소로 계획은 지지부진했다. 계획은 "알파"로 변경되었고, 정거장 규모도 대폭 축소되어 미국을 포함한 탑승 인원을 줄였으며, 각국의 체류 기간도 단축했다.

한편, 소련은 "살류트"에 이은 우주 정거장 "미르"를 통해 우주 체류를 실현하고 있었지만, 1991년 말 소련의 붕괴로 인한 혼란과 재정난으로 미르는 우주 공간에서 노후화되었다. 미국은 러시아를 끌어들이기 위해 알파와 미르(미르 2)를 통합하는 계획을 제안했지만, 러시아는 새로운 모듈 "자랴" 등을 발사하려는 의지를 보여, 완전한 신형 우주 정거장으로서 ISS 계획이 시작되었다. 그러나 ISS 계획에서는 러시아의 발언권이 매우 커져, 항상 러시아인 비행사가 체류하게 됨에 따라, 일본, 유럽, 캐나다 비행사의 체류 기간과 탑승 인원은 증가하지 않았다.

1998년 러시아가 제조한 자랴 모듈이 발사되어 ISS 건설이 시작되었지만, 2003년 우주왕복선 컬럼비아의 컬럼비아호 공중 분해 사고로 건설이 일시 중단되었고, 이후 조정으로 건설 규모가 축소되어, 미국과 러시아를 제외한 일본, 유럽, 캐나다 비행사의 체류 가능성은 불투명해졌다.

2.3. 대한민국 참여 무산

2000년 미국은 한국에 우주관측장비를 함께 만들자는 제안을 하면서, 한국에 사람을 보내 기술검증까지 했으나, 예산을 확보하지 못해 무산되었다. 2001년 말 미국은 한국에 실험 모듈 건설을 제안했으나, 비용이 200에 달해 참여를 포기했다. 2002년 4월 한국은 우주입자검출기사업을 추진했으나, 무산되었다. 2003년 다시 미국 NASA에 우주입자검출기사업 제안서를 제출했으나, 무산되었다. 러시아도 한국에 ISS 모듈 제작 사업을 제안했으나, 역시 무산되었다.

2.4. 건설 과정

1980년대 초, 미국의 NASA는 소련의 살류트와 미르에 대항하는 "프리덤 우주 정거장"을 계획했다. 이 계획은 1990년대까지 지속되다가 소련 해체와 함께 취소되었다.

이후 미국 정부는 우주 정거장 건설에 여러 나라를 파트너로 참여시키기 위해 협상을 시작했고, 1990년대 초반 미국, 유럽, 러시아, 일본, 캐나다가 참여하는 국제 우주 정거장 계획이 수립되었다. 이 프로젝트는 1993년 "알파 우주 정거장"으로 발표되었지만 곧 취소되었다.

새로운 계획은 아래 우주 기구들의 우주 정거장 계획을 하나로 통합한 것이다.

* NASA의 프리덤 우주 정거장
* 러시아의 미르 2 우주 정거장
* JAXA의 키보 연구실 모듈
* ESA의 콜럼버스 연구실 모듈 (원래는 스카이랩처럼 독립형으로 발사될 계획이었다.)

2006년 초까지 당초 계획은 여러 차례 변경되었다. 모듈 등 구조물 계획이 취소되거나 변경되었고, 우주왕복선 비행 계획도 대폭 축소되었다. 그러나 1990년대 후반 ISS 계획은 하드웨어 완공률 80% 이상을 달성하며, 완공 일자가 크게 연기되었음에도 불구하고 완료되었다. 현재 ISS 건설은 제3단계 과정을 거쳐 추가 확장을 진행할 예정이다.

ISS 건설에는 40회 이상의 미우주왕복선 비행이 필요했는데, 이 중 33회의 비행이 완료되었다. 나머지 조립 비행은 러시아의 프로톤 로켓이나 소유스 로켓으로 이루어졌다. 또한, 미국 우주왕복선, 러시아 프로그레스 화물선, 유럽 ATV(Automated Transfer Vehicle), 일본 HTV(H-II Transfer Vehicle) 등 여러 우주선이 실험 기구, 연료, 식량을 ISS에 운반했다.

ISS는 부피 약 1,000m³, 무게 약 400,000kg, 전기 출력 약 100kW, 구조물 길이 약 108.4m, 모듈 길이 74m이며, 승무원 6명이 생활할 수 있다.

국제 우주 정거장 계획은 1980년대 초 로널드 레이건 미국 대통령의 냉전 시대 서방 국가 우주 정거장 "자유 계획"에서 시작되었다. 이 계획은 서방의 결속력을 과시하여 소련에 대항하려는 정치적 의도가 강했다. 탑승 인원은 출자 비율에 따라 정해졌지만, 미국, 유럽, 캐나다, 일본 비행사들은 각각 연중 체류할 수 있도록 계획되었다. 그러나 미국과 유럽의 재정난, 챌린저호 폭발 사고와 냉전 종식으로 인한 정치적 필요성 감소로 계획은 지지부진했다. 이후 계획은 "알파"로 변경되었고, 정거장 규모도 대폭 축소되어 미국을 포함한 탑승 인원과 각국 체류 기간이 단축되었다.

한편, 소련은 살류트에 이은 우주 정거장 미르를 통해 우주 체류를 실현하고 있었지만, 1991년 말 소련의 붕괴로 인한 혼란과 재정난으로 미르는 열화되었다. 미국은 러시아를 끌어들이기 위해 알파와 미르(미르 2) 통합 계획을 제안했지만, 러시아는 새로운 모듈 "자랴" 등을 발사하려는 의지를 보이며 ISS 계획이 시작되었다. 그러나 ISS 계획에서 러시아의 발언권이 커지면서 러시아 비행사는 항상 체류하게 되었고, 일본, 유럽, 캐나다 비행사의 체류 기간과 탑승 인원은 증가하지 않았다.

1998년 러시아가 제조한 자랴 모듈 발사를 시작으로 ISS 건설이 시작되었지만, 2003년 컬럼비아호 공중 분해 사고로 인해 건설이 일시 중단되었다. 이후 조정으로 건설 규모가 축소되어 미국과 러시아를 제외한 일본, 유럽, 캐나다 비행사의 체류 가능성은 불확실해졌다.

ISS 건설에는 조립 부품 및 작업을 위해 50회 이상의 발사가 필요했다. 이 중 39회는 우주왕복선 발사였고, 비교적 소형 부품은 프로그레스 보급선과 같은 무인 우주 보급선으로 운반되었다. 조립 완료 시점의 ISS는 부피 1,200㎥, 무게 419톤, 최대 발생 전력 110kW, 트러스 (가로 방향) 길이 108.4m, 진행 방향 길이 74m, 최대 체류 인원 6명이었다.

정거장은 여러 모듈 및 요소로 구성된다.

; 취소된 모듈 및 구성 요소

* 러시아 연구 모듈: 1기로 축소
* 도킹 보관 모듈 (DSM×2) - 러시아, 취소
* 과학 전력 플랫폼 - 러시아, 취소
* 범용 도킹 모듈 - 러시아, 취소 (다목적 실험 모듈과 통합)
* 임시 제어 모듈 - 미국, 취소 (즈베즈다 발사 성공으로 불필요)
* 미국 추진 모듈 - 미국, 취소
* 미국 거주 모듈 - 미국, 취소
* 원심 분리 환경 모듈 (CAM) - 미국, 취소
* X-38 승무원 귀환기 (CRV) - 미국, 취소 (현재는 소유스 우주선으로 대체, 향후 드래곤 2와 CST-100으로 교체 예정)

; 기타 주요 시스템

* 미국 태양 전지 패들 - S4, S6, P4, P6 트러스에 설치
* 미국 드래곤 우주선 - 무인 보급선
* 캐나다 모빌 베이스 시스템 (캐나다 암 2의 베이스 부분)
* 러시아 소유스 우주선 - 승무원 교대 및 비상 대피용, 6개월마다 교체
* 러시아 프로그레스 보급선 - 무인 보급선
* 유럽 (ESA) 유럽 보급선 (ATV) - 무인 보급선
* 일본 (JAXA) 우주정거장 보급기 (H-II Transfer Vehicle: HTV) - 무인 보급선

3. 참여 국가

1988년 9월, 미국, 일본, 유럽 정부 간 협정을 통해 국제우주정거장 개발이 시작되었다. 1998년에는 러시아, 스웨덴, 스위스를 포함한 국제 우주 정거장 협정이 체결되어 미국, 러시아, 캐나다, 일본, 유럽 우주 기구(ESA) 회원국(벨기에, 덴마크, 프랑스, 독일, 이탈리아, 네덜란드, 노르웨이, 스페인, 스웨덴, 스위스, 영국) 등 15개국이 참여하게 되었다.

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브라질 우주 기구는 미국과 양자 협정을 맺어 별도로 참여하고 있으며, 이탈리아 우주 기구는 ESA뿐만 아니라 NASA와 직접 계약하여 다목적 보급 모듈을 개발하고 있다.

중국은 2007년 ISS 참여를 시도했으나 미국의 반대로 무산되어 자체 우주 정거장인 중국 우주 정거장을 운영하고 있다. 인도 또한 ISS 참가를 희망했지만 다른 참가국들의 반대로 독자적인 우주 정거장 건설을 결정했다.

러시아는 2021년에 2025년 ISS에서 철수하고 독자적인 우주 정거장을 발사하겠다고 발표했다. 2022년 우크라이나 침공 이후 2024년 이후 철수를 표명하기도 했으나, 자체 우주 정거장 건설 지연 전망으로 2028년까지 참가를 연장하기로 결정했다.

3.1. 대한민국의 입장

2010년, 유럽 우주국(ESA)의 장-자크 도르댕 국장은 다른 4개 파트너에게 중국, 인도, 대한민국을 국제 우주 정거장(ISS) 파트너십에 초대할 것을 제안할 준비가 되었다고 밝혔다.

4. 구조

2006년 초까지 국제우주정거장(ISS) 계획은 여러 차례 변경되었다. 우주왕복선 비행 계획도 대폭 축소되었다. 그러나 1990년대 후반 ISS 계획의 80% 이상 하드웨어가 완공되었으며, 완공 일자는 연기되었지만 계획은 완료되었다. 현재 ISS 건설은 제3단계 과정을 맞이하여 추가 확장을 진행할 예정이다.

ISS는 부피 약 1,000m³, 무게 약 400,000kg, 전기 출력 약 100kW, 구조물 길이 약 108.4m, 모듈 길이 74m이며, 승무원 6명이 생활할 수 있다. ISS 건설에는 40회 이상의 미국 우주왕복선 비행이 필요했는데, 이 가운데 33회 우주왕복선 비행이 완료되었다. 다른 조립 비행은 러시아의 프로톤 로켓이나 소유스 로켓으로 이루어졌다. 또한, 미국 우주왕복선, 러시아 프로그레스 화물선, 유럽 ATV(Automated Transfer Vehicle), 일본 HTV(H-II Transfer Vehicle) 등 여러 우주선이 실험기구, 연료, 식량을 ISS에 운반한다.

ISS의 기반은 1998년 11월 20일 러시아가 제작한 자랴 모듈을 프로톤 로켓에 실어 발사하면서 마련되었다. 자랴는 추진력, 우주선 자세 제어, 통신, 전력을 제공했다. 2주 후인 1998년 12월 4일, 미국에서 제작된 유니티는 STS-88 임무에서 우주 왕복선 엔데버에 탑재되어 운송되었으며, 자랴와 연결되었다. 유니티는 정거장의 러시아 부분과 미국 부분을 연결했으며, 향후 모듈과 방문하는 우주선의 연결 포트를 제공했다.

과거 앙숙이었던 국가들이 서로 다른 대륙에서 건설한 두 모듈의 연결은 중요한 이정표였지만, 이 두 초기 모듈에는 생명 유지 시스템이 부족하여 ISS는 그 후 2년 동안 무인 상태로 유지되었다. 당시 러시아의 정거장 미르는 여전히 유인 상태였다.

전환점은 2000년 7월 즈베즈다 모듈 발사로 다가왔다. 생활 공간과 생명 유지 시스템을 갖춘 즈베즈다는 정거장에 지속적인 인간 주재를 가능하게 했다. 첫 번째 승무원인 원정 1호는 그해 11월 소유즈 TM-31을 타고 도착했다.

ISS는 이후 몇 년 동안 러시아 로켓과 우주 왕복선 모두에 의해 모듈이 배송되면서 꾸준히 성장했다.

원정 1호는 STS-92와 STS-97 임무의 우주 왕복선 비행 사이에 도착했다. 이 두 번의 비행은 각각 정거장에 통합 트러스 구조의 일부를 추가하여 정거장에 Ku 밴드 통신, USOS의 추가 질량에 필요한 추가 자세 제어 및 추가 태양 전지판을 제공했다. 그 후 2년 동안 정거장은 계속 확장되었다. 소유즈-U 로켓은 피어스 도킹 구획을 배송했다. 우주 왕복선 디스커버리, 아틀란티스, 엔데버는 미국 데스티니 실험실과 퀘스트 에어록을 정거장의 주요 로봇 팔인 캐나다 암2와 통합 트러스 구조의 몇몇 부분을 추가로 배송했다.

2003년에는 우주 왕복선 컬럼비아의 손실로 비극이 발생하여 나머지 셔틀 함대가 착륙하여 ISS 건설이 중단되었다.

조립은 2006년 아틀란티스를 통해 정거장의 두 번째 태양 전지판 세트를 배송한 STS-115의 도착으로 재개되었다. 몇 개의 트러스 세그먼트와 세 번째 세트의 어레이가 STS-116, STS-117 및 STS-118에서 배송되었다. 정거장의 전력 생산 능력의 주요 확장의 결과로, 더 많은 모듈을 수용할 수 있었고, 미국 하모니 모듈과 콜럼버스 유럽 실험실이 추가되었다. 곧 일본 키보 실험실의 처음 두 구성 요소가 뒤따랐다. 2009년 3월, STS-119는 네 번째이자 마지막 태양 전지판 세트를 설치하여 통합 트러스 구조를 완성했다. 키보의 마지막 부분은 2009년 7월 STS-127에서 배송되었고, 그 뒤를 러시아 포이스크 모듈이 따랐다. 미국 트랭퀼리티 모듈은 2010년 2월 STS-130에서 큐폴라와 함께 배송되었고, 2010년 5월에는 마지막에서 두 번째 러시아 모듈인 라스베트가 배송되었다. 라스베트는 1998년 미국 자금 지원을 받은 자랴 모듈의 러시아 프로톤 배송에 대한 대가로 STS-132에서 우주 왕복선 아틀란티스에 의해 배송되었다. USOS의 마지막 가압 모듈인 레오나르도는 2011년 2월 디스커버리의 마지막 비행인 STS-133에서 정거장으로 가져왔다.

러시아의 새로운 주요 연구 모듈인 나우카는 2021년 7월에 도킹했으며, 유럽 로봇 팔은 정거장의 러시아 모듈의 다른 부분으로 재배치할 수 있다. 러시아의 최신 추가 모듈인 프리찰 모듈은 2021년 11월에 도킹했다.

2021년 11월 현재, 정거장은 18개의 가압 모듈(에어록 포함)과 통합 트러스 구조로 구성되어 있다.

ISS 건설에는 조립 부품 및 작업을 위해 50회 이상의 발사가 필요했다. 이 발사 중 39회는 우주왕복선에 의한 발사였다. 비교적 소형 부품은 프로그레스 보급선과 같은 무인 우주 보급선에 의해 운반되었다. 조립이 완료된 시점의 ISS는 부피 1,200㎥, 무게 419t, 최대 발생 전력 110kW, 트러스 (가로 방향)의 길이 108.4m, 진행 방향의 길이 74m, 최대 체류 인원은 6명이 되었다.

기본적인 기능을 가진 모듈은 기차처럼 1열로 연결되어 있다. 선두부터 하모니, 데스티니, 유니티, 자랴, 즈베즈다, 나우카 순이다. 이 모듈 중 즈베즈다를 제외하고는 미국의 자금으로 제조되었으며, 미국이 소유권을 가지고 있지만, 자랴는 러시아에 개발, 제조, 운용을 위탁하고 있다. 즈베즈다는 러시아의 모듈이다. 일반적으로, 유니티보다 앞쪽을 "미국 측", 자랴보다 뒤쪽을 "러시아 측"이라고 부른다.

미국 측 모듈과 러시아 측 모듈은 설계가 완전히 다르다. 유니티와 자랴는 직접 결합할 수 없기 때문에, 가압 결합 어댑터(PMA-1)를 통해 연결되어 있다. 전력 및 통신도 PMA-1을 통해 연결되어 있다.

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통합 트러스 구조는 ISS의 뼈대 역할을 하는 구조물로, 태양 전지판, 방열판, 실험 장비 등을 부착하는 데 사용된다. 주요 기능은 태양 전지 패들을 비롯한 전원 장비, 라디에이터 등 폐열 시스템, 자세 제어를 위한 제어 모멘트 자이로, 안테나 등의 통신 장비의 설치 장소이다.

트러스 위에는, 선외 장비의 예비품이나, 고장으로 제거된 장비의 보관 공간도 있으며, 이것을 선외 실험에 이용할 수도 있다. 그러나, 폐열용 냉매를 공급할 수는 없기 때문에, 소형 실험에만 사용된다(예외적으로 AMS-02는 대형이지만, 독자적인 열 제어계를 가지고 있다). 본격적인 선외 실험 장치나 우주 관측 장치를 설치할 수 있는 것은, 일본의 키보 선외 실험 플랫폼뿐이다. 또한, 유럽의 콜럼버스에도, 소형 실험 장치를 설치하는 기능이 설치되어 있지만, 키보보다는 간이하다.

아래 도표는 우주 정거장의 주요 시설을 나타낸다. 파란 부분은 여압 구역으로 승무원이 우주복 없이 갈 수 있다. 빨간 부분은 비여압 상부 구조이며, 하얀 부분은 예정된 구역, 회색 부분은 없어진 구역이다. 기타 비여압 구역은 노란 구역이다. 유니티 노드는 데스티니 연구실과 직결되어있다.

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4.1. 가압 모듈

국제우주정거장(ISS)은 여러 개의 모듈을 결합하여 만들어진 복합 구조물로, 각 모듈은 특정한 기능을 수행하며 우주 비행사들의 생활 및 연구 공간을 제공한다. 이 섹션에서는 가압 모듈에 대해 다룬다. 가압 모듈은 우주 비행사들이 우주복 없이도 활동할 수 있도록 지구와 유사한 환경(기압, 온도, 습도 등)을 유지하는 공간이다.

ISS의 가압 모듈은 크게 미국 측과 러시아 측으로 나눌 수 있으며, 각 모듈은 다음과 같다.

* 미국 측:
* 유니티 (노드 1): 다른 모듈들을 연결하는 통로 역할. PMA-1 & PMA-2를 통해 러시아 측 모듈과 연결.
* 데스티니: 미국의 주요 실험실.
* 퀘스트: 우주 유영을 위한 에어록.
* 트랭퀼리티 (노드 3): 큐폴라와 연결.
* 하모니 (노드 2): 콜럼버스 유럽 실험실과 키보 일본 실험실을 연결.
* 레오나르도: 다목적 보급 모듈.
* 비숍: 에어록
* BEAM: 거주실

* 러시아 측:
* 자랴: 초기 ISS의 기본 기능(추진, 자세 제어, 통신, 전력) 제공.
* 즈베즈다: 우주 비행사들의 생활 공간 및 생명 유지 시스템 제공.
* 포이스크: 에어록.
* 라스베트: 도킹 시설.
* 나우카: 실험실용 모듈.
* 프리찰: 도킹 시설

이 모듈들은 2001년 2월 7일에 발사된 데스티니 (US Laboratory), 2001년 7월 12일에 발사된 퀘스트 (Joint Airlock) 등과 같이 대부분 우주 왕복선에 의해 운송되었으며, 이후 우주 비행사가 로봇 팔을 사용하여 원격으로 설치하거나 우주 유영 중에 설치하였다.
1998년 11월 20일에 발사된 자랴, 1998년 12월 4일에 발사된 유니티, PMA-1 & PMA-2, 2000년 7월 12일에 발사된 즈베즈다와 같이 러시아 부분의 모듈은 자율적으로 발사되어 도킹되었다.

4.2. 비가압 요소

국제우주정거장(ISS)의 비가압 요소는 승무원이 우주복 없이 활동할 수 없는 공간이다. 주로 구조물을 지지하거나, 태양 전지판, 로봇 팔 등을 포함한다.

ISS의 비가압 요소는 다음과 같다.

* 즈베즈다의 태양 전지판
* 피어스: 에어록
* 포이스크: 에어록
* 라스베트의 ERA 휴대 작업대
* 나우카의 태양 전지판, 실험 에어록
* 유럽 로봇 팔
* 프리찰
* 자랴의 태양 전지판 (접힘)
* 태양 전지판
* iROSA
* ELC 2, AMS
* Z1 트러스
* ELC 3
* ELC 4, ESP 3
* ELC 1
* 캐나드암2: 로봇 팔
* 덱스터: 로봇 팔
* ESP-1
* 키보의 외부 플랫폼, 로봇 팔
* IDA 2, IDA 3: 도킹 어댑터
* PMA 2, PMA 3: 도킹 시설
* 액시엄 모듈
* 통합 트러스 구조
* S5/6, S3/S4, S1, S0, P1, P3/P4, P5/6 트러스
* 방열기

4.3. 로봇 팔 및 화물 크레인

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캐나다암2는 국제우주정거장(ISS)의 주요 로봇 팔이다. 캐나다 우주국(CSA)이 개발했으며, 정식 명칭은 우주정거장 모바일 서비스 시스템(Mobile Servicing System, MSS)이다.

캐나다암2는 다음과 같은 주요 역할을 수행한다.

* 모듈 및 장비 조작: ISS 외부에서 모듈, 장비, 보급품 등을 이동하고 설치한다.
* 우주비행사 지원: 우주 유영 중인 우주비행사를 지원하고, 필요한 도구나 장비를 제공한다.
* 우주선 도킹 지원: 우주왕복선이나 다른 우주선이 ISS에 도킹할 때, 우주선을 잡아서 도킹 포트에 연결한다.

캐나다암2는 길이 17.6m, 무게 1,800kg이며, 7개의 관절을 가지고 있어 사람의 팔처럼 자유롭게 움직일 수 있다. 최대 116톤의 화물을 다룰 수 있다.

덱스터는 캐나다암2의 끝에 부착되어 사용되는 특수 목적 정밀 조작 로봇(Special Purpose Dexterous Manipulator, SPDM)이다. 덱스터는 두 개의 작은 팔을 가지고 있으며, 캐나다암2가 하기 어려운 섬세한 작업을 수행한다. 예를 들어, ISS 외부 장비의 수리나 교체, 과학 실험 장비 설치 등을 담당한다.

유럽 로봇 팔(ERA)은 러시아의 나우카 모듈에 설치되어 있으며, 주로 러시아 부분의 유지 보수 및 실험 지원을 담당한다. 나우카 모듈에 장착되어 2021년 7월에 발사되었다. 유럽 로봇 팔은 정거장의 러시아 모듈의 다른 부분으로 재배치할 수 있다.

키보 로봇 팔은 일본의 키보 모듈에 부착되어 있으며, 주로 키보 모듈의 외부 실험 플랫폼에서 실험 장비를 조작하는 데 사용된다.

5. 운영 시스템

국제우주정거장(ISS)은 여러 모듈과 요소로 구성되어 있으며, 각 모듈은 특정 기능을 수행한다. 이러한 모듈들은 1998년부터 순차적으로 발사되어 우주에서 조립되었다.

ISS 건설에는 50회 이상의 발사가 필요했으며, 이 중 39회는 우주왕복선이 담당했다. 비교적 작은 부품은 프로그레스 보급선과 같은 무인 우주 보급선으로 운반되었다. 조립 완료 시점의 ISS는 부피 1,200 입방 미터, 무게 419톤, 최대 발생 전력 110킬로와트, 트러스 길이 108.4미터, 진행 방향 길이 74미터, 최대 체류 인원 6명 규모였다.

기본 기능을 가진 모듈은 기차처럼 1열로 연결되어 있다. 선두부터 하모니, 데스티니, 유니티, 자르야, 즈베즈다, 나우카 순이다. 즈베즈다를 제외한 모듈은 미국 자금으로 제조되었으며, 미국이 소유권을 가지고 있다. 자르야는 러시아에 개발, 제조, 운용을 위탁하고 있다. 즈베즈다는 러시아 모듈이다. 일반적으로 유니티보다 앞쪽을 "미국 측", 자르야보다 뒤쪽을 "러시아 측"이라고 부른다.

미국 측 모듈과 러시아 측 모듈은 설계가 완전히 다르다. 유니티와 자르야는 직접 결합할 수 없기 때문에, 가압 결합 어댑터(PMA-1)를 통해 연결되어 있다. 전력 및 통신도 PMA-1을 통해 연결된다.

주요 모듈 및 구성 요소 (발사 순서):



유니티(노드 1)는 ISS의 미국이 제작한 최초의 구성 요소이다. 러시아와 미국 세그먼트 사이의 연결 역할을 하는 원통형 모듈로, 추가 모듈 부착을 위한 6개의 공통 결합 메커니즘 위치(전방, 후방, 좌현, 우현, 천정, 바닥)를 가진다. 지름 4.57m, 길이 5.47m인 유니티는 보잉사가 NASA를 위해 앨라배마 주 헌츠빌에 있는 마셜 우주 비행 센터에서 강철로 제작했다. 유니티는 ISS 미국 세그먼트의 구조적 기반을 형성하는 3개의 연결 노드(유니티, 하모니, 트랭퀼리티) 중 첫 번째였다.

ISS의 자세(방향)는 두 가지 방식(추진식과 비추진식)으로 유지된다.

* 비추진식: Z1 트러스에 설치된 미국의 [제어 모멘텀 자이로(CMG)](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%88%B6%E5%BE%A1%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%A1%E3%83%B3%E3%83%88%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%82%A4%E3%83%AD) 4기를 사용하여 ISS를 올바른 방향으로 유지한다.
* 추진식: CMG 시스템이 포화되어 ISS 자세 제어가 불가능한 경우, 러시아의 자세 제어 시스템이 자동으로 [추력기](https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B6%94%EB%A0%A5%EA%B8%B0)를 분사하여 CMG 포화를 해소하고, CMG를 사용할 수 없는 기간 동안 ISS 자세 제어를 담당한다.

우주왕복선궤도선이 ISS에 도킹하고 있을 때는 주로 궤도선의 추력기(와 CMG)가 자세 제어에 사용되었다.

5.1. 생명 유지 시스템

국제우주정거장(ISS)의 환경 제어 및 생명 유지 시스템(ECLSS)은 기압, 산소 및 이산화탄소 농도, 물, 화재 진압 등 여러 요소를 제어한다.

생명 유지와 관련하여 가장 중요한 것은 ISS 내의 공기이다. 산소 공급은 러시아의 엘렉트론과 미국의 OGS(Oxygen Generation System, 산소 발생 시스템)에서 이루어진다. 물을 전기 분해하여 산소를 생성하는 엘렉트론이나 OGS가 고장 나거나, 우주 비행사가 늘어나면 "비카 산소 발생기(캔들)"라고 불리는 SFOG(Solid Fuel Oxygen Generator, 고체 연료 산소 발생 장치)를 사용한다. 이러한 장치 외에도 러시아의 프로그레스와 ESA의 ATV를 통해 산소와 공기가 운반된다. 2015년 초 ATV가 퇴역했기 때문에, 2014년 10월부터는 상업 보급선에서도 운반할 수 있는 NORS (Nitrogen/Oxygen Recharge System, 질소/산소 재충전 시스템)가 이용되고 있다. 이산화탄소 제거는 제올라이트에 흡착시킨 후 선외로 방출하여 재생하는 러시아의 "보즈도크"(Vozdoch)와 미국의 "시드라"(CDRA)로 이루어진다. 또한, 우주 비행사가 늘어나거나 장비 고장 시에는 수산화리튬이 들어있는 캔에 기지 내 공기를 통과시켜 이산화탄소를 제거하는 예비 장치도 사용할 수 있다.

승무원이 배출하거나 사용한 물, 장치에서 유래한 물 등 물의 수집과 재생 처리도 중요하다. 물은 러시아의 "에스엘베이커"(SRVK)로 기지의 공기 중 습기를 응결시켜 회수해왔고, 우주 왕복선의 연료 전지가 생성하는 물(최대 11kg/시간)을 더해도 음용수나 산소 발생 장치용으로 부족한 부분은 지상에서 보급되었다. 이를 개선하기 위해 STS-126에서 운반된 미국의 물 재생 시스템(Water Recovery System, WRS)은 소변에서도 물을 재생하여, 지상에서의 물 보급을 거의 필요로 하지 않게 되었다. 유해 물질과 냄새 제거를 위해 활성탄 필터를 사용하며, 러시아의 BMP와 미국의 TCCS가 사용되고 있다. 2019년에는 JAXA와 구리타 공업이 개발한 물 처리 장치가 ISS에 운반되어 시험 운용되었다.

화장실은 러시아 측 모듈 "즈베즈다"와 미국 측 모듈 "트랭퀼리티"에 각각 있지만, 모두 러시아제이다. 2019년에는 둘 다 고장난 적도 있다. 2020년에는 NASA가 새로 개발한 소형 화장실이 ISS에 운반되어 시험 운용에 들어갔다.

5.2. 전력 및 열 제어

국제우주정거장(ISS)의 전력원은 태양광을 전기로 변환하는 태양 전지이다. 2000년 11월 30일 STS-97 비행 이전에는 자랴와 즈베즈다에 장착된 러시아 태양 전지가 유일한 전원이었다. ISS의 러시아 부분은 우주 왕복선과 동일한 28볼트 직류 전력을 사용한다. ISS의 다른 부분에는 트러스에 설치된 태양 전지로부터 130~180볼트의 직류 전력이 공급된다. 전력은 직류 160볼트로 안정화되어 분배되며, 사용자가 필요로 하는 124볼트 직류로 변환된다. 전력은 변환기를 통해 ISS의 미러 세그먼트로 분배된다. 러시아의 과학 전력 플랫폼이 취소되고, 러시아 구획도 미국이 설치한 태양 전지의 전력 공급에 의존하게 되어 이 전력 분배 기구는 중요하다.

ISS의 미국 구획에서는 고압(130-160볼트) 배전을 통해 전류를 작게 하여 전선을 더 가늘게 할 수 있었고, 경량화를 달성했다.

태양 전지 패들은 태양 에너지를 최대화하기 위해 항상 태양을 추적한다. 패들의 면적은 375제곱미터, 길이는 58미터이다. 완전히 완성된 구성에서 태양 전지 패들은 S3와 P3 트러스에 장착된 알파 짐벌(SARJ)을 궤도 1주회에 맞춰 1회전시킴으로써 태양을 추적한다. 베타 짐벌(BGA)은 궤도면과 태양의 각도에 맞춰 각도를 조정하며, 이 알파축과 베타축의 2축 움직임을 조합하여 발전 전력을 최적화한다(발전 전력이 너무 많은 경우도 각도를 조절하여 대처). 미국 세그먼트 태양 전지의 최대 발전 전력은 약 120kW이다.

주요 트러스 구조가 발사될 때까지 패들은 최종 설치 위치와 수직인 위치에 있던 P6 트러스에만 설치되어 있었다. 이 구성에서는 태양 추적에 베타 짐벌밖에 사용할 수 없었다. "밤의 글라이더" 모드는 야간에 쓸모없는 태양 전지 패들을 진행 방향으로 수평으로 맞춰 조정함으로써 공기 저항을 줄이고, 고도 저하를 억제할 수 있었다.
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태양 전지가 발전한 전력은 트러스 내 충전지에 저장된 후 공급된다. 당초에는 니켈 수소 충전지 48기가 사용되었지만 노후화가 두드러져 2016년부터 GS 유아사제 리튬 이온 2차 전지 24기로 교체되었다. 교체용 충전지는 모두 일본의 우주 스테이션 보급기 (HTV)를 통해 한 번에 6기씩 수송하여, 2020년 7월에 교체를 완료했다.

ISS의 자세(방향)는 두 가지 메커니즘(추진식과 비추진식)으로 유지된다. 일반적으로는 Z1 트러스에 설치된 미국의 [제어 모멘텀 자이로(CMG)](https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%88%B6%E5%BE%A1%E3%83%A2%E3%83%BC%E3%83%A1%E3%83%B3%E3%83%88%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%82%A4%E3%83%AD) 4기를 사용하여 ISS를 올바른 방향, 즉 데스티니를 유니티의 전방에, P(포트 측) 트러스를 좌현 측에, 피어스를 지구 쪽(아래쪽)으로 향하게 한다. CMG 시스템이 포화되면 ISS의 자세를 제어할 수 없게 되므로, 러시아의 자세 제어 시스템이 자동으로 [추력기](https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B6%94%EB%A0%A5%EA%B8%B0)를 분사하여 CMG의 포화를 해소할 수 있도록 제어하며, CMG를 사용할 수 없는 기간 동안 ISS의 자세 제어도 담당한다. 우주왕복선궤도선이 ISS에 도킹하고 있을 때는 주로 궤도선의 추력기(와 CMG)가 자세 제어에 사용되었다.

5.3. 통신 및 컴퓨터

국제우주정거장(ISS)은 전 세계 아마추어 무선사(햄)들과 햄 통신을 지원한다. 햄들은 보통 5W 출력의 휴대용 무전기로 ISS와 교신하며, 평일 0900UTC, 1200UTC, 1900UTC, 주말(토요일 1200UTC ~ 일요일 1900UTC)에 우주인과 교신할 수 있다. 교신 주파수는 수신 145.800Mhz, 송신(ITU Region 2(미국) 및 Region 3(한국)) 144.490Mhz이다. ISS가 근처를 지나가는 시간대에만 교신이 가능하며, 이는 인터넷 궤도 계산 사이트에서 확인할 수 있다.

2008년, 한국 최초 우주인 이소연이 한국인들과 햄 교신을 진행했다.

5.4. 탐사 및 과학 연구

국제 우주 정거장(ISS)은 원래 달, 화성, 소행성 탐사 임무를 위한 전초 기지이자, 실험실, 관측소, 공장으로 활용될 계획이었다. 그러나 NASA와 로스코스모스 간의 초기 양해 각서에 명시된 모든 목적이 실현되지는 않았다. 2010년 미국 국가 우주 정책에 따라 ISS는 상업적, 외교적, 교육적 목적을 수행하는 추가적인 역할을 부여받았다.

ISS는 과학 연구를 위한 플랫폼을 제공하며, 전력, 데이터, 냉각 및 승무원 지원을 통해 실험을 돕는다. 소형 무인 우주선도 실험 플랫폼을 제공하지만, ISS는 장기간 연구 환경과 인간 연구자의 접근성을 제공한다는 장점이 있다.

ISS에서는 우주 생물학, 천문학, 물리 과학, 재료 과학, 우주 기상, 기상학, 인간 연구 ( 우주 의학, 생명 과학 포함) 등 다양한 분야의 연구가 진행된다. 지구의 과학자들은 ISS의 데이터에 접근하여 실험을 수정하거나 제안할 수 있으며, 필요한 경우 정기 보급선을 통해 새로운 장비를 발사할 수 있다. 승무원은 6명씩 몇 달간 원정을 수행하며 주당 약 160인시의 노동력을 제공하지만, 상당 시간은 정거장 유지 보수에 할애된다.

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ISS의 주요 실험 중 하나는 알파 자기 스펙트럼 미터(AMS)로, 암흑 물질을 탐지하고 우주에 대한 근본적인 질문에 답하는 것을 목표로 한다. NASA는 AMS가 허블 우주 망원경만큼 중요하다고 평가한다. AMS는 전력 및 대역폭 요구 사항 때문에 자유 비행 위성 플랫폼에 수용하기 어려웠을 것이다. 2013년 4월 3일, 과학자들은 AMS가 암흑 물질의 징후를 감지했을 가능성을 보고했다.

우주 환경은 생명체에게 가혹하다. 강렬한 방사선( 태양풍의 양성자, 기타 아원자 하전 입자, 우주선 포함), 고진공, 극심한 온도, 미세 중력 등이 특징이다. 극호성 생물, 완보동물 같은 일부 생명체는 건조를 통해 이러한 환경에서 생존할 수 있다.

의학 연구는 장기간 우주 노출이 인체에 미치는 영향( 근육 위축, 뼈 손실, 체액 이동 등)을 연구하여 유인 우주 비행과 우주 식민지화 가능성을 판단하는 데 사용된다. 2006년 연구는 장기간 우주 비행 후 골절 및 운동 문제 위험을 시사했다.

국립 우주 생물 의학 연구소(NSBRI)는 ISS에서 의학 연구를 수행한다. 미세 중력에서의 고급 진단 초음파 연구는 원격 전문가 지도하에 우주 비행사가 초음파 검사를 수행하여 우주에서의 의료 상태 진단 및 치료를 연구한다. 이 연구는 지구상의 응급 및 농촌 진료 상황에도 적용될 수 있다.

2020년 8월, 과학자들은 박테리아, 특히 방사선 저항성 황색구균이 ISS에서 3년간 생존했다는 연구 결과를 발표했다. 이는 범종설( 생명체가 우주 먼지, 운석, 소행성, 혜성, 행성체, 오염된 우주선 등을 통해 우주에 존재한다는 가설)을 뒷받침한다.

2011년 미국 궤도 세그먼트 완료 후, ISS에서의 지구 원격 감지, 천문학, 심우주 연구가 증가했다. ISS는 지구 대기의 에어로졸, 오존, 번개, 산화물, 우주의 태양, 우주선, 우주 먼지, 반물질, 암흑 물질을 조사했다. ISS 기반 지구 관측 실험에는 궤도 탄소 관측소 3, ISS-RapidScat, ECOSTRESS, 글로벌 생태계 역학 조사, 구름 에어로졸 수송 시스템이 있다. ISS 기반 천문대 및 실험에는 SOLAR (ISS), 중성자별 내부 구조 탐사기, 열량 측정 전자 망원경, 전천 X선 영상 모니터(MAXI), 알파 자기 스펙트럼 미터가 포함된다.

ISS 고도의 중력은 지구 표면의 약 90%이지만, 궤도상의 물체는 지속적인 자유 낙하 상태로 무중력 상태를 경험한다. 이 무중력 상태는 잔류 대기 항력, 기계 시스템 및 승무원 움직임으로 인한 진동, 자세 제어 자이로스코프 작동, 자세/궤도 변경을 위한 로켓 엔진 점화, 중력 기울기 안정화( 조석력 효과)에 의해 방해받는다.

연구자들은 ISS의 무중력 환경이 식물과 동물의 진화, 발달, 성장, 내부 과정에 미치는 영향을 조사한다. NASA는 3차원 인간 유사 조직 성장과 우주에서 형성되는 특이 단백질 결정에 대한 미세 중력 영향을 연구한다.

미세 중력 환경에서 유체 물리학 연구는 유체 거동 모델을 개선하고, 지구에서 섞이지 않는 유체를 연구하며, 낮은 중력과 온도에서 느려지는 반응을 통해 초전도 현상 이해를 돕는다.

재료 과학 연구는 ISS의 중요 연구 활동으로, 지구 기술 개선을 통한 경제적 이점을 목표로 한다. 낮은 중력이 연소 효율, 배출, 오염 물질 제어에 미치는 영향도 연구하여 에너지 생산 지식을 향상시키고 경제적, 환경적 이점을 가져온다.

6. 임무 및 활동

국제우주정거장(ISS) 건설에는 조립 부품 및 작업을 위해 50회 이상의 발사가 필요했다. 이 발사 중 39회는 우주왕복선에 의한 발사였다. 비교적 소형 부품은 프로그레스 보급선과 같은 무인 우주 보급선에 의해 운반되었다.

정거장은 여러 모듈 및 요소로 구성된다. 기본적인 기능을 가진 모듈은 기차처럼 1열로 연결되어 있다. 선두부터 하모니, 데스티니, 유니티, 자랴, 즈베즈다, 나우카 순이다. 이 모듈 중 즈베즈다를 제외하고는 미국이 자금을 지원하여 제조했으며, 미국이 소유권을 가지고 있지만, 자랴는 러시아에 개발, 제조, 운용을 위탁하고 있다. 즈베즈다는 러시아의 모듈이다. 일반적으로 유니티보다 앞쪽을 "미국 측", 자르야보다 뒤쪽을 "러시아 측"이라고 부른다.

미국 측 모듈과 러시아 측 모듈은 설계가 완전히 다르다. 유니티와 자랴는 직접 결합할 수 없기 때문에, 가압 결합 어댑터(PMA-1)를 통해 연결되어 있다. 전력 및 통신도 PMA-1을 통해 연결되어 있다.

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국제우주정거장(ISS)을 방문하는 우주선은 다음과 같다.

* 우주왕복선 - 보급, 조립, 승무원 교체 등을 위해 비행했다. 2011년 7월에 퇴역했다.
* 소유즈 - 승무원 교체와 비상탈출에 사용된다. 6개월마다 교체된다.
* 프로그레스 - 무인 우주선으로 보급에 사용된다.
* ESA의 ATV - 무인 보급선으로 2008년 3월 9일 아리안 5 로켓에 의해 최초로 발사되었다. 2015년까지 운용되었다.
* JAXA의 HTV - 무인 보급선으로 키보 모듈에 보급하는 데 사용된다. 2009년 9월 H-IIB 로켓에 의해 최초로 발사되었다. 2020년까지 운용되었다.
* 드래곤 - 스페이스X의 상업용 궤도수송 서비스이다. 2020년 4월 운용을 종료하고 드래곤 2로 이행했다.
* 시그너스 - NASA의 COTS 계획으로 개발된 민간 무인 우주 보급선이다. 2013년 9월에 처음으로 ISS와의 도킹에 성공했다.
* CST-100 - 보잉사가 개발하는 유인 우주선이다.
* 드림 체이서 - 시에라 네바다 코퍼레이션 사가 개발하는 무인 보급기이다.

2003년 2월 1일, 컬럼비아가 대기권 재진입 후 공중 분해되는 사고가 발생하여, ISS의 조립 작업은 일시 중단되었다. 2005년 7월 26일, 디스커버리(STS-114)의 발사로 ISS 조립이 재개되었다.

2008년에는 ESA가 유럽 보급선(ATV)의 운용을 시작했고, 2009년에는 JAXA가 우주정거장 보급기(HTV)의 운용을 시작했다. 2010년, NASA는 우주왕복선을 퇴역시키기로 결정했다.

6.1. 승무원 활동

무중력 상태에서의 생활은 근육 위축, 골감소증, 체액 재분배, 심혈관 약화, 적혈구 생성 감소, 균형 장애, 면역 체계 약화 등을 유발한다. ISS 우주 비행사들은 비행선의 입출항과 같은 임무로 인해 수면 부족을 겪기도 한다. 이러한 신체 약화를 막기 위해 우주 정거장에는 트레드밀과 aRED 같은 운동 기구가 설치되어 있으며, 우주 비행사들은 하루 최소 2시간씩 운동한다.

ISS에서는 국립 우주 생물 의학 연구소(NSBRI)를 중심으로 장기간 우주 노출이 인체에 미치는 영향(근육 위축, 뼈 손실, 체액 이동 등)에 대한 의학 연구가 진행된다. 이러한 연구는 장기 유인 우주 비행과 우주 식민지화의 가능성을 판단하는 데 중요한 자료로 활용된다. 특히, 원격 전문가의 지도하에 우주 비행사가 초음파 검사를 수행하는 미세 중력에서의 고급 진단 초음파 연구는 우주뿐만 아니라 지구에서도 응급 상황이나 의료 접근성이 낮은 지역에서 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

2020년 8월에는 방사선 저항성 황색구균 박테리아가 ISS에서 3년간 생존했다는 연구 결과가 발표되었다. 이는 생명체가 우주 먼지, 운석, 소행성, 혜성 등을 통해 우주 전체에 퍼져 존재할 수 있다는 범종설 가설을 뒷받침하는 증거로 제시되었다.

ISS 체류 정식 승무원은 정부 간 협정 체결국으로 제한되지만, 러시아는 예외적으로 민간인과 상업 계약을 맺고 우주 비행 관계자를 ISS에 체류시키고 있다.

6.2. 우주선 방문

모든 러시아 우주선과 자체 추진 모듈은 200킬로미터 이상 떨어진 곳에서 Kurs 레이더 도킹 시스템을 이용하여 사람의 개입 없이 우주정거장에 랑데부하여 도킹할 수 있다. 유럽 ATV는 항성센서와 위성위치확인시스템(GPS)을 이용해 도킹 경로를 결정한다. 거리가 가까워지면 우주선은 즈베즈다와 Kurs 시스템을 광학적으로 인식하기 위해 레이저 장비를 사용한다. 승무원은 이 과정을 감독하지만 비상시 중단 명령을 보내는 것 외에 개입하지 않는다. 프로그레스 우주선과 ATV 보급선은 ISS에 6개월 동안 머물 수 있어, 승무원이 물품과 쓰레기를 싣고 내릴 때 많은 시간을 확보할 수 있다. 초기 정거장 프로그램에서 러시아인들은 승무원이 중단하거나 감시하는 자동화한 도킹 방법을 추구했다. 비록 초기 개발 비용은 많이 들었을지라도, 시스템은 반복 운영 시 상당한 이익을 제공하도록 표준화되어 매우 신뢰할 수 있게 되었다. 또한 자동화한 도킹 방법은 승무원들이 도착하기 전에 다른 지역을 도는 모듈과 조립을 가능하게 했다.

승무원 교체에 사용되는 소유즈 우주선은 추가로 긴급 대피를 위한 구명보트 역할을 한다. 6개월마다 교체하고, 컬럼비아 재난 후에 국제우주정거장에서 고립된 선원들을 돌려보내기 위해 사용했다.

2007년 기준으로 유도, 항법, 조종, 추진을 담당하는 핵심적인 ISS 모듈은 러시아의 즈베즈다 서비스 모듈과 프로그레스 우주선이다. 미래에는 ESA의 ATV도 이 역할을 함께 할 것이다.

ISS는 고도 유지, 우주 쓰레기 회피, 고도 조정을 위해 매년 평균 7000kg의 추진제(propellant)를 필요로 한다. 2014년경에는 105000kg의 추진체가 매년 필요할 것이다. 7000kg의 추진제를 보급하기 위해서는 여러 번의 화물 공급 우주선의 발사가 필요하다. 현재는 프로그레스 우주선을 매년 6회 발사하여 이를 충당한다.

프로그레스 M 화물우주선은 1100kg, 프로그레스 M1 화물우주선은 1950kg, 유럽 우주국의 ATV는 4000kg, 미국의 Interim Control Module은 5000kg의 연료(fuel)를 탑재한다.

미국의 우주왕복선은 232kg의 연료를 ISS의 추진을 위해 사용할 수 있고, 특별히 ISS 추진을 위한 임무를 수행하는 경우 1626kg의 reboost fuel이 가능하다.

자랴 모듈의 FGB는 5500kg, 즈베즈다 모듈은 860kg의 연료를 탑재한다. 그러나 이 두 모듈의 추진기는 예비용으로, ISS의 수명이 다하는 경우 마지막으로 사용하게 된다.

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국제우주정거장(ISS)을 방문하는 우주선은 다음과 같다.

* 우주왕복선 - 보급, 조립, 승무원 교체 등을 위해 비행했다. 2011년 7월에 퇴역했다.
* 소유즈 - 승무원 교체와 비상탈출에 사용된다. 6개월마다 교체된다.
* 프로그레스 - 무인우주선으로 보급에 사용된다. 2007년 기준으로 매년 6회 발사되어 연료를 공급한다.
* ESA의 ATV - 무인 보급선으로 2008년 3월 9일 아리안 5 로켓에 의해 최초로 발사되었다. 2015년까지 운용되었다.
* JAXA의 HTV - 무인 보급선으로 키보 모듈에 보급하는 데 사용된다. 2009년 9월 H-IIB 로켓에 의해 최초로 발사되었다. 2020년까지 운용되었다.
* 드래곤 - 스페이스X의 상업용 궤도수송 서비스이다. 2020년 4월 운용을 종료하고 드래곤 2로 이행했다.
* 시그너스 - NASA의 COTS 계획으로 개발된 민간 무인 우주 보급선이다. 2013년 9월에 처음으로 ISS와의 도킹에 성공했다.
* 오리온 - NASA가 개발 중인 유인 우주선으로, 2014년 운용 개시를 목표로 했으나 컨스텔레이션 계획 중단으로 변경되었다.
* 오리올 - 러시아가 개발 중인 소유즈 대체 유인 우주선이다.
* HTV-X - JAXA가 개발 중인 우주선으로, 2022년 2월 현재 개발이 미정이다.
* CST-100 - 보잉사가 개발하는 유인 우주선이다.
* 드림 체이서 - 시에라 네바다 코퍼레이션 사가 개발하는 무인 보급기이다.

과거에 계획되었던 우주선:

* 클리퍼 - 러시아 우주 왕복선으로, 승무원 교체와 보급 수송에 쓰일 예정이었으나 취소되었다.
* CEV(Crew Exploration Vehicle) - 승무원 교체와 보급 수송에 쓰일 예정이었으나 취소되었다.
* CSTS - 소유스 파생형으로, 유럽-러시아 합작개발 우주선이었으나 취소되었다.

우주왕복선의 보급 방법 (2011년 7월 퇴역):

1. 우주왕복선 선내에 보급품을 탑재하여 도킹 장치를 통해 운반: 통로가 좁고 수송력이 작지만 보조적으로 사용되었다.
2. 페이로드 베이에 스페이스 허브 수송 모듈 탑재: 선내보다 많은 보급품 탑재가 가능했지만 큰 물품 수송은 불가능하여 MPLM 도입 후 사용되지 않았다.
3. 페이로드 베이에 다목적 보급 모듈(MPLM) 탑재: 유니티 또는 하모니에 직접 결합하여 대형 기재 수송이 가능했다.
4. 페이로드 베이 내에 노출된 형태로 수송: ISS 외부에 설치하는 부품 교체 시 사용되었다.

7. 임무 종료 및 미래 계획

미국 항공우주국(NASA)은 국제우주정거장(ISS)의 운용을 2030년까지로 예정하고 있으며, 추가 연장 없이 운용 종료 후 폐기할 계획을 구체적으로 검토하기 시작했다.

ISS의 수명이 다하면 폐기용 우주선(USDV)으로 견인해 지구 대기권에 진입시켜 소각 처분할 계획이다. 2024년 7월에는 스페이스X(SpaceX)와 공동으로 USDV를 개발할 방침을 밝혔다. ISS를 완전히 소각하기는 어렵기 때문에, 잔존 부품은 남태평양에 낙하하도록 제어할 예정이다.

과거에 다음과 같은 모듈들이 취소되거나 대체되었다.
* 원심 거주 모듈
* 러시아 연구 모듈
* 범용 도킹 모듈
* 도킹 및 적재 모듈
* 거주 모듈
* 승무원 귀환선
* 중간 조종 모듈
* ISS 추진 모듈
* 사이언스 파워 플랫폼

7.1. NASA의 폐기 계획

미국 항공우주국(NASA)은 국제우주정거장(ISS)의 운용을 2030년까지로 예정하고 있으며, 추가 연장 없이 운용 종료 후 폐기할 계획을 구체적으로 검토하기 시작했다.

NASA의 계획에 따르면, ISS를 폐기용 우주선(USDV)에 견인하여 지구 대기권에 진입시켜 소각 처분할 예정이다. 2024년 7월에는 스페이스X(SpaceX)와 공동으로 USDV를 개발할 방침을 밝혔다. USDV는 스페이스X의 드래곤 2(Dragon 2)를 기반으로 하지만, 약 450톤에 달하는 ISS를 견인하기 위해 추력은 4배, 추진제는 6배로 강화된다. USDV 개발비는 최대 843이며, 궤도 이탈부터 폐기까지 약 2년이 걸릴 것으로 예상된다. ISS를 완전히 소각하는 것은 어려워 일부는 지표면에 낙하할 것으로 예상되므로, 잔존 부품은 남태평양에 낙하하도록 제어할 것이다.

7.2. 민간 우주 정거장 개발

Commercial Crew Development^영어 (CCDev)에 기반하여 스페이스X가 개발한 유인 우주선 크루 드래곤은 초기형 드래곤과 마찬가지로 팰컨 9에 의해 발사되며, 2019년 3월에 무인 상태로 국제우주정거장(ISS) 도킹에 성공하고, 2020년 5월에 유인 도킹에도 성공했다.

7.3. 대한민국 우주 개발 방향 (중도진보적 관점)

이전 답변에서 이미 지적했듯이, 주어진 원본 소스는 "대한민국 우주 개발 방향 (중도진보적 관점)"이라는 섹션 제목과 전혀 관련이 없습니다. 원본 소스는 국제우주정거장의 '레오나르도' 모듈에 대한 내용만을 담고 있습니다. 따라서 섹션 제목에 맞는 내용을 생성할 수 없으므로, 원본 소스 내용을 그대로 유지하는 것 외에는 다른 수정이 불가능합니다.