国际空间站
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.jpg) 2021年SpaceX载人2号任务中拍摄的国际空间站 | |
  国际空间站臂章 | |
| 空间站信息 | |
|---|---|
| COSPAR ID | 1998-067A |
| SATCAT no. | 25544 |
| 呼号 | Alpha、Station |
| 成员数量 | 长期考察：72 目前：7 联盟MS-26、载人9号) 指令长：苏妮塔·威廉斯 |
| 发射日期 | 1998年11月20日 |
| 发射台 | |
| 质量 | 419,725千克（925,335磅） |
| 长度 | 73米（239.4英尺） |
| 宽度 | 109.0米（357.5英尺） |
| 加压体积 | 915.6 立方米（32,333立方英尺） |
| 大气压力 | 101.3千帕 氧气 21% 氮气 79% |
| 远地点 | 421公里平均海拔 |
| 近地点 | 417公里平均海拔 |
| 轨道倾角 | 51.6度 |
| 平均速度 | 7660米/秒 （27,600公里/小时） |
| 轨道周期 | 92.68分钟 |
| 在轨天数 | 9528 （12月21日） |
| 有人天数 | 8817 （12月21日） |
| 轨道数目 | 149557 （12月21日） |
| 轨道衰减 | 2公里/月 |
| 资料日期： 2010年5月23日 （除非另外注释） 参考资料： [1][2][3] | |
| 配置图 | |
 国际空间站装配状况 （至2022年12月） | |
国际空间站（法语：Station spatiale internationale，缩写为SSI；英语：International Space Station，缩写为ISS；俄语：Междунаро́дная косми́ческая ста́нция，缩写为МКС），是一个在近地轨道上运行的科研设施，是人类目前在轨的两个空间站之一，亦是人类历史上第九个载人空间站。国际空间站分为两个部分：俄罗斯轨道段（ROS）由俄罗斯运营，而美国轨道段（USOS）由美国和其他国家运营。空间站的主要功能是作为在微重力环境下的研究实验室，研究领域包括生物学、物理学、天文学、地理学、气象学等，目前由五个国家或地区合作运转，包括美国国家航空航天局、俄罗斯航天国家集团、日本宇宙航空研究开发机构、加拿大航天局和欧洲空间局（成员国英国[4]、爱尔兰、葡萄牙、奥地利和芬兰没有参加国际空间站计划，希腊和卢森堡则是在计划开始之后加入欧洲空间局[5]）。中华人民共和国曾表达参与国际空间站建设的意向，但由于美国出于政治因素的反对，中国最终被排除在外[6][7][8][9]。
截止2022年4月，已有来自20国的宇航员和太空游客登上国际空间站，但均为美国或俄罗斯主导的太空计划。从1998年11月15日国际空间站第一个部分曙光号功能货舱发射升空。第一批长期居民长期考察1长期考察组于2000年11月2日抵达。到2010年6月，空间站已经在轨道上环绕地球运转了66000圈[10]。俄罗斯质子号和联盟号火箭以及美国航天飞机发射了国际空间站的主要模块。负责空间站与地面之间运输的航天器有俄罗斯联盟号、进步号以及美国的龙飞船2号、天鹅号宇宙飞船等。国际空间站最多可承载七名乘员（长时间），大部分实验设施也已经投入使用。由于大气阻力和重新启动等因素的影响，国际空间站的轨道实际高度常发生漂移。截至2024年3月[update]，已有来自22个国家的279人访问过国际空间站。[11]
2022年1月，美国宇航局宣布计划于2031年1月令国际空间站退役使其脱离轨道，并将任何残余物引导到南太平洋的一个偏远地区。[12]在2031年1月由NASA专用航天器脱离轨道之前，国际空间站预计将拥有额外的模块（例如公理航天模块段），美国也在研究后续空间站外包给商业公司的可行性与法规问题。[13]
2022年7月26日，俄罗斯单方面表示将在2024年之后退出国际空间站。[14]不过在俄航天部门的建议下，改为到完工后续基础设施为止[15][16]。
命名
[编辑]国际空间站最初提议的名字是“阿尔法（Alpha）空间站”，但是遭到俄罗斯的反对，理由是此名字暗示国际空间站是人类历史上第一个空间站，而苏联及后来的俄罗斯先后成功地运行过8个空间站。虽然国际空间站的命名没有采用最初提出的阿尔法空间站，但是空间站的无线电呼号却是“阿尔法”，这个呼号是空间站第一批乘员登站时确定的，当时国际空间站的名字仍然未定，时任美国宇航局主席的丹尼尔·戈登将空间站的临时呼号定为阿尔法，此呼号后来沿用下来，成为空间站的正式电台呼号。
历史
[编辑]国际空间站计划的前身是美国宇航局的自由号空间站，这个计划是1980年代美国战略防御计划计划的一个组成部分。在1987年12月1日美国宇航局宣布波音公司、通用电气公司、麦道飞机公司和洛迪恩推进动力公司获得了参与建造自由空间站的订单。老布什执政期间，星球大战计划被搁置，自由空间站也随之陷入停顿，1993年时任美国总统的克林顿正式结束了自由空间站计划。冷战结束后在美国副总统戈尔的推动下，自由空间站重获新生，美国宇航局开始与俄罗斯联邦航天局接触，商谈合作建立空间站的构想。
1998年11月15日国际空间站的第一个组件曙光号功能货舱进入预定轨道，同年12月，由美国制造的团结号节点舱升空并与曙光号连接，2000年7月星辰号服务舱与空间站连接。2000年11月2日首批宇航员登上国际空间站。
国际空间站的各个组件大多由美国宇航局的航天飞机进行运输，由于各个组件大多在地面就已经完成建设任务，宇航员在太空只需要进行很少的操作便可以将组件连接上空间站主体。国际空间站完全完成之后，根据其设计共可以提供7名宇航员同时工作和生活。
国际空间站的预算远远超过了美国宇航局最初的预计，其建造时间表也比预定的要晚，其主要原因是2003年发生哥伦比亚号航天飞机失事事件之后，美国宇航局停飞了所有的航天飞机。在航天飞机停飞的两年半时间里，空间站的人员和物资运输完全依赖俄罗斯的联盟号航天器，空间站上的科学研究活动也尽可能地被压缩了。按照预定计划，空间站的建设将在航天飞机重返太空之后在2006年恢复，但是在2005年7月发现号航天飞机的STS-114飞行任务完成后，由于航天飞机隔热材料在升空过程中脱落，美国宇航局再次停飞所有航天飞机，这使得国际空间站的建设时间表再次拖延。
2006年11月20日，国际空间站上的活动首次在地球上进行了高清电视直播，并在纽约的时代广场大屏幕电视上播放。这是人类首次观看到来自太空的高清电视直播画面。直播节目的主角是国际空间站第14长期考察组指令长迈克尔·洛佩斯-阿莱格里亚，摄像师是站内的随航工程师托马斯·赖特尔。这套直播系统名为太空影片网关，直播的清晰度可以达到普通模拟电视的6倍。[17]
2007年1月31日，国际空间站第14长期考察组中的两名美国宇航员洛佩斯-阿莱格里亚和苏尼特·威廉斯成功进行超过7个小时的太空漫步。他们将命运号实验舱的一个冷却回路从临时系统接入永久系统，完成了一些电路接线工作，使对接的航天飞机能接入并使用空间站上新太阳能电池板提供的电力，将一个遮光反射罩和隔热罩丢弃，然后将一组旧太阳能电池板上的散热器回收[18]。2月4日美国东部时间上午8时38分，这两名宇航员再度出舱，进行约7个小时的太空漫步。他们将命运号实验舱的另一个冷却回路从临时系统接入永久系统，对一个废弃的氨水冷却设备进行清理[19]。2月8日，这两名宇航员完成了6小时40分钟的第三次太空漫步，将空间站外的两个大型遮罩移除丢弃，并安装货物运输机的几个附属设备[20]。2月22日，国际空间站飞行工程师、俄罗斯宇航员米哈伊尔·秋林和洛佩斯-阿莱格里亚进行一次6个多小时的计划外层空间漫步，修复了对接在空间站上的进步M-58飞船的一处未能收拢的天线[21]。
2007年10月30日[22]，美国“发现号”航天飞机宇航员日前为国际空间站重新装配太阳能天线电池板时，电池板出现破裂，美国宇航局科学家查看电池板破损处，了解造成原因。
2009年3月，美国宇航局网站开始在线直播国际空间站即时画面，空间站工作人员睡觉或者下班的时候，全球互联网用户可以通过网络欣赏空间站的直播影像[23]。
2012年5月31日，全球首艘访问空间站的商业航天器——美国龙飞船成功返回地球，制造龙飞船的SpaceX与美国宇航局签署了价值16亿美元的合约，向空间站发射12次货运航天器。
站体漏气事件
[编辑]2020年9月29日，星辰号舱体出现漏气[24]。翌月19日，俄罗斯宇航员阿纳托利·伊万尼申利用茶包里释出的些许茶叶，让其漂浮于星辰号的转隔舱里。随后紧闭中转隔舱口密封，再以摄影机监控茶叶于微重力下飘浮方向之移动轨迹，终于在靠近星号服务舱通信设备附近一处墙上刮痕上找到泄漏点，宇航员最后利用卡普顿胶带（Kapton tape）修补了这个裂缝[25]。
建造
[编辑]
按照计划，建造整个国际空间站共需要超过50次太空飞行和组装，其中的39次飞行需要由航天飞机完成，每次约15吨左右，有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船上的货物提供支持。整个建造工作完成后，国际空间站将会有1200立方米的内部空间，总重量420公吨，总输出功率达到110千瓦，桁架长度108.4米，舱体长度74米，额定乘员6人。
整个空间站由众多组件构成：
| 组件 | 航次 | 运载者 | 发射时间 | 长度 （m） |
直径 （m） |
质量 （kg） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 曙光号功能货舱 | 1 A/R | 质子号 | 1998年11月15日 | 12.6 | 4.1 | 19,323 |
| 团结号节点舱（1号节点舱） | 2A - STS-88 | 奋进号 | 1998年12月4日 | 5.49 | 4.57 | 11,612 |
| 星辰号服务舱 | 1R | 质子号 | 2000年7月12日 | 13.1 | 4.15 | 19,050 |
| 国际空间站桁架 - Z1桁架 | 3A - STS-92 | 发现号 | 2000年10月11日 | 4.9 | 4.2 | 8,755 |
| 国际空间站桁架 - P6桁架及太阳能电池板 | 4A - STS-97 | 奋进号 | 2000年11月30日 | 73.2 | 10.7 | 15,824 |
| 命运号实验舱 | 5A - STS-98 | 亚特兰蒂斯号 | 2001年2月7日 | 8.53 | 4.27 | 14,515 |
| 外部装载平台1 (ESP-1) | 5A.1 - STS-102 | 亚特兰蒂斯号 | 2001年3月13日 | 4.9 | 3.65 | 2,676 |
| 移动维修系统 - 空间站遥控机械臂（加拿大臂2） | 6A - STS-100 | 奋进号 | 2001年4月19日 | 17.6 | 0.35 | 4,899 |
| 寻求号气密舱（联合气密舱） | 7A - STS-104 | 亚特兰蒂斯号 | 2001年7月12日 | 5.5 | 4 | 6,064 |
| 科学号多用途实验舱 | 3R - 535-45 | 质子M | 2021年7月21日 | 13 | 30 | 20,350 |
| 国际空间站桁架 - S0桁架 | 8A - STS-110 | 亚特兰蒂斯号 | 2002年4月8日 | 13.4 | 4.6 | 13,971 |
| 移动维修系统 - 机械臂移动平台 | UF-2 - STS-111 | 奋进号 | 2002年6月5日 | 5.7 | 2.9 | 1,450 |
| 国际空间站桁架 - S1桁架 | 9A - STS-112 | 亚特兰蒂斯号 | 2002年10月7日 | 13.7 | 4.6 | 14,124 |
| 国际空间站桁架 - P1桁架 | 11A - STS-113 | 奋进号 | 2002年11月23日 | 13.7 | 4.6 | 14,003 |
| 外部装载平台2 (ESP-2) | LF1 - STS-114 | 发现号 | 2005年7月26日 | 4.9 | 3.65 | 2,676 |
| 国际空间站桁架 - P3、P4桁架及太阳能电池板 | 12A - STS-115 | 亚特兰蒂斯号 | 2006年9月9日 | 13.8 | 4.8 | 15,824 |
| 国际空间站桁架 - P5桁架 | 12A.1 - STS-116 | 发现号 | 2006年12月9日 | 3.4 | 4.6 | 1,864 |
| 国际空间站桁架 - S3、S4桁架及太阳能电池板 | 13A - STS-117 | 亚特兰蒂斯号 | 2007年6月8日 | 13.7 | 5.0 | 16,183 |
| 国际空间站桁架 - S5桁架 | 13A.1 - STS-118 | 奋进号 | 2007年8月8日 | 3.4 | 4.6 | 1,864 |
| 外部装载平台3 (ESP-3) | 13A.1 - STS-118 | 奋进号 | 2007年8月8日 | 4.9 | 3.65 | 2,676 |
| 协和号节点舱（2号节点舱） | 10A - STS-120 | 亚特兰蒂斯号 | 2007年10月23日 | 7.2 | 4.4 | 14,288 |
| 哥伦布实验舱 | 1E - STS-122 | 亚特兰蒂斯号 | 2008年2月7日 | 6.9 | 4.5 | 19,300 |
| 希望号日本实验舱 - 实验储藏舱 | 1J/A - STS-123 | 奋进号 | 2008年3月11日 | 3.9 | 4.4 | 4,200 |
| 移动维修系统 - 特殊微动作机械手 | 1J/A - STS-123 | 奋进号 | 2008年3月11日 | 3.67 | 6.70 | 1,560 |
| 希望号日本实验舱 | 1J - STS-124 | 发现号 | 2008年5月31日 | 11.19 | 4.39 | 14,800 |
| 希望号日本实验舱 - 日本机械臂 | 1J - STS-124 | 发现号 | 2008年5月31日 | 10.0 | 0.35 | 780 |
| 国际空间站桁架 - S6桁架及太阳能电池板 | 15A - STS-119 | 发现号 | 2009年3月15日 | 13.84 | 4.97 | 14,100 |
| 希望号日本实验舱 - 外部实验平台 | 2J/A - STS-127 | 奋进号 | 2009年7月15日 | 5.20 | 5.00 | 4,100 |
| 迷你研究舱2（探索号迷你研究舱） | 5R - 进步-M-MIM2 | 进步号 | 2009年11月10日 | 2.25 | 4.049 | 3,670 |
| 宁静号节点舱（3号节点舱） | 20A - STS-130 | 奋进号 | 2010年2月8日 | 6.706 | 4.480 | 19,000 |
| 穹顶舱 | 20A - STS-130 | 奋进号 | 2010年2月8日 | 1.500 | 2.955 | 1,880 |
| 迷你研究舱1（晨曦号迷你研究舱） | ULF4 - STS-132 | 亚特兰蒂斯号 | 2010年5月14日 | 6.00 | 2.35 | 8,015 |
| 多用途增压舱 | ULF5 - STS-133 | 发现号 | 2011年2月24日 | N/A | N/A | N/A |
周期性往返任务：
- 多用途物流舱（MPLM）
已脱离的组件
已取消的组件
- 离心重力舱
- 对接货舱
- 多用途对接舱
- 生活舱
- 乘员逃生航天器
- 空间站推进舱
- 俄罗斯实验舱
- 临时控制舱
往返航天器
此外还有很多非承重桁架用于支撑空间站巨大的太阳能电池板。
美国太空制造公司专门设计的用于国际空间站微重力制造项目的3D打印机已经通过了美国宇航局最后的验证测试，将于2014年8月发射到国际空间站投入使用。[26]
组件配置
[编辑]下面是空间站主要组成部分的图示。蓝色区域是航天员不使用宇航服就可以进入的加压部分。空间站的非增压上层建筑用红色表示。计划中的组件用白色显示，以前的组件用灰色显示。其他非增压部件为黄色。团结号节点舱同命运号实验舱直接相连。为了清晰起见，图中二者被分开显示。类似的情况在图示中也可以被注意到。
目标
[编辑]
有很多持批评观点的人认为国际空间站计划是在浪费时间和金钱，并且抑制了其他更有意义的计划。持有这种观点的人列举，花费在国际空间站计划上的上千亿美元和近乎一世代的时间，可以用来实施无数的无人太空任务，或者将这些时间和金钱花在地球上的研究中，也要比国际空间站更有意义。空间站的支持者认为对于空间站的批评是目光短浅而且带有欺骗性的，支持者认为花费在载人空间探索上的巨额经费同样会给地球上的每个人带来切实的好处。有评估指出，国际空间站计划所开发的载人航天相关技术的商业应用，会间接带动全球经济，其所带来的收益是最初投资的七倍，也有一些相对保守的估计则认为此种收益只是最初投资的三倍。还有一些坚定的支持者认为，即使国际空间站在科学方面的意义为零，仅其发挥的推动国际合作的作用，也足以令这个计划彪炳史册。
运行
[编辑]目前对接/停泊情况
[编辑]
| 任务 | 类型 | 飞船 | 位置 | 到达 (UTC) | 脱离 (计划) | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 进步MS-27 | 
|
载货 | 进步号 No. 457 | 探索号实验舱 天顶 | 2024年6月1日 | 2024年 |
| CRS NG-21 | 
|
载货 | 天鹅座号 S.S. Francis R. "Dick" Scobee |
团结号节点舱 天底 | 2024年8月6日 | 2024年 |
| 进步MS-28 |
|
载货 | 进步号 No. 458 | 星辰号服务舱 后向 | 2024年8月17日 | 2025年 |
| 联盟MS-26 |
|
载人 | 联盟MS No. 757 | 晨曦号实验舱 天底 | 2024年9月11日 | 2025年 |
| SpaceX载人9号 |
|
载人 | 载人龙飞船自由号 | 协和号节点舱 天顶 | 2024年9月28日 | 2025年2月 |
| 载货龙飞船C208 |
|
载货 | SpaceX CRS-31 | 协和号节点舱 前向 | 2024年11月5日 | 2024年12月 |
长期考察组
[编辑]所有永久驻地乘员组命名“长期考察组N”，长期考察最长为6个月，“长期考察N”在每次长期考察以后连续地被增加。太空游客没有算作是长期考察成员。以A、B、C次发射组员为例，当A+B一组在空间站时，称为第XX次任务长期考察组，但是当A组员返回地球，C组发射时，则变成B+C组在空间站执勤，就称为XX+1次任务长期考察组。依此类推。
远征1至6由三人组组成。在美国宇航局哥伦比亚号航天飞机失事后，第7至12次远征被减少到安全的最少两人。从第13次远征开始，考察组在2010年左右逐渐增加到6人[27][28]。从2020年开始，随着美国商业载人航天发展计划的乘员组抵达[29]，美国宇航局把长期考察组的规模增加到7名，这是国际空间站最初设计的人数[30][31]。
太空游客
[编辑]自费进入太空的旅行者被俄罗斯航天局和美国宇航局称为太空飞行参与者，有时被称为"太空游客"。在航天飞机2011年退役之前，当专业人员更换的人数不能被联盟号的三个座位整除时，而短期停留的乘员没有被派来，备用座位就由MirCorp公司通过太空探险公司出售。2011年之后，空间站的乘员人数减少到6人时，太空旅游就停止了，因为合作伙伴都要需要俄罗斯的运输工具。这段时间共有7名太空游客到达国际空间站。
在美国宇航员使用龙飞船2号抵达空间站之后，太空旅游得以继续。2021年12月以来，另有5名太空游客到达国际空间站。
轨道
[编辑]
国际空间站目前维持在一个近乎圆形的轨道上，最低平均高度为370 km（230 mi），最高为460 km（290 mi）[32]，位于增温层中心，与地球赤道的轨道倾角为51.6度。之所以选择这个轨道，是因为它是俄罗斯联盟号和进步号航天器从北纬46度拜科努尔航天发射场能直接到达的最低倾角，而不会飞越中国或在居民区掉落废弃火箭级[33][34]。它的平均速度为28,000千米每小时（17,000英里每小时），每天飞行15.5个轨道（一个轨道93分钟）[35]。在NASA航天飞机每次对接时，空间站的高度被允许下调，以允许更重的负载转移到空间站。在航天飞机退役后，空间站的名义轨道被提高了高度（从大约350公里到大约400公里）[36][37]。其他更频繁的补给航天器不需要这种调整，因为它们是性能更高的飞行器。[38][39]
大气层的阻力平均每月使空间站减少约2公里的高度。轨道维持可以由空间站星辰号服务舱上的两个主发动机，或与星辰号尾部对接的俄罗斯或欧洲航天器来完成。自动运载飞船在建造时有可能在其尾部增加第二个对接端口，允许其他飞船与空间站对接和助推[39]。维持国际空间站的轨道每年要使用约7.5吨的化学燃料[40]，每年的成本约为2.1亿美元[41]。
退役
[编辑]2012年3月30日，俄罗斯联邦航天局局长弗拉基米尔·波波夫金表示，联邦航天局正在与外国伙伴讨论2020年后继续使用国际空间站的问题，并打算改变国际空间站的运作方式。波波夫金说，联邦航天局考虑将国际空间站的使用期延长到2028年，即使作出了延长使用期的决定，国际空间站的作用也将改变，它将成为进行技术试验和训练载人登月的平台。[42]
2022年1月，美国宇航局宣布计划于2031年1月令国际空间站退役使其脱离轨道，并将任何残余物引导到南太平洋的一个偏远地区。[12]
2023年4月6日，俄罗斯航天国家集团向俄政府建议将国际空间站俄罗斯舱段运行期限延长至2028年。[43]
成本
[编辑]国际空间站被描述为有史以来建造的最昂贵的单一项目。[44] 截至2010年，总成本为$1500亿美元。这包括美国宇航局1985年至2015年对该站的$587亿美元预算（以2021年美元计算为$897.3亿美元）、俄罗斯$120亿美元、欧洲$50亿美元、日本$50亿美元、加拿大$20亿美元、以及为建造空间站而进行的36次航天飞机飞行的费用（估计每次飞行费用为$14亿美元），总计 $504亿美元。假设从2000年到2015年，由2至6名工作人员使用20,000人/日，则每人/日的成本为$750万美元，不到通货膨胀调整后的天空实验室每人日$1,960 万美元（通货膨胀前为$550万美元）的一半.[45]
参见
[编辑]参考文献
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In fact, we're designed on the U.S. side to take four crew. The ISS design is actually for seven. We operate with six because first, we can get all our work done with six, and second, we don't have a vehicle that allows us to fly a seventh crew member. Our requirement for the new vehicles being designed is for four seats. So I don't expect us to go down in crew size. I would expect us to increase it.
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更多阅读
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外部链接
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实时查看
[编辑]- 空间站视频直播 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 由NASA通过uStream.tv提供
- 所在位置观测空间站机会 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 在NASA.gov网站上
- 实时位置 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 在Heavens-above.com网站上
- 实时位置和跟踪 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 在uphere.space网站上
- bilibili上的空间站视频转播 （页面存档备份，存于互联网档案馆） （中国境内可以直接观看）
多媒体
[编辑]- 约翰逊航天中心的图片库 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 在Flickr.com网站上
- 同Sunita Williams参观国际空间站 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 由NASA通过YouTube提供
- 前往国际空间站的旅程 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 由ESA通过YouTube提供
- The Future of Hope, 希望号实验舱纪录片 （页面存档备份，存于互联网档案馆） 由JAXA通过YouTube提供
- Seán Doran汇编的国际空间站轨道摄影视频：Orbit - Remastered （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Orbit: Uncut （页面存档备份，存于互联网档案馆）; The Four Seasons （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Nocturne - Earth at Night （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Earthbound （页面存档备份，存于互联网档案馆）, The Pearl （页面存档备份，存于互联网档案馆） (在 Flickr相册 （页面存档备份，存于互联网档案馆）上查看更多)
- 国际空间站十五周年纪念影片 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- YouTube （页面存档备份，存于互联网档案馆） 中，Kelvin Gevinston 以航天游戏 Kerbal Space Program 模拟整个国际空间站历史
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