国际空间站
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國際太空站（法語：Station spatiale internationale，縮寫為SSI；英語：International Space Station，縮寫為ISS；俄语：Междунаро́дная косми́ческая ста́нция，縮寫為МКС），是一個在近地軌道上運行的科研設施，是人类目前在轨的两个空间站之一，亦是人類歷史上第九個載人太空站。國際太空站分为两个部分：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。太空站的主要功能是作為在微重力環境下的研究實驗室，研究領域包括生物學、物理學、天文學、地理學、氣象學等，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、加拿大太空局和欧洲空间局（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]。
.jpg) 2021年SpaceX載人2號任務中拍攝的國際太空站 | |
  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 | 遠征：72 目前：7 联盟MS-26、载人9号) 指令长：蘇妮塔·威廉斯 |
| 发射日期 | 1998年11月20日 |
| 发射台 | |
| 质量 | 419,725公斤（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 | 9529 （12月22日） |
| 有人天数 | 8818 （12月22日） |
| 轨道数目 | 149573 （12月22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） | |
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份曙光号功能货舱发射升空。第一批長期居民遠征1遠征隊於2000年11月2日抵達。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太空船有俄罗斯联盟号、进步号以及美国的龙飞船2号、天鵝號宇宙飛船等。国际空间站最多可承载七名乘员（長時間），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]，已有來自22個國家的279人造訪過国际空间站。[11]
2022年1月，美國太空總署宣佈計劃於2031年1月令國際空間站退役使其脫離軌道，並將任何殘餘物引導到南太平洋的一個偏遠地區。[12]在2031年1月由NASA專用太空船脫離軌道之前，國際太空站預計將擁有額外的模組（例如公理太空模块段），美國也在研究後續空間站外包給商業公司的可行性與法規問題。[13]
2022年7月26日，俄罗斯單方面表示将在2024年之后退出国际空间站。[14]不過在俄航太部門的建議下，改為到完工後續基礎設施為止[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爾·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。
歷史
编辑國際太空站計劃的前身是美國太空總署的自由号空间站，這個計劃是1980年代美國戰略防禦計劃計劃的一個組成部分。在1987年12月1日美國太空總署宣佈波音公司、通用電氣公司、麥道飛機公司和洛迪恩推進動力公司獲得了參與建造自由太空站的訂單。老布什執政期間，星球大戰計劃被擱置，自由太空站也隨之陷入停頓，1993年時任美國總統的克林頓正式結束了自由太空站計劃。冷戰結束後在美國副總統戈爾的推動下，自由太空站重獲新生，美國太空總署開始與俄羅斯聯邦太空局接觸，商談合作建立太空站的構想。
1998年11月15日國際太空站的第一個組件曙光號功能貨艙進入預定軌道，同年12月，由美國製造的團結號節點艙升空並與曙光號連接，2000年7月星辰號服務艙與太空站連接。2000年11月2日首批太空人登上國際太空站。
國際太空站的各個組件大多由美國太空總署的太空梭進行運輸，由於各個組件大多在地面就已經完成建設任務，太空人在太空只需要進行很少的操作便可以將組件連接上太空站主體。國際太空站完全完成之後，根據其設計共可以提供7名太空人同時工作和生活。
國際太空站的預算遠遠超過了美國太空總署最初的預計，其建造時間表也比預定的要晚，其主要原因是2003年發生哥倫比亞號太空梭失事事件之後，美國太空總署停飛了所有的太空梭。在太空梭停飛的兩年半時間裡，太空站的人員和物資運輸完全依賴俄羅斯的聯盟號太空船，太空站上的科學研究活動也儘可能地被壓縮了。按照預定計劃，太空站的建設將在太空梭重返太空之後在2006年恢復，但是在2005年7月發現號太空梭的STS-114飛行任務完成後，由於太空梭隔熱材料在升空過程中脫落，美國太空總署再次停飛所有太空梭，這使得國際太空站的建設時間表再次拖延。
2006年11月20日，國際太空站上的活動首次在地球上進行了高畫質電視直播，並在紐約的時代廣場大螢幕電視上播放。這是人類首次觀看到來自太空的高畫質電視直播畫面。直播節目的主角是國際太空站第14長期考察組指令長邁克爾·洛佩斯-阿萊格里亞，攝像師是站內的隨航工程師托馬斯·賴特爾。這套直播系統名為太空影片網關，直播的清晰度可以達到普通類比電視的6倍。[17]
2007年1月31日，國際太空站第14長期考察組中的兩名美國太空人洛佩斯-阿萊格里亞和蘇尼特·威廉斯成功進行超過7個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的一個冷卻回路從臨時系統接入永久系統，完成了一些電路接線工作，使對接的太空梭能接入並使用太空站上新太陽能電池板提供的電力，將一個遮光反射罩和隔熱罩丟棄，然後將一組舊太陽能電池板上的散熱器回收[18]。2月4日美國東部時間上午8時38分，這兩名太空人再度出艙，進行約7個小時的太空漫步。他們將命運號實驗艙的另一個冷卻回路從臨時系統接入永久系統，對一個廢棄的氨水冷卻設備進行清理[19]。2月8日，這兩名太空人完成了6小時40分鐘的第三次太空漫步，將太空站外的兩個大型遮罩移除丟棄，並安裝貨物運輸機的幾個附屬裝置[20]。2月22日，國際太空站飛行工程師、俄羅斯太空人米哈伊爾·秋林和洛佩斯-阿萊格里亞進行一次6個多小時的計劃外太空漫步，修復了對接在太空站上的進步M-58飛船的一處未能收攏的天線[21]。
2007年10月30日[22]，美國「發現號」太空梭太空人日前為國際太空站重新裝配太陽能天線電池板時，電池板出現破裂，美國太空總署科學家檢視電池板破損處，瞭解造成原因。
2009年3月，美國太空總署網站開始線上直播國際太空站即時畫面，太空站工作人員睡覺或者下班的时候，全球網際網路用户可以通過網路欣賞太空站的直播影像[23]。
2012年5月31日，全球首艘造訪太空站的商業太空船——美国龍飞船成功返回地球，制造龍飞船的SpaceX與美國太空總署簽署了價值16億美元的合約，向太空站發射12次貨運太空船。
站體漏氣事件
编辑2020年9月29日，星辰號舱體出现漏气[24]。翌月19日，俄羅斯太空人阿纳托利·伊万尼申利用茶包里釋出的些許茶葉，讓其漂浮於星辰號的轉隔艙裡。隨後緊閉中轉隔艙口密封，再以攝影機監控茶葉於微重力下飄浮方向之移動軌跡，終於在靠近星號服務艙通訊設備附近一處牆上刮痕上找到洩漏點，太空人最後利用卡普頓膠帶（Kapton tape）修補了這個裂縫[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，每次約15噸左右，有大约30次飞行和装配任务需要进步号飞船上的貨物提供支持。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公噸，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 | 發射时间 | 长度 （m） |
直径 （m） |
质量 （kg） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 曙光號功能貨艙 | 1 A/R | 质子號 | 1998年11月15日 | 12.6 | 4.1 | 19,323 |
| 团结号节点舱（1號節點艙） | 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 | 质子號 | 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 |
| 外部裝載平臺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 - 空間站遙控機械臂（加拿大臂2） | 6A - STS-100 | 奋进号 | 2001年4月19日 | 17.6 | 0.35 | 4,899 |
| 尋求號氣密艙（聯合气密舱） | 7A - STS-104 | 亚特兰蒂斯号 | 2001年7月12日 | 5.5 | 4 | 6,064 |
| 科學號多用途實驗艙 | 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 - 機械臂移動平臺 | 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 |
| 外部裝載平臺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桁架及太陽能電池板 | 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桁架及太陽能電池板 | 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 |
| 外部裝載平臺3 (ESP-3) | 13A.1 - STS-118 | 奋进号 | 2007年8月8日 | 4.9 | 3.65 | 2,676 |
| 和諧號節點艙（2號節點艙） | 10A - STS-120 | 亚特兰蒂斯号 | 2007年10月23日 | 7.2 | 4.4 | 14,288 |
| 哥倫布實驗艙 | 1E - STS-122 | 亚特兰蒂斯号 | 2008年2月7日 | 6.9 | 4.5 | 19,300 |
| 希望號日本實驗艙 - 實驗儲藏艙 | 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 - 特殊微動作機械手 | 1J/A - STS-123 | 奋进号 | 2008年3月11日 | 3.67 | 6.70 | 1,560 |
| 希望號日本實驗艙 | 1J - STS-124 | 发现号 | 2008年5月31日 | 11.19 | 4.39 | 14,800 |
| 希望號日本實驗艙 - 日本機械臂 | 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桁架及太陽能電池板 | 15A - STS-119 | 发现号 | 2009年3月15日 | 13.84 | 4.97 | 14,100 |
| 希望號日本實驗艙 - 外部實驗平臺 | 2J/A - STS-127 | 奋进号 | 2009年7月15日 | 5.20 | 5.00 | 4,100 |
| 迷你研究艙2（探索號迷你研究艙） | 5R - 進步-M-MIM2 | 进步號 | 2009年11月10日 | 2.25 | 4.049 | 3,670 |
| 寧靜號節點艙（3號節點艙） | 20A - STS-130 | 奋进号 | 2010年2月8日 | 6.706 | 4.480 | 19,000 |
| 穹頂艙 | 20A - STS-130 | 奋进号 | 2010年2月8日 | 1.500 | 2.955 | 1,880 |
| 迷你研究艙1（晨曦號迷你研究艙） | ULF4 - STS-132 | 亚特兰蒂斯号 | 2010年5月14日 | 6.00 | 2.35 | 8,015 |
| 多用途增壓艙 | 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：
- 多用途物流艙（MPLM）
已脱离的组件
已取消的组件
- 離心重力艙
- 對接貨艙
- 多用途對接艙
- 生活艙
- 乘員逃生太空船
- 空間站推進艙
- 俄羅斯實驗艙
- 臨時控制艙
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]
組件配置
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劃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 | 聯盟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 | 和谐号节点舱 天顶 | 2024年9月28日 | 2025年2月 |
| 载货龙飞船C208 |
|
载货 | SpaceX CRS-31 | 和谐号节点舱 前向 | 2024年11月5日 | 2024年12月 |
遠征隊
编辑所有永久駐地乘員組命名「长期考察组N」，长期考察最长为6个月，「遠征N」在每次遠征以後連續地被增加。太空遊客沒有算作是遠征成員。以A、B、C次發射組員為例，當A+B一組在空间站時，稱為第XX次任務遠征隊，但是當A組員返回地球，C組發射時，則變成B+C組在空间站執勤，就稱為XX+1次任務遠征隊。依此類推。
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，随着美国商業載人航天發展計畫的乘员组抵达[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公里每小時（17,000英里每小時），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。自動運載飛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爾·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]
成本
编辑国际空间站被描述為有史以來建造的最昂貴的單一項目。[44] 截至2010年，總成本為$1500億美元。這包括美國太空總署1985年至2015年對該站的$587億美元預算（以2021年美元計算為$897.3億美元）、俄羅斯$120億美元、歐洲$50億美元、日本$50億美元、加拿大$20億美元、以及為建造太空站而進行的36次太空梭飛行的費用（估計每次飛行費用為$14億美元），總計 $504億美元。假設從2000年到2015年，由2至6名工作人員使用20,000人/日，則每人/日的成本為$750萬美元，不到通貨膨脹調整後的天空實驗室每人日$1,960 萬美元（通貨膨脹前為$550萬美元）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, 希望號實驗艙纪录片 （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紀念影片 （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 以航太遊戲 Kerbal Space Program 模擬整個國際太空站歷史
