Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (artykuły)

[kanarkusmaximus]

Ten wątek będzie przeznaczony na tematy związane z Międzynarodową Stacją Kosmiczną, modułami na niej zainstalowanymi, instrumentami, pracami naukowymi itp itp.

Warto tu zaznaczyć, że nie jest to wątek do dyskusji na tematy aktualne - do tego służy odpowiedni wątek w dziale załogowym. Tutaj zbieramy informacje.

[kanarkusmaximus]

Pierwotna data publikacji - 12/02/2010

W 1999 roku NASA się zastanawiała jak zdeorbitować ISS. Wnioski można znaleźć o tutaj:

http://www.onorbit.com/node/1296

To wcale nie takie proste! Nie ma zbyt dużo miejsc na świecie, gdzie "bezpiecznie" można ISS ściągnąć z orbity.

W chwili obecnej oczywiście ten temat nie jest ważny, lecz za kilka lat znów zaczną się dyskusje o sprowadzeniu Stacji z orbity.

[kanarkusmaximus]

Pierwotna data publikacji - 28/06/2010

Ciekawy filmik - Alka Seltzer i 50 mm sfera wody. Wykonane podczas Ekspedycji 6 - marzec 2003! Astronauta, który mówi na tym filmiku to Don Pettit.

[adam001d]

Spis treści

1. LEE (Latching End Effector) i PDGF (Power and Data Grapple Fixture)
2. Jak SSRMS łączy się z innymi elementami poprzez PDGF?
3.

[adam001d]

Pierwotnie 20-11-2009 norton_fm
LEE (Latching End Effector) i PDGF (Power and Data Grapple Fixture)
 czyli działanie systemu chwytającego Space Station Remote Manipulator - SSRMS - CanadaArm2

CanadaArm2 czyli zbudowane na potrzeby ISS ramię wykorzystywane do budowy i naprawy stacji kosmicznej różni się od swojego protoplasty czyli CanadaArm (Shuttle Remote Manipulator System (SRMS)) - montowanego w ładowni wahadłowca

Podstawową różnicą jest to, że CanadaArm jest przymocowane na stałe jednym końcem do ładowni orbitera, natomiast CanadaArm2 ma możliwość przemieszczania się po ISS.
CanadaArm2 jest ramieniem symetrycznym. Na obu końcach posiada identyczne chwytaki LEE (Latching End Effector) oznaczone jako A i B. Taka konstrukcja pozwala na przemieszczanie się ramienia po strukturze ISS - wystarczy tylko aby jeden z końców przyczepiony był do specjalnego portu zwanego PDGF (power and data grapple fixture). PDGF rozmieszczone są na każdym elemencie ISS poza segmentem rosyjskim.

Punkty PDGF są tak rozmieszczone, że CanadaArm2 będąc zakotwiczone w jednym z nich drugim końcem może "zadokować" do kolejnego i w ten sposób przemieszczać się po strukturze ISS. Punkt PDGF znajduje się także na Mobile Servicing System (MSS), wózku, który może poruszać się wzdłuż kratownicy Truss Structure.

[adam001d]

Pierwotnie 20-11-2009 norton_fm
Jak SSRMS łączy się z innymi elementami poprzez PDGF?

Połączenie następuje między chwytakiem ramienia CanadaArm2 - LEE a specjalnym punktem "cumowniczym" PDGF (power and Data Grapple Fixture)
 
punkty Grapple Fixture dla CanadaArm i CanadaArm2 są różne - chwytaki mają podobną ale nieco rożniącą się konstrukcję

PDGF dla CanadaArm2

PDGF posiada centralnie umieszczony pręt - End Effector, u jego podstawy trzy miedzianego koloru skrzydełka Location Arm Assy, wokół nich czarny okrąg z ząbkami Curvic Interface; 4 gniazda (szary color) na obwodzie czarnego okręgu - pod osłonkami kryją się porty wielopinowe zasilająco-sterujące (otwory w których są ukryte pełnią też rolę gniazd do zaczepienia dodatkowych zatrzasków - o tym później); na dole powyższego zdjęcia znajduje się czarne pole - tzw. target, w który celuje operator CanadaArm2 i który widzi poprzez kamerę na chwytaku.

Schematyczny rysunek PDGF

Elementem, który chwyta PDGF jest LEE - Latching End Effector - umieszczony na obu końcach CanadaArm2.

LEE - Latching End Effector - CanadaArm2

Ważną rolę w pochwyceniu PDGF przez CanadaArm2 pełni tzw. Snare Mechanism - układ trzech linek rozmieszczonych na obwodzie koła - obrót Snare Mechanism powoduje, że linki krzyżują się zaciskając się na elemencie włożonym między nie - jest nim End Effector z PDGF

Kolejne etapy zaciskania się Snare Mechanism

W ten sposób można ładnie wycentrować pręt PDGF - czyli End Effector w chwytaku.

po wycentrowaniu przy pomocy Snare Mechanism - cofa się on wgłąb chwytaka - tym samym End Effector i całe PDGF jest przyciągane do LEE.

miedziane skrzydełka (Location Arm Assy) PDGF wchodzą w wyżłobienia w LEE zapobiegając obracaniu się PDGF względem LEE - także ząbki Curvic Interface na PDGF i LEE pełnią tą rolę

kolejnym elementem połączenia między PDGF i CanadaArm2, i tu jest kolejna różnica w stosunku do CanadaArm orbitera, jest zatrzaśnięcie 4 dodatkowych zatrzasków i jednocześnie wykonanie połączeń elektrycznych.

Jak wspomniałem PDGF na obwodzie ma 4 ukryte gniazda i osłony mają ciemnoszary kolor, LEE gdy patrzy się od przodu wokół okręgu z Snare Mechanism ma cztery dość duże wypustki - to tam znajdują się dodatkowe cztery zatrzaski a w każdym z nich po jednym złączu wielopinowym

Po zaciśnięciu Snare Mechanism i wciągnięciu End Effector do wnętrza chwytaka, cztery zatrzaski zaciskają się na otworach, w których znajdują się gniazda elektryczne widoczne na schemacie PDGF; gniazda wielopinowe PDGF i  chwytaka LEE łączą się ze sobą zapewniając:
- jeśli PDGF jest portem dokującym CanadaArm2 - gniazda zapewniają zasilanie CanadaArm2, możliwość sterowania wszystkimi jego mechanizmami, przeprowadzanie selftestów, pozwalają na przekazywanie obrazów z kamer CanadaArm2 oraz przekazywanie sygnałów zasilająco-sterujących na drugi koniec ramienia do drugiego LEE
- jeśli PDGF jest portem na przenoszonym przedmiocie - gniazda zapewniają zasilanie tego przedmiotu np. dla grzałek w nim umieszczonych,
- jeśli PDGF jest portem robota Dexture - gniazda zapewniają zasilanie robota i możliwość sterowania nim

wspomniane 4 dodatkowe zatrzaski w LEE CanadaArm2 pozwalają na jeszcze pewniejsze uchwyceniu przedmiotu i przenoszenie ładunków o większej masie niż w przypadku CanadaArm

tu widać LEE od przodu, wewnątrz centralnego otworu widać zaciśnięte linki Snare Mechanism, a na zewnątrz okręgu 4 zatrzaski, w których są złącza elektryczne.

[adam001d]

Pierwotnie 28-11-2009 Kanarkusmaximus

Można tu trochę rozwinąć temat, bo ten MSS o którym piszesz to składa się z dwóch podstawowych części. Pierwszą jest dostarczony w czasie misji STS-110 w kwietniu 2002 roku wózek Mobile Transporter, który ma masę 885 kilogramów i jest "właściwym" środkiem transportu dla ramienia stacji. Porusza się on po szynach umieszczonych na kratownicy centralnej S0 (z którą został dostarczony w 2002) oraz bocznych P1 i S1 Truss.
Nazywany czasem najwolniejszym i najszybszym pojazdem szynowym na świecie, porusza się z oszałamiającą prędkością 300 metrów na godzinę (lub 2.5 cm na sekundę). Nie można jednak zapomnieć, że będąc częścią stacji ISS porusza się także stale z prędkością 28 000 kilometrów na godzinę   
Zbudowany z aluminium i tytanu może być kontrolowany ze stanowiska Robotic Work Station na stacji lub przez Kontrolę Misji z Ziemi. Zastosowanie systemu magnetycznych sensorów oraz taśm pozwala zatrzymać transporter z dokładnością 2.5mm czyniąc go bardzo precyzyjnym narzędziem. 

Schemat Mobile Transportera. Zdjęcie MT obecnego jeszcze na Ziemi w załączniku, watro tu dodać, że na stacji ISS obecnie znajdują się prawie wszystkie części zapasowe do MSS. M.in. w ostatniej misji STS-129 dowieziono zapasowy latching end effector dla ramienia CanadArm2, o której systemach mocowania napisał norton w poście wyżej oraz zapasowe części właśnie dla transportera MT.

Drugim istotnym komponentem MSS jest platforma Mobile Base System (MBS), która przytwierdzona jest do transportera MT. Została ona dostarczona na stację w czerwcu 2002 roku w czasie misji STS-111. Żywotność elementów MSS oceniana jest na 15 lat działania, wszystkie te komponenty zostały zbudowane przez kanadyjską firmę MD Robotics.

Platforma MBS wyposażona jest w cztery porty PDGF rozmieszczone po narożach platformy (doskonale to widać na zdjęciu z ostatniej misji STS-129 - w załączniku, tutaj w pełnej rozdzielczości). Z każdego z tych portów może korzystać ramię CanadArm2 czy Dextre.

Zbliżenie na port PDGF znajdujący się na platformie MBS :


Ponadto na MBS znajdują się dwa porty umożliwiające zamocowanie na nich ładunków (tymczasowo). Pierwszym z nich jest port POA (Payload/Orbital Replacement Unit Accommodations), poprzez który doprowadzana jest energia elektryczna do zadokowanego ładunku i możliwy jest z niej odczyt telemetryczny systemów. Natomiast drugim portem jest MBS Common Attachment System (MCAS), który umożliwia zamocowanie na nim różnych eksperymentów.

Ponadto na MBS znajdują się punkty przechowywania narzędzi czy ekwipunku dla spacerowiczów wykonujących spacer.

MT wraz z MBS umożliwiają ramieniu SSRMS stacji na dużą większy zasięg działań.

[Scorus]

Ogólna historia projektu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Rozwój dużej stacji kosmicznej stał się kolejnym krokiem po zakończeniu wyścigu na Księżyc i ogłoszenia programu wahadłowca w 1974 roku. Jednak wszelkie prace nad planem stacji były hamowane przez problemy napotkane w trakcie projektowania wahadłowca. Prace planistyczne nad dużą stacją kosmiczną zostały podjęte po raz pierwszy przez NASA w roku 1982. W maju tegoż roku przy siedzibie głównej NASA powstał Zespół Roboczy Stacji Kosmicznej (Space Station Task Force), który zajął się programem stacji kosmicznej umożliwiającej wykorzystanie możliwość wahadłowców a także dającej możliwość wykonania szerokich badań naukowych na orbicie i stanowiącej pośrednią podstawę dla badań Księżyca i planet - stacji kosmicznej Freedom. Projekt ten miał zostać zrealizowany przy silnej współpracy międzynarodowej. W środku 1982 roku USA zaprosiło Kanadę i sojuszniczych krajów Europy do współpracy w programie naukowym, który zamierzano realizować na pokładzie stacji. W czerwcu 1982 roku dyrektor NASA Beggs do programu oficjalnie zaprosił Japonię. Rząd Japonii zdecydował się założyć  Zespół Roboczy Stacji Kosmicznej przy Komitecie Projektów Kosmicznych (Space Development Committee) w celu wykonania studiów możliwości uczestnictwa Japonii w programie. Także Kanada zdecydowała się przyłączyć do programu jako rozszerzenie jaj uczestnictwa w programie lotów wahadłowców (w Kanadzie zbudowany został system manipulatora zdalnego wahadłowca - Remote Manipulator System - RMS) i zaczęła prace projektowe nad swoimi komponentami stacji. Europejska Agencja Kosmiczna (European Space Agnecy - ESA) potraktowała program Freedom jako rozszerzenie  jej programów badawczych związanych z wahadłowcami, a mianowicie laboratorium kosmicznego (Space Laboratory - SPACELAB) - laboratorium montowanego w ładowni wahadłowca, oraz Europejskiego Możliwego do Odzyskani Nosiciela Ładunków (European Retrievable Carrier - EURECA) satelity umieszczanego na orbicie przez wahadłowiec i odzyskiwanego po pewnym czasie. Prace nad projektem ISS rozpoczęły się w Europie w ścisłej współpracy z przemysłem. Europejski kompleks ISS miał stać się w przyszłości rdzeniem europejskiej stacji kosmicznej. W 1984 roku prezydent Regan oficjalnie ogłosił plan budowy stacji kosmicznej w okresie dziesięciu lat (do 1991 roku). Był to oficjalny początek prac nad stacją kosmiczną. W czerwcu 1984 roku na szczycie w Londynie Reagn oficjalnie zaprosił kraje sojusznicze do współpracy.

W 1985 roku Japonia, Kanada i Europejska Agencja Kosmiczna oficjalnie zdecydowały się na uczestnictwo w programie budowy stacji Freedom. W styczniu 1985 roku na spotkaniu dyrektorów ESA przyjęto program budowy europejskiego laboratorium Columbus dla stacji. Była to część europejskiego długoterminowego programu kosmicznego. Program zakładał zbudowanie europejskiego modułu dołączonego do stacji amerykańskiej. Pierwsze elementy tego kompleksu miały zostać wysłane na orbitę około 1992r, w 500 rocznicę odkrycia Ameryki przez Kolumba. Koszty ESA w projekcie oszacowano na 2.5 miliarda dolarów, z czego Niemcy zadeklarowały 38 procent, Włochy 25 procent, Francja 15 procent, a Wielka Brytania - 15 procent. W czerwcu 1985 roku ESA podpisała projekt szkicowy Freedom. Wtedy też MBB-ERNO został pierwszym kontrahentem programu Columbus. Francuski koncern Aerospatiale otrzymał również kontrakt na budowę sprzętu do serwisowania tego modułu. W  tym okresie nastąpił konflikt z NASA na temat projektu europejskiego kompleksu stacji. NASA byłą niechętna przekazaniu ESA istotnych technologii, a ESA zabiegała o wolny dostęp do zasobów przyszłej stacji. Mimo nieporozumień,  3 czerwca 1985r ESA podpisała z NASA Memorandum Zrozumienia na temat budowy stacji. Nadal niewyjaśniona została sprawa transferu technologii, co zostało odłożone do czasu fazy B projektu. Wcześniej, w kwietniu 1985 roku projekt szkicowy podpisała także Kanada, na mocy którego podjęła się budowy zrobotyzowanego systemy serwisowego dla stacji. W kwietniu Japonia przyjęła także przyjęła Bazową Strukturę Uczestnictwa w Programie Stacji Kosmicznej (Basic Framework of Participating in the Space Station Program). W maju 1985 roku japońska agencja STA i NASA podpisały projekt szkicowy Fredom, i w tym momencie Japonia rozpoczęła prace projektowe w ramach swojego uczestnictwa w budowie stacji.

Do 1985 roku projekt Freedom według NASA wyglądał jak kratownica o długości 129.1 metra z ciśnieniowymi modułami w centrum oraz panelami słonecznymi i sprzętem astronomicznym na końcach. Do początkowego montażu było wygnanych 7 lotów wahadłowców. W marcu 1986 roku NASA uchwaliła nową konfigurację stacji z wielką, prostokątną kratownicą o wymiarach 94.5 x 45.7 metra złożoną na orbicie z sześciennych elementów o wymiarach 5 x 5 metrów. W górnej części kratownicy miały zostać zainstalowane instrumenty astronomiczne, a na dolnej - urządzenia do badań Ziemi. Moduły ciśnieniowe i panele słoneczne miały zostać domontowane do dodatkowej kratownicy dzielącej główny prostokąt na połowę. Do projektu zostały także dodane moduły łącznikowe, które zmniejszały wymaganą ilość spacerów kosmicznych w trakcie montażu stacji. Na początku 1986 roku nastąpiły kolejne konflikty pomiędzy NASA i ESA na temat konfiguracji kompleksu Columbus. NASA sprzeciwiała się planom ESA zaprojektowania tego kompleksu tak, aby przed końcem wieku mógł stanowić centralny element przyszłej europejskiej stacji kosmicznej. Nastąpił też konflikt na temat militarnego potencjału stacji. Ostatecznie partnerzy zdecydowali się na prowadzenie wyłącznie badań cywilnych na pokładzie stacji. Pomimo sprzeciwu Pentagonu NASA potrzebowała europejskich partnerów. Międzynarodowy charakter projektu pozwalał na uchwalenie finansowania projektu w Kongresie. Przygotowania projektu szkicowego i oszacowana potrzebnych technologii dla programu Columbus trwały do końca 1987r. Końcowe fazy projektu były oczekiwane w latach 1988 - 1998.

W 1987 roku, po katastrofie wahadłowca Challenger w projekcie nastąpiło wyhamowanie. Z powodu mniszego niż zakładano tempa startów wahadłowców konstrukcja stacji została ograniczona do pojedynczej kratownicy na której miały zostać zainstalowane wszystkie jej elementy. Jednak nadal  w przyszłości mogła zostać osiągnięta konfiguracja podwójnej, prostokątnej kratownicy. Termin rozpoczęcia budowy został przesunięty na rok 1995.

[Scorus]

Pod wpływem nacisku NASA w ESA program Columbus został podzielony na dwie części - moduł ciśnieniowy dołączony do stacji (Attached Pressurized Module - APM) który miał być stale zacumowany przy stacji amerykańskiej, oraz mniejszy załogowy system wolno latający (Manned-Tended Free Flyer - MTFF), który miał zostać zbudowany i wystrzelony samodzielnie przez ESA. Całkowita masa APM miała wynosić 15 000 kilogramów, długość 12.5 metra, a całkowita pojemność 145 metrów sześciennych (w tym 62 metry sześcienne dla sprzętu wspierającego, 56 metrów sześciennych przestrzeni mieszkalnej, oraz 27 metrów sześciennych na regały ze sprzętem i instrumenty naukowe). W 1987 roku projekt modułu serwisowego, który miał dostarczać napędu, kontroli orientacji, ogrzewania i energii elektrycznej dla europejskiej "niezależnej" stacji kosmicznej został znacznie zmniejszony. Wyeliminowano też ciśnieniową sekcję mieszkalną.  Moduł serwisowy miał zostać zbudowany przez formę Dornier.  W przeciwieństwie do modułu Columbus dołączonego do stacji, satelita MTFF miał nie być stale zamieszkiwany, ale okresowo odwiedzany przez astronautów co 6 miesięcy. Miał zostać wykorzystany do badań mikrograwitacyjnych czułych na najmniejsze  zaburzenia. Pozwoliłby na niezależne europejskie badania w tym zakresie. Cała dwuelementowa stacja MTFF miała zostać wystrzelona za pomocą rakiety Ariane 5. Miała być obsługiwana za pomocą planowanego europejskiego miniaturowego wahadłowca Hermes. W ten sposób byłaby całkowicie niezależna od NASA. Byłaby umieszczona na orbicie nachylonej pod kątem 28 stopni (tak jak stacja amerykańska), dzięki czemu jeśli konieczne byłaby również dostępna dla wahadłowców amerykańskich. Masa tego satelity miała wynosić 15 ton, całkowita długość - 11.5 metra, a większa średnica - 3.7 metra.
Obok APM i MTFF w ESA w ramach programu Columbus powstał też projekt platformy biegunowej (Polar Platform - PM), automatycznego satelity na orbicie polarnej. Miał on być poświęcony teledetekcyjnym badaniom Ziemi, ponieważ orbita polarna pozwala na mapowanie całej jej powierzchni. Projekt i rozwój tej platformy miał być prowadzony przez konsorcjum Satcom International, a program miał być prowadzony przez brytyjską firmę Aerospace i francuską kompanię Matra. Koszt programu został oceniony na 560 milionów dolarów. Satelita PM miał zostać wyniesiony przez wahadłowiec NASA startujący z bazy Vanderberg. Później jednak zaplanowano użycie rakiety Ariane 5. Pojazd ten miał mieć masę 5.6 tony, jego całkowita długość miała wynosić 10.5 metra (26 metrów po pełnym rozłożeniu), a maksymalna średnica - 4.6 metra. Satelita miał posiadać do 1 tony sprzętu naukowego i wymagać zasilania na poziomie 5 kW. Plakowano, że co roku platformę tą odwiedzałby wahadłowiec Hermes lub wahadłowiec amerykański, dostarczając nowy sprzęt i naprawiając istniejące systemy. Po pierwszej wizycie planowano zwiększenie masy sprzętu naukowego do 2 ton i powiększenie paneli słonecznych do stanu produkującego 7 kW energii. Począwszy od 1992 roku na satelicie biało znajdować się 1 700 - 2 400 kilogramów międzynarodowego wyposażenia naukowego.

[Scorus]

W 1988 roku, 29 września  w Waszyngtonie podpisano porozumienie międzyrządowe pomiędzy krajami zaangażowanymi w projekt budowy stacji. Projekt szkicowy dostosowywał stację do szerokich badań naukowych na orbicie w zakresie fizyki materiałowej, biologii i biomedycyny z wykorzystaniem środowiska mikrograwitacji i wysokiej próżni. Ponadto stacja miała być miejscem naprawy uszkodzonych satelitów i ułatwić badania Układu Słonecznego. Na mocy porozumienia Stany Zjednoczone zastrzegły sobie korzystanie z 97% zasobów swoich laboratoriów, a 3% przekazały Kanadzie. Europa i Japonia zachowałyby 51% zasobów swoich modułów laboratoryjnych, a Stany jednoczone i Kanada otrzymałyby kolejno 46% i 3% zasób. Na stacji miało zamieszkać 6 Amerykanów i 2 astronautów z innych krajów. Każdy członek załogi przebywałby na stacji 90 dni, co zgadzało się z oryginalnym planem z 1987 rok, jednak później NASA zwiększyła liczbę dni przebywania na orbicie do 120, aby zmniejszyć ilość lotów wahadłowców. Z powodu niepewności lotów wahadłowców po katastrofie Challengera NASA została zobowiązana do wykonania studiów nad ciężką rakietą nośną, oraz zapasowym załogowym statkiem kosmicznym do użycia  w przypadku uziemienia wahadłowców. Dokowania wahadłowców do stacji, spacery kosmiczne, i inne działania poza stacją miały być obserwowane z kopuły obserwacyjnej. NASA podpisała kontrakt na rozwój stacji kosmicznej także we wrześniu 1988 roku, i wtedy rozpoczęły się właściwe prace nad projektowaniem sprzętu. We wrześniu 1988 roku podpisano porozumieniem międzyrządowe (Inter Governmental Agreement - IGA) pomiędzy krajami zaangażowanymi w projekt. Później pomiędzy NASA a organizacjami kosmicznymi każdego kraju zostało podpisane Memorandum Zrozumienia (Memorandum of Understanding - MOU).

W 1989 roku, w rocznice pierwszego lądowania na Księżycu (20 lipca)  prezydent Bush ogłosił Inicjatywę Badań Kosmicznych (Space Exploration Iniciative - SEI) zakładającej powrót na Księżyc w latach 2001 - 2005 i lot na Marsa około roku 2018. Stacja kosmiczna miała wspierać misje planetarne. W tym celu powrócił pomysł podwójnej kratownicy na której umieszczanoby statki kosmiczne, oraz dużych modułów załogowych dla  14 - 16 astronautów. Koszty takiej stacji wyniosłyby co najmniej 1 miliard dolarów, jak wtedy oceniano. Plan SEI jednak nigdy nie został wprowadzony w życie, a program Freedom staną w obliczu surowych cieć budżetowych. Z tych przyczyn datę rozpoczęcia budowy odłożono na 1995 rok, jej zamieszkanie na 1997 rok, i zakończenie budowy na luty 1998 roku. Ponadto moc z paneli słonecznych dostarczana do modułów stacji została zredukowana z początkowych planowanych 45 kW do 30 kW. Z projektu usunięto także nowe skafandry kosmiczne do wykonywania spacerów kosmicznych, których koszt oszacowano na 321 milionów dolarów. Koszt łączny stacji wzrósł do 19 miliardów dolarów.
Po roku 1990 zjednoczenie Niemiec spowodowało, że kraj ten nie mógł ponieść  wysokich kosztów programu Columbus. W 1991 roku ESA ogłosiła, że zredukuje długość modułu dołączonego do stacji do 20 procent pierwotnych planów. Ponadto platforma MTFF została przełożona na okres po 2001 roku i ostatecznie została anulowana. Anulowano również bezzałogową platformę biegunową PM.

W październiku 1990 roku budżet stacji na rok 1991 został zmniejszony przez Kongres USA do 551 milionów dolarów. Ponadto okryto 23% nadwyżkę masy stacji i wynikające  z projektu zbyt małą (o 35%) dostawę energii elektrycznej do komponentów stacji. Do zmontowania stacji wymagane było także aż  2 282 - 3 276 godzin spacerów kosmicznych, co wykazała komisja NASA prowadzona przez  Billa Fishera i Charlesa Pricea. Program Freedom załamał się więc pod własnym ciężarem. Dlatego też w listopadzie 1990 roku NASA rozpoczęła redukowanie planów konstrukcji stacji. W 1991 roku, po pięciomiesięcznej recenzji program został w bardzo dużym stopniu zmniejszony. Skrócono główną kratownicę, i zmniejszono moduły ciśnieniowe, zarówno laboratoryjne jak i mieszkalne. Moduły ciśnieniowe zostały skrócone z 13.4 metra do 8.2 metra. Główną kratownicę zmniejszono z 150 do 108 metrów. Przez krytyków projekt ten został okrzyknięty "stacją Fred". W 1992 roku plany europejskiego modułu APM należącego do programu Columbus zakładały jego masę na poziomie 18 200 kilogramów i długość 11.8 metra.

[Scorus]

W lutym 1993 roku administracja prezydenta Clintona wydała polecenie całkowitego przebudowania projektu stacji w celu utrzymania kosztów na rozsądnym poziomie. W czerwcu 1993 roku prezydent Clinton zaaprobował uproszczony projekt stacji Freedom, a projektanci NASA opracowali plan nazywany Projektem A (Design A, istniały także nie przyjęte plany B i C). Tymczasem, po zakończeniu Zimnej Wojny postępowały negocjacje pomiędzy Stanami Zjednoczonymi a Rosją. W efekcie tych negocjacji USA zasugerowało Rosji uczestnictwo w programie budowy stacji. Kraje sojusznicze zostały o tym poinformowane i 1 października 1993 roku Japonia stwierdziła, iż udział Rosji w projekcie jest uzasadniowy. 6 października 1993 roku na konferencji w Waszyngtonie podjęto oficjalną decyzje o włączeniu Rosji w program budowy stacji, a Rosja przyjęła wspólne zaproszenie Stanów Zjednoczonych, Europy, Kanady i Japonii. W tym punkcie stacja uzyskała miano Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (International Space Station - ISS). Istniała także nazwa Alfa, ale na takie określenie nie godziła się Rosja. W jej mniemaniu oznaczałoby to, iż jest to pierwsza lub najważniejsza stacja kosmiczna.

W ramach projektu ISS Rosja zamierzała dostarczyć komponenty zaprojektowane dla swojej stacji Mir 2. Miała to być stacja składająca się z rdzenia ciśnieniowego i kratownicy podpierającej panele słoneczne. Według oryginalnych planów miała być wyniesiona przez potężną rakietę Energia, a później po okrojeniu projektu - przez rakietę typu Proton. Tak jak w przypadku Mira możliwe miało być rozszerzenie jej możliwości poprzez przyłączanie dodatkowych modułów specjalistycznych. Stacja ta miała powstać w latach 1980 - 1990, ale projekt opóźniał się z przyczyn finansowych. Zdecydowano się więc na połączenie dwóch projektów - Freedom i Mir 2. Rosja zobowiązała się także zapewnić statki załogowe Soyuz jako jednostki ratunkowe na stacji, oraz statki Progress jako jednostki logistyczne. Ponadto, wyniesienie w kosmos dwóch modułów, które miały utworzyć rdzenia stacji Mir 2 (znanych dzisiaj jako Zarya i Zvezda) na początku budowy umożliwiało szybkie zamieszkanie stacji. Takiej możliwości nie dawał program Freedom na początku którego najpierw budowana byłaby główna kratownica. Struktura ISS i  plan rozwoju stacji zawierający rosyjskie komponenty został zaakceptowany w marcu 1994 roku.

Tymczasem w Europie, 18 października 1995 roku rada ESA ustaliła długość modułu Columbus na 6.7 metrów, była to połowa oryginalnie planowanej wielkości. W celu zmniejszenia wpływu redukcji wielkości na planowane badania naukowe europejscy producenci  opracowali ergonomiczny projekt pozwalający na wykorzystanie ścian i sufitu modułu do umieszczenia sprzętu naukowego. W sumie w module można było umieścić 10 regałów ze sprzętem. Na zewnątrz zaplanowano też 2 platformy dla eksperymentów - jedną skierowaną w stronę Ziemi i jedną w stronę nieba. Po katastrofie pierwszego egzemplarza Ariane 5 w 1996 roku kierownictwo ESA zdecydowało się na wyniesienie modułu za pomocą amerykańskiego wahadłowca.

30 stycznia 1998 roku w Waszyngtonie została podpisana umowa IGA USA z nowymi członkami programu ISS - Szwajcarią i Szwecją. W ten sposób liczba krajów uczestniczących w projekcie wzrosła do 15. Później przyłączyła się także Brazylia, ale z powodów problemów finansowych wycofała się z programu w 2002 roku. Ostatecznie kształt stacji uzyskał postać ciągu modułów ciśnieniowych połączonych z główną kratownica podpierającą panele słoneczne i radiatory.

[Scorus]

Konstrukcja ISS - konfiguracja obowiązująca w chwili rozpoczęcia budowy

Konstrukcja Międzynarodowej Stacji Kosmicznej która obowiązywała w chwili rozpoczęcia jej budowy w 1998 roku odbiegała nieco od ostatecznej konfiguracji. Konfiguracja stacji w finalnej postaci miała wyglądać następująco. Do modułu podstawowego - Zarya produkcji rosyjskiej domontowany był moduł mieszkalny Zvezda od strony jego tylnego węzła cumowniczego. Z dolnym, wertykalnym węzłem cumowniczym modułu Zvezda łączył się rosyjski moduł łącznikowy UDM. Do jego horyzontalnych węzłów cumowniczych były podłączone następujące komponenty: dwa rosyjskie moduły badawcze Research Module 1 i Research Module 2, rosyjska śluza powietrzna Poisk (nazywana wtedy DC-2), oraz rosyjski moduł podtrzymywania życia LSM 1. Z modułem LSM 1 łączył się natomiast moduł LMS 2. Z wertykalnym górnym węzłem Zvezdy łączył się rosyjski moduł paneli słonecznych SPP. Na rdzeniu tego ostatniego był zainstalowany europejski zrobotyzowany manipulator ERA. Do wertykalnego, dolnego portu modułu Zarya podłączony był rosyjski moduł cumowniczy i magazynowy DSM.

Moduł Zvezda łączył się z amerykańskim modułem łącznikowym Unity poprzez łącznik PMA 1 za pomocą przedniego węzła horyzontalnego. Z przednim węzłem horyzontalnym Unity łączyło się amerykańskie laboratorium Destiny. Po przeciwnej stronie Destiny domontowany był moduł łącznikowy Harmony, zwieńczony od strony przedniego horyzontalnego węzła cumowniczego łącznikiem PMA 2.

Do dwóch bocznych wertykalnych węzłów cumowniczych Unity dołączone były moduły: amerykańska śluza powietrza Quest i moduł obserwacyjny Cupola. Z górnym wertykalnym węzłem Unity połączenie posiadał moduł kratownicowy ITS Z1. Po przeciwnej stronie Unity, do jego węzła wertykalnego dolnego według początkowych planów dołączony miał być amerykański moduł mieszkalny TransHab zakończony łącznikiem PMA 3 łączącym go ze statkiem ratunkowym X-38. Później zdecydowano się na podłączenie do dolnego wertykalnego węzła Unity modułu łącznikowego Tranquility. Do jego węzłów horyzontalnych podłączone były moduły TransHab i X-38, a do węzła wertykalnego - łącznik PMA 3. Wstępnie planowano tez zastosowanie modułu napędowego PM, który w zależności od wersji i okresu budowy stacji w którym zostałby dołączony miał zostać zamontowany przy module Unity albo Harmony.

Z horyzontalnymi bocznymi węzłami cumowniczymi modułu łącznikowego Harmony łączyły się: japońskie laboratorium JEM Kibo i europejskie laboratorium Columbus. Z węzłem górnym horyzontalnym Harmony połączony był japońsko - amerykański moduł laboratoryjny CAM. Z przodu modułu JEM Kibo zainstalowany był manipulator JEM RMS oraz platforma badawcza JEM EF. Do wertykalnego portu JEM Kibo dołączony był japoński moduł magazynowy JEM ELM PS.

Na laboratorium amerykańskim Destiny spoczywała główna kratownica stacji. Jej centralnym elementem był moduł ITS S0. Z jednej strony kratownicę tworzyły następujące elementy żebrowe: ITS P1 (element przedłużający), ITS P3/P4 (element fotowoltaiczny), ITS P5 (łącznik), oraz ITS P6 (element fotowoltaiczny). Z drugiej strony kratownicę tworzyły bliźniacze elementy, o nazwach: ITS S1 (element przedłużający), ITS S3/S4 (element fotowoltaiczny), ITS S5 (łącznik), oraz ITS S6 (element fotowoltaiczny). Po kratownicy przemieszczał się transporter mobilny MT z mobilnym systemem bazowym MBS. Do niego mógł zostać przyłączony kanadyjski manipulator CanadArm2 posiadający na wyposażeniu zakończenie Dextre.

Ponadto na stacji znajdował się zestaw palet zewnętrznych. Na module Destiny umieszczono zewnętrzną platformę ładunkową ESP-1, na module Quest - platformę ESP-2, a na sekcji sekcji P3 kratownicy ITS P3/P4 - platformę ESP-3. Do głównej kratownicy przyłączonych było 5 nosicieli ładunku typu EXPRESS (Expedite the Processing of Experiments to the Space Station) - ELC-1, ELC-2, ELC-3, ELC-4 i ELC-5. Na kratownicy znajdował się też spektrometr AMS-02.

[Scorus]

Konstrukcja ISS - zmiany po 2001 roku
W 2001 roku w związku ze znacznym przekroczeniem budżetu programu ISS zaszły poważne zmiany w koncepcji jej konstrukcji. Na mocy przedstawionej przez NASA w marcu 2001 roku rewizji G programu ISS (Revision G) skreślono z projektu część modułów. Anulowano następujące elementy: amerykański moduł mieszkalny TransHab, amerykański statek ratunkowy X-38, japońsko - amerykański moduł laboratoryjny CAM, dwa rosyjskie moduły laboratoryjne Research Module 1 i Research Module 2, rosyjski moduł cumowania i magazynowania DSM, oraz rosyjską śluzę powietrzną Poisk (nazywaną wtedy DC-2). W  świetle skreślenia śluzy powietrznej Poisk postanowiono pozostawić na stałe śluzę powietrzną Pirs, która według pierwotnych planów miała zostać odstrzelona i zastąpiona modułem dokowania UDM. Powstał plan zainstalowania Pirs przy ciśnieniowej sekcji rdzenia rosyjskiego modułu paneli słonecznych SPP łączącego się z górnym węzłem Zvezdy. Ponadto zaniechano prac projektowych nad amerykańskim modułem napędowym PM.

[Scorus]

Na początku 2002 roku w związku z problemami finansowymi Rosji zaszły także kolejne poważne zmiany w koncepcji budowy rosyjskiego kompleksu stacji. Rosyjski moduł paneli słonecznych SPP został okrojony o połowę. Miał składać się tylko z czterech (a nie z ośmiu) paneli słonecznych, a z jego rdzenia centralnego wykreślono sekcję ciśnieniową. Całość miała być zainstalowana na śluzie powietrznej Pirs, która miała zostać relokowana z dolnego wertykalnego węzła cumowniczego modułu Zvezda na górny wertykalny port tego modułu. W celu skompensowania braku 4 paneli słonecznych SPP zaplanowano powiększenie paneli modułów Zarya i Zvezda. Rosyjski moduł łącznikowy UDM bazujący na planie modułu Zarya miał pełnić także funkcję dystrybutora mocy uzyskanej z SPP. W tym celu miał zostać wyposażony w przegubowe panele ogniw fotowoltaicznych oraz duży radiator. Głowica cumownicza UDM zawierać miała także tylko dwa (a nie cztery) horyzontalne mechanizmy cumownicze. W USA, po zmniejszeniu liczby lotów wahadłowców zrezygnowano z wyniesienia spektrometru AMS-02. W 2002 roku Europejska Agencja Kosmiczna wysunęła także propozycję budowy europejskiego modułu mieszkalnego ESA Hab który miał zająć miejsce anulowanego amerykańskiego modułu TransHab. Element ten miał powstać poprzez przebudowę jednego z 3 istniejących modułów logistycznych typu MPLM. Miał zostać zainstalowany przy horyzontalnym węźle modułu łączeniowego Tranquility. Jednak z tego projektu wycofano się na bardzo wczesnym etapie prac planistycznych. Pojawił się także pomysł umieszczenia w miejsce skreślonego w 2001 roku rosyjskiego magazynu DSM komercyjnego modułu Enterprise. Miałby on znaleźć się przy dolnym węźle modułu Zarya. Jednak z przyczyn finansowych projekt ten nie doszedł do skutku.

[Scorus]

W dalszych latach zaszły kolejne zmiany. W 2003 roku z planów ISS został całkowicie skreślony moduł SPP. Anulowano także moduły UDM, LSM 1 i LSM 2.  Ponadto powstała koncepcja przystosowania zapasowego egzemplarza modułu Zarya - Modułu Serwisowego i Ładunkowego 2 (Functional Cargo Block/Module 2 - FGB-2) do roli laboratorium. W ten sposób powstał projekt rosyjskiego wielozadaniowego modułu laboratoryjnego Nauka. Ponadto jednocześnie powstała koncepcja zbudowania jeszcze jednego modułu tego typu - modułu laboratoryjnego RM. Wobec skreślenia SPP na którym miał zostać zainstalowany europejski manipulator zrobotyzowany ERA (według pierwotnych planów miał on być umieszczony na rdzeniu centralnym modułu SPP) postanowiono umieścić ten element na korpusie modułu Nauka. W takiej konfiguracji kompleksu rosyjskiego moduł Nauka miał znajdować się przy węźle cumowniczym modułu Zarya, a RM - przy skierowanym w nadir węźle modułu Zvezda. W kompleksie amerykańskim zmieniony został plan instalacji modułu obserwacyjnego Cupola. Początkowo miał on zająć miejsce przy bocznym, horyzontalnym urządzeniu cumowniczym amerykańskiego modułu łącznikowego Unity. Po zmianach zdecydowano się na jego instalacje przy horyzontalnym węźle elementu łącznikowego Tranquility. Ten ostatni, po modyfikacjach pełnić ma także funkcję małego modułu mieszkalnego. W tym czasie nie zmienił się plan pozostawienia Pirs na stałe i relokowania go do górnego wertykalnego węzła cumowniczego głowicy cumowniczej modułu mieszkalnego Zvezda. Taka konfiguracja stacji została oficjalnie zatwierdzona w 2006 roku.