Una estación espacial es una construcción artificial diseñada para hacer actividades en el espacio exterior, con diversos fines. Se distingue de otra nave espacial tripulada por su carencia de un sistema de propulsión principal (en lugar de eso, otros vehículos son utilizados como transporte desde y hacia la estación), y de medios de aterrizaje. Por su diseño, las estaciones espaciales están destinadas a orbitar la Tierra (en órbita terrestre baja), o el cuerpo celeste donde hayan sido puestas en órbita. En enero de 2020 solo hay una estación espacial operativa en órbita: la Estación Espacial Internacional, que está permanentemente tripulada. Las dos últimas anteriores fueron Tiangong-1 de China (reentrada en 2016) y Tiangong-2 (lanzado el 15 de septiembre de 2016, pero no está permanentemente tripulado). Las estaciones anteriores incluyen la serie Almaz y Salyut, Skylab, y más recientemente Mir.
Las estaciones espaciales de hoy en día son plataformas de investigación, utilizadas para estudiar los efectos a largo plazo del vuelo espacial sobre el cuerpo humano. Asimismo, sirven como plataforma para albergar laboratorios donde se realizan numerosos y prolongados estudios científicos sobre aspectos que pueden ser útiles en otros vehículos espaciales. Permitiendo una mayor duración que la permitida en otros tipos de vehículos espaciales. Cada miembro de la tripulación se queda a bordo de la estación durante semanas o meses, rara vez más de un año. Desde el incidente del vuelo del Soyuz 11 al Salyut 1, todos los récords de vuelo espacial tripulado han sido establecidos a bordo de estaciones espaciales. El récord de duración para un solo vuelo espacial es de 437,7 días, establecido por Valeriy Polyakov a bordo de Mir de 1994 a 1995. Hasta el presente, cuatro cosmonautas han completado misiones individuales de alrededor de un año, todas a bordo de Mir.
Las estaciones espaciales también se han utilizado para fines militares y civiles. La última estación espacial de uso militar fue Salyut 5, que fue utilizado por el programa Almaz de la Unión Soviética en 1976 y 1977.
Las estaciones espaciales han sido previstas desde al menos 1869, cuando el estadounidense Edward Everett Hale escribió "The Brick Luna" (La luna ladrillo) en la cual imaginaba una base espacial esférica construida con ladrillos. El primero en hacer una seria consideración a las estaciones espaciales fue el ruso Konstantin Tsiolkovsky y ya en el siglo XX, aproximadamente dos décadas más tarde el alemán Hermann Oberth. En 1929 el esloveno Herman Potočnik fue el primero en imaginar una estación espacial con forma de "rueda giratoria" para, por la fuerza centrífuga crear gravedad artificial.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos alemanes investigaron el concepto teórico de un arma orbital basado en una estación espacial. Siguiendo la idea de Oberth de un arma basada en el espacio, la llamada "arma sol" era un concepto de una estación espacial en órbita alrededor de la Tierra a una altura de 8200 kilómetros, con un arma que iba a utilizar la energía del sol.
En 1951, ya instalado en Estados Unidos Wernher von Braun publicó su diseño para una estación espacial rueda giratoria, haciendo referencia a la idea de Potočnik -. Sin embargo estos conceptos nunca dejaron la etapa de concepto durante el siglo XX.
Durante el mismo tiempo que von Braun seguía las ideas de Potočnik, las agencias de diseño soviético - principalmente la de Vladimir Chelomey proseguían las ideas de Tsiolkovsky como el proyecto OKB-52. El trabajo para concretar la OKB-52 llevaría conjuntamente al programa Almaz y a la primera estación espacial: la Salyut 1. El hardware desarrollado por los soviéticos sentó las bases para las estaciones espaciales Salyut y Mir, y es aún hoy una parte considerable de la estación espacial ISS.
En la década de 1960 se pusieron en marcha diversos proyectos de investigación de cara a lanzar una estación espacial, como el proyecto del Manned Orbital Laboratory estadounidense. Sin embargo la primera estación no llegaría hasta 1971, con la soviética Saliut 1. Dentro del programa Saliut, lanzado entre 1971 y 1982, se incluyeron cinco estaciones espaciales civiles del tipo DOS y cuatro militares del tipo Almaz. De este segundo tipo, la primera estación operativa fue la OPS-2 (llamada también Salyut 3), lanzada en 1974. La primera estación estadounidense fue la Skylab, derivada del programa Apolo y lanzada en 1973. Desde el vuelo de la misión Apolo-SL 4 en la estación Skylab, que permaneció en el espacio 84 días, todos los récords de permanencia en naves tripuladas han sido logrados a bordo de estaciones espaciales soviéticas.
La Saliut 6 marcó un nuevo récord de permanencia en 1980, con la misión de la Soyuz 35, que permaneció 185 días en el espacio y la Saliut 7 en 1984, con una misión de 237 días de duración. La estación espacial soviética Mir, cuya construcción empezó en 1986, permitió continuar con la realización de misiones de larga duración, consiguiendo el cosmonauta Valeri Poliakov el récord de permanencia en el espacio en un solo viaje, pasando 437 días y 18 horas en la estación entre 1994 y 1995.
En 2010 la Estación Espacial Internacional (proyecto internacional cuya construcción comenzó en 1998) efectuó el relevo de la Mir, como el vehículo espacial que había estado durante más tiempo (3644 días) ininterrumpidamente tripulado por seres humanos. Antiguas y actuales estaciones espaciales:
Además, Bigelow Aerospace desarrolla comercialmente módulos de hábitat inflables, con la intención de ser usados para la construcción de estaciones espaciales.
Se han propuesto algunos diseños de estación espacial que se pretende sean hábitadas a largo plazo espaciales para gran número de personas, en esencia "ciudades en el espacio" donde la gente tendría sus hogares. Hasta ahora esos diseños son solo hipotéticos, y nunca fueron seriamente considerados para emplearlos realmente.
Estas estaciones tienen varios problemas que limitan su habitabilidad a largo plazo, tales como tasas de reciclaje muy bajas, niveles de radiación relativamente altos y la pérdida de peso. Algunos de estos problemas causan malestar y efectos a largo plazo en la salud. En el caso de las llamaradas solares, todos los habitantes actuales están protegidos por el campo magnético de la Tierra, y están por debajo de los Cinturones de Van Allen.
En un futuro, los hábitats espaciales pueden intentar abordar estos problemas y a su vez se podrían destinar a la ocupación a largo plazo. Algunos diseños incluso podrían acomodar a un gran número de personas, esencialmente "ciudades en el espacio", donde la gente haría su residencia. Todavía no se ha construido un diseño de este tipo, ya que incluso para una pequeña estación, los actuales costos del lanzamiento (2016) no son económicamente ni políticamente viables.
Para poder lidiar con estos costos, una posible solución podría ser construir un gran número de cohetes (economías de escala), emplear cohetes reutilizables, Utilización de Recursos In Situ, o métodos de lanzamiento espacial no-cohete tales como ascensores espaciales. Por ejemplo, en 1975 la NASA publicó uno de sus estudios históricos más ambiciosos, en el explicaban una estación espacial conceptual de 10 000 personas. Se proponía buscar la habitabilidad a largo plazo mediante la gravedad artificial y suficiente masa en el espacio para permitir un alto blindaje de radiación. Esta se visionó como una futura base de conductores de masa lanzando 600 veces su propia masa en material lunar acumulándolo durante años.
Una estación espacial es un sistema complejo con muchos subsistemas interrelacionados en mayor o menor medida. Por esta razón, los subsistemas son diseñados tomando en cuenta su compatibilidad y acoplamiento con cada uno de los otros. Además, todos los subsistemas deben ser seguros y funcionar adecuadamente.
Los subsistemas principales de una estación espacial son:
Los mohos que se desarrollan a bordo de las estaciones espaciales pueden producir ácidos que degradan el metal, el vidrio y el caucho.
La suma de tripulación y visitantes no se puede diferenciar.
Una estación espacial puede ser el contrapeso de un ascensor espacial, o bien situarse en un punto del cable, como a 35786 km para tener condiciones de microgravedad. En este último caso, otra estación (o un asteroide, o cualquier elemento con masa suficiente) será necesaria como contrapeso.
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