宇宙ステーション補給機

context: 宇宙ステーション補給機(うちゅうステーションほきゅうき、H-IITransferVehicle、略称:HTV)は、国際宇宙ステーション(ISS)へ食料・水などの物資や機材を届ける日本の無人宇宙補給機であり、愛称はこうのとり(KOUNOTORI)である。宇宙開発事業団(NASDA)と後継法人の宇宙航空研究開発機構(JAXA)が開発し、三菱重工業や三菱電機、IHIエアロスペースなどの大小100社程度の企業が製造した。H-IIBロケットに搭載されて種子島宇宙センターから打ち上げられ、高度約400キロメートル上空の軌道上を周回する国際宇宙ステーション(ISS)へ食糧や衣類、各種実験装置などの最大6.2トンの補給物資を送り届ける。その後、使わなくなった実験機器や使用後の衣類などを積み込み、大気圏に再突入させて断熱圧縮によって焼却する。ISSとの接続にはハーモニー付近に設置されたロボットアームで掴んでハーモニーの下部の共通結合機構(CBM)に結合させる方法が採られる。初号機以降、主要機器の国産化が進められたことにより3号機でHTVの開発は完了し、4号機以降は運用機として量産が行われている。三菱重工業はプライムメーカーとして開発に携わり、全部で約350社の企業が開発に参画している。
qas: question: 宇宙ステーション補給機は、どの国で開発・製造したものであるか?
answers: text: 日本

question: 宇宙ステーション補給機には、最大何トンまでの補給物資を、搭載できるの?
answers: text: 6.2トン

question: HTVの愛称は何ですか?
answers: text: こうのとり

question: HTVの開発に参画した企業は、約何社か?
answers: text: 約350社

context: 1988年、日本、カナダ、アメリカ合衆国、および欧州宇宙機関(ESA)加盟国の政府間で宇宙基地協力協定(IGA)が署名された。1993年にロシア連邦も加わり、1994年に現在の国際宇宙ステーション計画が誕生した。こうした中で、1994年7月の宇宙ステーション計画の了解覚書協議において、アメリカ航空宇宙局(NASA)は宇宙ステーションへの輸送を、国際パートナーがスペースシャトルでの輸送経費を実費負担する方式から、各パートナーごとが輸送能力を提供することを原則とする方式への変更を提案した。これを受け、日本の宇宙開発事業団(NASDA)は1995年に宇宙ステーション補給機の概念設計を開始し、1997年にHTV開発に着手した。1998年2月24日に署名された宇宙基地了解覚書(MOU)においては、日本が国際宇宙ステーションへの補給義務を負うことが国際的に約束された。
qas: question: アメリカ合衆国とロシア連邦のうち、IGAにより遅く参加してのは、どの国?
answers: text: ロシア連邦

question: ロシア連邦がIGAに参加したのは、いつですか?
answers: text: 1993年

question: 1998年2月24日に何が署名されたことにより、日本が国際宇宙ステーションへの補給義務を負うことが国際的に約束されたか?
answers: text: 宇宙基地了解覚書

context: その後、2003年のコロンビア号空中分解事故によってスペースシャトル退役への流れが加速したことにより、HTVを含めた無人宇宙補給機の重要性が高まっていった。当初、人工衛星基準の設計・製作経験しかない日本がHTVをISSへ全自動ランデブーさせる構想を提案したことに対し、NASA側は難色を示して拒絶したという。ちなみに、当初HTVはH-IIAロケットに液体ロケットブースター(LRB)1基を追加した212型で打ち上げる前提で開発が進められていた。しかし再検討の結果、LRBを追加するより、1段目を大型化する方が経済性、確実性、輸送能力などの点でより優れていると判断され、H-IIBロケットの開発が決定した。なお、日本ではHTVの前に再使用型宇宙往還機であるHOPE(ホープ、H-IIOrbitingPlane)の開発が進められていた。HOPEはISSの輸送用途にも考えられていたが、再利用型より使い捨て型のHTVでの輸送の方が費用対効果が優れているということで、結局HOPEが採用されることはなかった。なお後にHOPEは開発自体が凍結されている。
qas: question: 日本でHTVの前に開発が進められていた再使用型宇宙往還機は、何と呼ばれたの?
answers: text: HOPE

question: 無人宇宙補給機の重要性が上昇につながった、2003年の事故は、何ですか?
answers: text: コロンビア号空中分解事故

question: 開発が始まったばかりの時のHTVは、H-IIAロケットに何を1基追加した212型で打ち上げる前提で開発が進められていたか?
answers: text: 液体ロケットブースター

context: 技術実証機の建造費約200億円を含んだ総開発費は677億円、2号機以降の1機あたり建造費は約140億円である。1機目のHTV技術実証機には、「おおすみ」や「はやぶさ」のような他の国産宇宙機に付けられる愛称がつけられなかった。これは、補給機を再利用せず使い捨てにする用途のためであったが、2号機以降はより親しみを持ってもらうために2010年8月27日から9月30日までの期間に愛称が一般公募され、同年11月11日に「こうのとり」という愛称が発表された。選定理由は赤ん坊や幸せといった大切なものを運ぶコウノトリのイメージが、HTVのミッション内容を的確に表しているから、というものであった(愛称決定後、技術実証機を便宜上「こうのとり1号機」と呼ぶこともある)。なお、有効応募総数は17,026件、「こうのとり」の提案者数は217名で、提案者には特典として認定書・記念品が届けられ、抽選で選ばれた6組が、2号機から7号機まで毎回1組ずつ、名付け親の代表として種子島宇宙センターでの打上げを見守る。
qas: question: HTVの技術実証機と2号機のうち、建造費がより多くかかったのは、どちらですか?
answers: text: 技術実証機

question: 「こうのとり」という愛称は、いつからいつまでの一般公募により決まったのか?
answers: text: 2010年8月27日から9月30日

question: HTVの愛称が決まったのは、2010年何月何日なの?
answers: text: 11月11日

context: HTVは当初から補給キャリアの組み替えにより様々な輸送需要に対応したり、将来は有人宇宙船や軌道間輸送機に発展させることを容易にしたりするため、モジュール設計が行われている。当初は、与圧短型、与圧長型、与圧・非与圧混載型の3形態が考えられたが、その全てに対応したものを開発すると開発費が高騰してしまい、日本が独自の新輸送機開発を行う根拠としてスペースシャトルより費用対効果があることを示す必要があったため、与圧物資と非与圧物資を搭載する「混載型」のみが開発された。そのため、組み替え形態の開発は将来構想となったが、モジュール単位で開発して後で組み合わせることが可能になり、開発の効率化にも役立った。大きく分けると、前側2/3程度が補給キャリア、後側1/3程度が電気・推進モジュールである。HTVの総部品点数は約120万点に上り、H-IIBロケットの約100万点よりも多く、打ち上げ時にかかる3.2Gの加速圧と振動に耐えられる強度を持っている。
qas: question: HTVを前側と後側に大きく分けた時、前側で最も多くの部分を占めるのは、何か?
answers: text: 補給キャリア

question: 当初のHTVにおいては、いくつの形態が考えられていましたか?
answers: text: 3形態

question: 当初、考えられていた3形態のうち、結局開発に至ったのは、どの形態だけか?
answers: text: 混載型

context: HTVは宇宙空間での有人使用に対応するため、通常の人工衛星やロケットと違い、故障や誤操作が1つ起きても任務が継続できる1フェイルオペレーティブ(Failoperative)、故障や誤操作が2つ起きても有人安全に影響を及ぼさない2フェイルセーフ(Failsafe)の耐故障設計を行っている。これは「きぼう」と同じ設計思想だが、HTV固有の安全設計もなされており、各開発フェーズ(基本設計段階・フェーズ1、詳細設計段階・フェーズ2、システム試験後評価段階・フェーズ3)ごとに行われる安全審査でメーカー安全審査、JAXA安全審査を受審し、NASA安全審査に至っては計6回受審している。また、HTVがISSに接近している段階で緊急事態が生じた場合、ISS搭乗員によるHTV運用にかかる緊急コマンドの送信端末であるHTV専用コマンド端末(HCP:ハードウェアコマンドパネル)がある。地上側が事態を把握し支援するのが間に合わなくても、搭乗員が端末を使って緊急操作することが可能になっている。この端末は6号機まで使用され、7号機以降の緊急操作端末はNASAのISS搭載可搬型パソコン(PCS)に変更されている。
qas: question: 1フェイルオペレーティブと2フェイルセーフのうち、より多くの故障および誤操作に耐性を持つ設計は、どれか?
answers: text: 2フェイルセーフ

question: HTVでは、何と同じ設計思想をもとにHTV固有の安全設計もなされましたか?
answers: text: 「きぼう」

question: HTVの6号機では使用されたが、7号機以降では使用されなくなった緊急操作端末は、何?
answers: text: HTV専用コマンド端末

context: 補給キャリアには、国際宇宙ステーション(ISS)に補給する物資を搭載する。与圧部と非与圧部からなる。ISSに補給品を送り届けた後、不要品を搭載して大気圏に突入し、焼却処分する役割も持つ。なお、開発初期段階では非与圧部がなく与圧部を大きくした構成も発表されていた。最近の構想図でも、与圧部のみの構成や非与圧部のみの構成が掲載されているが、将来このような様々な構成を使用する予定があるのかは未公表である。以下、混載型の補給キャリアについて解説する。補給キャリア与圧部には、国際宇宙ステーション(ISS)の船内用補給品を搭載する。国際標準実験ラック(ISPR)またはHTV補給ラック(HRR)を合計8個搭載することができる。HRRは飲料水、食料、衣類等を輸送する際に用いるラックで、物資は物資輸送用バッグ(CargoTransferBag:CTB)と呼ばれるISS標準のバッグでHRRに収められる。また5号機からは与圧部の底面の空間を利用した新たな補給ラック(HRRType-D)が搭載可能となっている。搭載可能なCTBの数は、初号機では標準サイズ換算で208個だったが、2号機では230個に、5号機では242個に、6号機からは248個に増えている。
qas: question: 2号機と5号機のうち、搭載可能なCTBの数がより多いのは、どれ?
answers: text: 5号機

question: CTBは、ISPRとHRRのうち、どこに収められますか?
answers: text: HRR

question: 国際宇宙ステーション(ISS)の船内用補給品を搭載するHTVの部分を、何と言うか?
answers: text: 補給キャリア与圧部

question: 飲料水、食料、衣類等の補給品は、HTVの補給キャリア与圧部の中で、どこに搭載されるか?
answers: text: HRR

context: また、レイトアクセス(速達サービス、打上げ10日前から80時間前までの積み込み)対応可能なのは初号機では標準サイズ換算で4個だったが、2号機では30個に、3号機では80個に、5号機からは92個に増えている。レイトアクセスでは、4号機以降は標準サイズCTBの約4倍の体積のM02バッグを搭載できるようになり、バッグへ搭載可能な質量も5号機からは、それまでの20kgから70kgへ引き上げられるなど様々な改善が施されている。輸送する物資は種子島宇宙センターにて、重量・寸法を測定し、寸法が規定値外であれば所有者に規定値内に収めるよう要請し、小さすぎる場合は隙間材であるスペーサーを入れ固定される。これらの搭載される物資は、こうのとりの重心が規定の範囲内に収まるように、搭載レイアウトの計算に基づいて組み替えて積み込まれる。補給品はISS乗員が乗り込んで搬出するため、内部はISSと同じ1気圧の環境に保たれるほか、単独飛行中も気温は一定に制御される。ISSを離れる際には、ISSの不要品(使用済みラック等の廃棄物)を積み込み、HTVごと大気圏に突入して廃棄される。補給キャリア与圧部は、HTVとISSの結合部でもある。先端部分には共通結合機構(CBM)を装備しており、ISSのモジュールに結合することができる。通常、HTVはハーモニー(ノード2)の地球側結合部に接続される。「きぼう」では空気循環用ファンは海外メーカーのファンを使用していたが、HTVでは初号機から国産の低騒音ファンを用いている。
qas: question: 2号機と3号機におけるレイトアクセス対応可能なCBTの数を比べた時、その個数がより多いのは、どちらなの?
answers: text: 3号機

question: HTVとISSの結合部は、どこですか?
answers: text: 補給キャリア与圧部

question: きぼうとHTVのうち、国産の低騒音ファンを用いたものは、どれか?
answers: text: HTV

question: ISS内で発生した廃棄物は、HTVがどこに突入すると廃棄されるか?
answers: text: 大気圏

context: 補給キャリア非与圧部には、国際宇宙ステーション(ISS)の船外の宇宙空間に設置される材料曝露実験装置や予備部品を搭載する。過去の宇宙機では実績のない2.7m×2.5mという大開口部を有しており、その中に曝露パレットを収納することができる。曝露パレット(ExposedPallet:EP)は、「きぼう」船外実験プラットフォーム係留専用型と、多目的曝露パレット型の2タイプが用意されている。また、非与圧部の搭載能力は5号機までは1.2トンであったが、6号機からはISS用新型リチウムイオンバッテリ6台を一度に打ち上げるため、搭載能力が1.9トン(カーゴ搭載用の棚構造の質量を含む)に増強されている。「きぼう」船外実験プラットフォーム係留専用型(I型)は、「きぼう」の船外実験プラットフォーム(EF)に取り付ける曝露実験装置を2-3個搭載する。HTVがISSに接続されると、パレットはカナダアーム2で把持されて補給キャリア非与圧部から引き出され、きぼうのロボットアーム(JEMRMS)に受渡した後、EFの先端に仮置きされる。HTV技術実証機ではこのタイプが使用され、日米の曝露実験装置2個を搭載した。HTV2号機では米国の曝露機器2台を運搬したが、このI型が使われた。多目的曝露パレット型(EP-MP型)は、カナダアーム2により引き出された後、ISSのトラス上のモービル・ベース・システム(MobileBaseSystem:MBS)に仮置きするタイプと、I型と同様にEFに仮置きするタイプの2つがある。ORUには様々なものがあるが、ISSのバッテリORU(軌道上交換ユニット)の場合は6個搭載することができる。EP-MP型は、HTV3号機から使われる。
qas: question: 補給キャリア非与圧部には、ISSの船外の宇宙空間に設置される材料曝露実験装置と何を搭載するの?
answers: text: 予備部品

question: 5号機と6号機における非与圧部の搭載能力を比較した時、搭載能力がより優れているのは、どちらですか?
answers: text: 6号機

question: I型とEP-MP型のうち、より早く使われ始めたのは、何か?
answers: text: I型

question: 曝露パレットとしては、I型と何型が用意されているか?
answers: text: EP-MP型

context: 電気モジュールには、誘導制御系・電力供給系・通信データ処理系・通信系の電子機器を搭載する。なお、太陽電池はプログレスやATVと異なり、パドル形ではなく、電気モジュールや補給キャリアの外面に取り付けられる。これはHTVがプログレスやATVのような自動ドッキングではなく、共通結合機構(CBM)を用いての接続のため、カナダアーム2による把持(キャプチャ)させるためにはパドルがあると邪魔になるからである。しかし、HTVと同じ結合方式となる米国の商業補給機ドラゴンとシグナスは太陽電池パドルを使う方式を採用しており、設計次第ではどちらでも可能である。太陽電池パネルは「こうのとり」の外壁に、4号機では55枚、5号機で49枚、6号機と7号機は48枚搭載されており、6号機以降では補給キャリア与圧部の外壁に20枚、非与圧部の外壁に20枚、電気モジュールの外壁に8枚、推進モジュールの外壁に0枚(初号機では6枚あり、段階的に減らして6号機以降は0枚となっている。)という内訳となっている。
qas: question: HTVがプログレスやATVと異なる点とは、プログレスやATVがどんな結合方式であるとのことなの?
answers: text: 自動ドッキング

question: HTVと同じ結合方式の補給機として、この文書で紹介されているのは、両方ともどの国が開発したか?
answers: text: 米国

question: 4号機から7号機までの中で、その外壁に太陽電池パネルが最も多く搭載されているのは、どれか?
answers: text: 4号機

context: 推進モジュールには、軌道変更や姿勢制御のための推進装置を装備する。燃料(MMH:モノメチルヒドラジン)タンク2基、酸化剤(MON3:窒素添加四酸化二窒素)タンク2基、軌道変換用メインエンジン4基、姿勢制御用RCSスラスタ28基を装備する。実証機と2号機と4号機のメインエンジン(R-4D)とRCSスラスタ(R-1E)は、米エアロジェット社製であるが、3号機と5号機以降はIHIエアロスペース社製の国産品(メインエンジンはHBT-5、RCSスラスタはHBT-1)に置き換えられる。この国産エンジンへの切り替えにより、今まで使っていたエンジンとは特性が異なるのに対応するため、こうのとりのISSへの接近運用が多少変更されており、改めてNASAの安全審査を一部受審している。フェアリングは本来、H-IIBロケットに含まれる部分であるが、HTV打ち上げ時には専用の5S-H型を使用する。通常の5S型フェアリングより全長が長く、上部に1.4m四方のハッチがあり、HTVをフェアリングに収めた後も補給キャリアに入室でき、搭載試料や生鮮食料品などを打ち上げ直前にも搬入することができる(レイトアクセス)。レイトアクセスで搭載できるCTBの数は5号機で92個にまで増加し、他国の輸送船と比較してもHTVが最大の能力となっている。
qas: question: 軌道変換用メインエンジンと姿勢制御用RCSスラスタのうち、推進モジュールに装備される基数がより多いのは、どれですか?
answers: text: 姿勢制御用RCSスラスタ

question: 推進モジュールに装備される基数が最も多い推進装置は、何?
answers: text: 姿勢制御用RCSスラスタ

question: HTVのメインエンジンとRCSスラスタとして初めて採用された時期がより遅いのは、エアロジェットとIHIエアロスペースのうち、どの会社の製品か?
answers: text: IHIエアロスペース

question: HTVの3号機では、メインエンジンがR-4Dから何に置き換えられたのか?
answers: text: HBT-5

context: HTVの運用管制は筑波宇宙センターの宇宙ステーション運用棟内にあるHTV運用管制室(HTVMCR)で行われており、HTVがISSの後方5kmに到達する90分前からはNASAのジョンソン宇宙センター(JSC)にあるミッションコントロールセンター(MCC-H)との統合運用が行われる。運用管制の訓練、打ち合わせは打ち上げの1年以上前から行われており、HTV運用管制チーム(HTVFCT)は、3交代の24時間体制で常時約20名が運用を行っている。運用管制要員のHTV1での認定者は67名、HTV2での認定者は76名となっている。HTVの手順書は1,800種類以上あり、NASAとの手順書も数百種類ある。また、2011年のこうのとり2号機ではミッション中に起きた東北地方太平洋沖地震により、一時的に宇宙ステーション運用棟の管制設備が使えず、NASAの管制センターに管制官を派遣して対応した。この一件により、筑波宇宙センター内の別の建物内にHTVの予備管制センターが設置されている。
qas: question: HTVがISSの後方5kmに到達するまで90分以上残っていれば、誰によるHTVの運用管制は行われないの?
answers: text: ミッションコントロールセンター

question: HTV1とHTV2のうち、どちらにおける運用管制要員の認定者がより多いか?
answers: text: HTV2

context: H-IIBロケットで高度200km/300kmの楕円軌道に打ち上げられたHTVは、NASAの追跡・データ中継衛星TDRSとの通信を開始し、筑波宇宙センターにあるHTV管制センター(HTV-CC)の管制を受ける。HTVが正常であることが確認されると、約3日間掛けて国際宇宙ステーション(ISS)から23kmの位置まで接近する。この距離では、「きぼう」に設置された近傍域通信システム(ProximityCommunicationSystem:PROX)との通信が可能になる。きぼうに搭載されているGPS受信機を利用したGPS相対航法(RGPS)により、ISSと同じ高度で、ISSの5km後方の接近開始点(AI点(ApproachInitiationPoint))に投入される。AI点まで正常な状態が確認できれば、AIマニューバ(AIManeuver)により接近を継続する。何らかの理由で接近を中断したい場合は、AI点にて相対的に停止(ISSと一定の位置関係を保持)する。
qas: question: HTVがHTV管制センターの管制を受けるためには、どの機関の追跡・データ中継衛星との通信を経なければいけないか?
answers: text: NASA

question: HTVが「きぼう」に設置された近傍域通信システムと通信を行うためには、国際宇宙ステーションから何kmの位置まで接近しなければならないんだ?
answers: text: 23km

context: まず、RGPSによりISSの下方500mのRバー開始点(R-barInitiation:RI)に接近する。きぼう(JEM)の下部には反射板(コーナーキューブリフレクタ)が取り付けられており、これにレーザーを当てて正確な位置を測定しながら、ゆっくりと接近する(ランデブセンサ航法)。接近速度は毎分1-10mで、ISSもしくは地上から接近の一時停止や一旦後退、中止などの操作ができる。途中300mの位置で一旦停止し、ヨーマニューバを実施してヨー姿勢を0°に戻し、接近を再開する。最終的に、きぼう(JEM)の下方約10mの把持点(BP(BerthingPoint))で、HTVは停止する。プログレス補給船や欧州補給機(ATV)と異なり、HTVは自動ドッキングは行わない。他のCBMを使用するモジュールと同様、HTVはカナダアーム2で握持されて手動操作で結合する。まず、HTVは安全確保のため全てのスラスタを停止して待機する。次に、カナダアーム2がHTVを握持し、ハーモニーの地球側結合部に取り付ける。プログレスやATV(ロシア側のアンドロジナスドッキング機構を採用)と異なり、手動での結合方式を採用したが、それは結合に利用するISSの共通結合機構(CBM)が、自動ドッキングを行う設計ではない(ターゲットマーカーが無い、ドッキング時の衝撃負荷に耐えられない等)からである。これは自動ドッキングより大型の荷物の輸送を優先したためである。この接続方式の採用により、ハッチが1.2×1.2mの正方形(プログレスやATVのハッチは内径80cmの円形)となり、プログレスやATVと比べてより大きな物資の搬出が可能となった。
qas: question: プログレス補給船や欧州補給機と異なり、HTVがISSに結合するのには何が使用されるか?
answers: text: CBM

question: HTVに手動での結合方式を採用したのは、自動ドッキングより何の輸送を優先したためでありますか?
answers: text: 大型の荷物

question: プログレスと同じく自動ドッキングの結合方式を採用し、ハッチが内径80cmの円形になっている補給機は、何か?
answers: text: 欧州補給機

context: HTVがドッキングするハーモニーはISSの最前部であり、HTVを使用してISSのリブーストを行うことはない。前述の通り、補給キャリアから補給品の取り出しと不要品の積み込みが行われると、HTVはISSから離脱する。HTVの係留中にスペースシャトルがドッキングする場合は、HTVのすぐ隣にシャトルのペイロードベイが位置してしまい、物資搬出に支障を来す。特に多目的補給モジュール(MPLM)を輸送するミッションの場合、MPLMが結合に使用するハーモニーの地球側結合部をHTVが塞ぐことになる。このような場合は、あらかじめHTVをハーモニーの天頂側結合部に移しておく必要がある。実際に、HTV2号機では、STS-133の到着に備えて、HTV2をハーモニーの天頂側結合部に移動させた。ハーモニー天頂側はセントリフュージが使用する予定だったが、セントリフュージの計画中止で空いており、過去にはきぼう船内保管室の仮設置に使われた。CBMから分離すると、HTVはカナダアーム2でISSから離れた場所まで移動した後、把持を開放して放出され、ISSから遠ざかる。軌道離脱の噴射を行い、通常は南太平洋、場合によってはインド洋に向けて再突入させる。再突入時に発生する1000度以上の高温に耐えられる耐熱金属等でできた一部の部品(噴射ノズルやタンク等)を除き、確実に燃え尽きるように設計されており、アルミニウム合金や特殊樹脂などでできた本体、廃棄された不要品ともども大部分が燃え尽きその任を終える。燃え尽きなかったごくわずかの部品は南太平洋、またはインド洋の海中へと没する。
qas: question: HTV2号機では、何の到着に備えて、HTV2をハーモニーの天頂側結合部に移動させたの?
answers: text: STS-133

question: ISSから離れ、軌道離脱の噴射を行ったHTVは、通常、どこを向けて再突入しますか?
answers: text: 南太平洋

question: 噴射ノズルは、何度以上の高温にも耐えられる耐熱金属でできているか?
answers: text: 1000度以上

question: ISSへの物資補給の任を終えたHTVは、南太平洋のほかに、どこに向けて地球へと再突入しますか?
answers: text: インド洋