きぼう
JEM PAYLOADS(JEM Payload Officer、ジェムペイローズ) - ペイロード運用担当。かつては実験運用代表者として、唯一管制室に詰めていたが現在は入らない。NASAの実験も含む「きぼう」での実験実施者の窓口となり、実験運用が円滑に行われるよう支援する。かつて、実験運用管制チーム(Payload Flight Control Team:PL FCT)が「JEM PAYLOADS」の下に属していたこともあった。
JET(JEM Engineering Team、ジェット) - 技術支援チーム、システム運用技術支援担当。管制室には入らず、バックルームに詰めている。主にきぼう開発メンバーで組織され、きぼう運用管制チームを技術面で支援を行い、きぼうのデータ評価や機能拡張機器の開発検討なども行う。
JAXA EVA(JAXA Extravehicular Activity、ジャクサイーブイエー) - 技術支援チーム、船外活動支援担当。管制室には入らない。日本人宇宙飛行士の船外活動(Extra-Vehicular Activity:EVA)、きぼうに関係する船外活動を技術面で支援を行う。
OMT(Operations Management Team、オーエムティー) - 運用管理チーム、国際間調整担当。管制室には入らない。きぼうの運用にあたって、国際間での情報収集・連絡・調整を筑波宇宙センターとジョンソン宇宙センターで行う。
SENIN(System Element Investigation and Integration Officer、センニン) - システム担当。きぼうのシステムを監視し、複数の管制ポジションにわたる作業をまとめる。
ユーザ運用エリア(UOA)での「実験運用管制チーム」(Payload Flight Control Team:PL FCT)は、きぼう船内の実験装置を担当する与圧実験運用管制チームと、船外実験プラットフォームの実験装置を担当する曝露実験運用管制チームの2つに分かれており、各役割と配置は以下のようになっている。
与圧実験運用管制チーム - J-FLIGHTが統括し、各実験ラックごとの責任者であるラックオフィサー(Rack Officer:RO)と、各実験ラックへのコマンド送信や監視などの運用を行うオペレータ(operator:OP)で構成されており、2017年1月現在、実験運用管制員約40名が在籍している。
BIO(BIology Ops Lead、バイオ) - 細胞実験ラック担当。細胞培養装置(Cell Biology Experiment Facility:CBEF)とクリーンベンチ(Clean Bench:CB)の、2つの機器が搭載されている。
FISICS(FluId ScIence and Crystalization Science Ops Lead、フィジィクス・フィジックス) - 流体実験ラック担当。流体物理実験装置(Fluid Physics Experiment Facility:FPEF)と、溶液結晶化観察装置(Solution Crystallization Observation Facility:SCOF)と、蛋白質結晶生成装置(Protein Crystallization Research Facility:PCRF)と、画像取得処理装置(Image Processing Unit:IPU)の、4つの機器が搭載されている。
MEISTER(MSPR Engineering and Integration Staff for Enterprising Research、マイスター) - 多目的実験ラック、多目的実験ラック2担当。水棲生物実験装置(Aquatic Habitat:AQH)、液滴群燃焼実験供試体(Group Combustion Experiment Module:GCEM)、静電浮遊炉(Electrostatic Levitation Furnace:ELF)、沸騰・二相流実験供試体(Two-Phase Flow:TPF) などの機器が搭載されている。
GOLEM(GHF Ops Lead and Engineer of Material Science、ゴーレム) - 勾配炉実験ラック担当。温度勾配炉(Gradient Heating Furnace:GHF)が搭載されている。
GNOME(General Non-rack Operation for Medical and Education、ノーム) - ラックに搭載されていない実験装置、教育文化ミッション(Education Payload Observation:EPO)、医学ミッションなどを担当。これらの実験やミッションを行う宇宙飛行士の作業の支援を行う。
曝露実験運用管制チーム - J-FLIGHTが統括し、全体の指揮を執る曝露ペイロードオフィサー(ExPO)の元、各曝露実験のコマンド送信や監視などの運用を行うオペレーター(operator:OP)で構成されており、2017年1月現在、実験運用管制員約15名が在籍している。
SEDA-AP OP - 宇宙環境計測ミッション装置(Space Environment Data Acquisition equipment - Attached Payload:SEDA-AP)を担当。
MAXI OP - 全天X線監視装置(Monitor of All-sky X-ray Image:MAXI)を担当。
CALET OP - 高エネルギー電子・ガンマ線観測装置(CALorimetric Electron Telescope:CALET)を担当。
i-SEEP OP - 中型曝露実験アダプター(IVA-replaceable Small Exposed Experiment Platform:i-SEEP)を担当。
SMILES OP - 超伝導サブミリ波リム放射サウンダ(Superconducting Submillimeter-Wave Limb-Emission Sounder:SMILES)を担当。運用を終了している。
MCE OP - ポート共有実験装置(Multi-mission Consolidated Equipment:MCE)を担当。運用を終了している。
JPOC(JAXA Payload Operations Conductor、ジェイポック) - 運用管制室のJEM PAYLOADSを補佐し、日本の実験運用全てを取りまとめる、実験運用管制室の指揮官。
RYUTAI Rack UI/PI/Eng.(User Integrator/Principal Investigator/Engineer (RYUTAI Rack)、リュータイ ユーザインテ/ピーアイ/エンジニア、流体実験ラック実験研究者チーム、エンジニアチーム) - 実験テーマ提案者かつ代表研究者のPI、各実験機器・サンプルの製作や実験計画の立案に関わるUI、実験装置の開発を担ったEngineerから構成される、流体実験ラックの実験遂行チーム。
SAIBO Rack UI/PI/Eng.(User Integrator/Principal Investigator/Engineer (SAIBO Rack)、サイボウ ユーザインテ/ピーアイ/エンジニア、細胞実験ラック実験研究者チーム、エンジニアチーム) - RYUTAI Rack UI/PI/Eng.と同様、細胞実験ラックの実験遂行チーム。
EPO/Medical(Education Payload Observation Officer、イーピーオー/メディカル) - 教育文化・医学ミッション担当。各ミッションの機器製作、計画の立案を提案者と共に行ってきた教育文化・医学ミッションの各担当者が、EPOやMedicalとして実験運用管制室に詰める。
日本は米国のスペースシャトルやロシアのソユーズなどに頼らず、地球からISSへ物資を輸送する独自の宇宙輸送システムを開発することを決定し、1995年(平成7年)に概念設計に着手し、1997年(平成9年)から開発が始まった。これは宇宙ステーション補給機(H-II Transfer Vehicle:HTV、愛称こうのとり)と呼ばれる機体で、全長約10メートル、直径約4.4メートルの円筒形で、推進モジュール・電気モジュール・キャリアの3区画からなる。2009年9月11日に、HTVを打ち上げる事を主たる目的として開発されたH-IIBロケットによってHTV技術実証機 (HTV-1) が打ち上げられており、2号機以降は毎年約1機ずつ計9機のHTVを打ち上げISSへ物資を輸送する予定である。
2020年5月21日に打ち上げられ、同年8月20日に大気圏に再突入した9号機をもって「こうのとり」及びH-ⅡBロケットの運用は終了した。以降は2021年度よりH-3ロケットによって打ち上げられる予定の新型宇宙ステーション補給機(HTV-X)に引き継がれる。
きぼうは、国際宇宙ステーション (ISS) 内に持ち込まれた超小型衛星を自身のロボットアームを用いた小型衛星放出機構(J-SSOD)により軌道上に放出することができる。これによりロケットで直接軌道に投入するより小さい衝撃で、より多くの超小型衛星を効率的に軌道上に投入できる。
通常のロケットでの打ち上げと比べ、放出される衛星はISSへの物資輸送機の船内貨物として打ち上げられるため、ソフトバッグと呼ばれる緩衝材で包んで輸送用バッグ(CTB)に入れられた後に輸送機でISSへ運ばれる。これにより緩衝材・輸送用バッグ・輸送機与圧室・フェアリングの4重保護となり、打ち上げ時の環境条件が自動車の荷台と同じ水準にまで緩和されるため、衛星開発の負担軽減に繋がっている。
きぼうを利用した衛星放出の検討が始まったのは2010年頃で、アメリカの大学が開発していたcubesat放出装置の設計をもとにJ-SSODは開発されている。初めて放出されたのは、2012年10月4日に明星電気のWE WISHと和歌山大学・東北大学のRAIKO (雷鼓)、同10月5日に福岡工業大学のFITSAT-1(にわか衛星)・他海外衛星のF-1・TechEdSatの計5機で、星出彰彦宇宙飛行士が操作するきぼうのロボットアームにより世界で初めて宇宙空間に衛星を放出した。
当初はCubesatのみの放出で、最大6U分の放出能力しかなかったが、2016年4月27日に初めて50kg級衛星用の搭載ケースを用いて50kg級超小型衛星が放出されている。2016年12月9日には、今までの3Uサイズの衛星搭載ケースを左右に2本あった6U対応のものを2段重ねにした、計12U対応の新型放出機構をHTV6号機でISSに輸送され、2017年1月16日の衛星放出時に初めて使われている。少しずつ衛星放出能力が増強されているが、「きぼう」のエアロックの大きさを限界まで活用すれば、最大で約300kgの衛星を放出できると見積もられている。2018年10月9日現在、これまでに34機が放出されている。
2018年2月23日に、きぼう利用戦略に基づくきぼう利用事業の民営化の第1弾として、2024年末までの契約で2023年度までに自立的運営を目指し技術移転を行う条件で超小型衛星放出サービス事業者の募集を開始し、2018年5月29日に応募があった5社の中からSpace BDと三井物産が選ばれている。
今後の計画では、2018年に6Uサイズの衛星を放出可能にし、2019年に24U相当、2020年には48U相当に能力を向上させた衛星放出機構を開発し運用する予定で、2020年以降は年間100Uの衛星放出を構想している。この年間100Uの内、民間の割合が7割に、JAXAが3割になる予定である。なお、この小型衛星放出機構(J-SSOD)を利用した衛星放出事業のJAXAでの税込み標準価格は、1Uが300万円、2Uが500万円、3Uが800万円、50kg級が1億400万円となっているが、民間事業者での価格は未定となっている。
HTV搭載小型回収カプセル(HTV Small Re-entry Capsule:HSRC)は、2018年9月に打ち上げられたHTV7号機に搭載された小型回収カプセルで、2018年11月11日に大気圏に再突入し南鳥島沖で回収に成功している。
この小型回収カプセルで、「きぼう」で行われた「低温高品質タンパク質結晶生成(Low Temperature Protein Crystal Growth:LTPCG)実験」で作られたタンパク質試料と静電浮遊炉(ELF)の材料サンプルを回収している。国際宇宙ステーションからの実験試料の回収は日本としては初めてで、アメリカ、ロシアに次いで3か国目となった。
今後はHTVなどの母船に依存せず、単独での運用ができる軌道離脱モジュールを付与した形態のカプセルを検討中で、HTV-Xでの技術実証を目指している。HTV-Xの非与圧部で回収カプセルを運び、国際宇宙ステーションの船外に一時的に設置し、「きぼう」のエアロックとロボットアームを使って実験試料などの回収物資を格納できると見られている。
セントリフュージ(生命科学実験施設、Centrifuge)は、日本が「きぼう」打ち上げの見返りとして、アメリカ航空宇宙局の実験棟「セントリフュージ」における重力発生装置、生命科学グローブボックス、重力発生装置搭載モジュールの開発・製造を行い、アメリカに引き渡す予定であった施設で、1997年8月に日本とNASAはこの条件で合意しており、開発費として約430億円を見込んでいた。人工的に0.01Gから0.01G刻みで2Gまでの重力を発生させ、生物飼育箱(Habitat:ハビタット)を最大4つ搭載し、質量1.2トンのローターが1分間に最大42回転を連続90日間行える、直径が2.5m、奥行き1.5m、質量約2トンの「重力発生装置(Centrifuge Rotor:CR)」、450リットルの隔離した作業空間で生物試料を扱う高さ2m、横1m、奥行き2m、質量約1トンの「生命科学グローブボックス(Life Sciences Globvebox:LSG)」、生物飼育箱搭載ラック(Habitat Holding Racks:HHRs)、保管ラック(Stowage Racks)、顕微鏡、冷凍冷蔵庫と、これらを搭載する外径4.4m、長さ9m、質量約10トンで15個のラックを搭載できる「重力発生装置搭載モジュール(Centrifuge Accommodations Module:CAM)」で構成されている。
だが2005年(平成17年)8月31日に発表されたNASAの変更計画で「セントリフュージ」計画は中止され、2005年10月に正式に中止の通知を受け日本における開発も終了した
。「きぼう」の打ち上げに関しては、2006年3月2日に行われた「国際宇宙ステーション計画に関する宇宙機関長会議」において、日本側は「きぼう」の輸送の確保を求め、2009年までに3便全ての打ち上げに合意している。
JAXAで構想している小型宇宙ステーション。ISS運用予定が短かった頃に構想されたもので、運用終了時に廃棄されるモジュールから設計上10年程度寿命の残っているきぼうを回収し、発展型HTVによって独自の居住モジュールやドッキングモジュール、太陽電池アレイ、推進モジュール(場合によっては打ち上げに使ったHTVの与圧キャリアや推進モジュールを流用する)を打ち上げ、組み合わせる予定であった。いまだ日本は有人での往還技術や長期間稼働できる生命維持システムを持っていないため、構想の域を出ない。
1985年4月に発表された宇宙開発委員会宇宙基地計画特別部会報告「宇宙基地計画参加に関する基本構想」の中で、「きぼう」の開発を含む日本のISS計画への参加の意義・目標として「高度技術の習得」「次世代の科学や技術の促進と宇宙活動範囲の拡大」「国際協力への貢献」「宇宙環境利用の実用化の促進」の4つが示されている。
2014年5月にJAXAは、2013年までにISS計画への参加によって得られた成果について、「有人・無人宇宙技術の習得」「産業の振興」「宇宙実験からの成果の蓄積」「国際協力による外交上のプレゼンス向上への貢献」「青少年の育成」の5つを上げている。「有人・無人宇宙技術の習得」については、有人打ち上げを除く自律的に有人宇宙活動を行うための技術を獲得し、その技術を獲得するのにかかった期間と費用は2013年までに28年と約8,260億円で、世界水準の有人宇宙技術を最も効率的に短期間で得たとしている。「産業の振興」については、「きぼう」の開発・運用に約650社、「こうのとり(HTV)」の開発・運用に約400社の日本企業が関わっており、各企業の有人宇宙技術の習得や宇宙関連製品の海外受注に繋がるなど、宇宙産業基盤の維持向上成熟に貢献したとしている。「宇宙実験からの成果の蓄積」については、宇宙環境を利用して細胞培養、植物培養、水棲生物飼育、金属・半導体結晶成長、蛋白質結晶成長、流体物理計測、X線天文観測、大気観測、地球観測などの各種実験・観測を行い、その学術的成果として査読付き論文が約900件となっている(詳細はきぼうの成果を参照)。「国際協力による外交上のプレゼンス向上への貢献」については、アジア諸国(マレーシア・ベトナム等)による「きぼう」の利用を進め、国際会議の誘致や議長国を務めるなど宇宙常任理事国としての地位を確立したとしている。「青少年の育成」については、JAXA保有の有人宇宙関連の写真・映像の平成25年度申請件数は4,171件(全申請件数の約4割、その内宇宙飛行士関連が1,862件)で、教科書・図鑑・テレビ番組・プラネタリウム等で利用されており、日本人宇宙飛行士による日本の小中学生との交信イベントや講演活動などを通じて、科学技術人材の育成に貢献しているとしている。また、平成25年度のJAXA関連報道はテレビが約1,000件、新聞が約2,700件で、その内約5割は有人宇宙関連報道で更にその約8割は宇宙飛行士関連報道となっており、これらの報道により日本の有人宇宙開発が青少年を含む国民の耳目に触れる機会となり、科学技術に対する興味や関心を高める一助になっている。
きぼうの本格的な運用が始まった2008年8月以降、生命科学、宇宙医学、技術開発、応用利用、物質科学、物理科学、宇宙物理学、人文科学、社会科学などの各分野の他、船外を利用した民生品の宇宙実証、地球観測、小型衛星放出など様々な成果が出ている。ISSで行われた日本の実験は1998年12月-2013年9月までに453件、きぼうを利用したミッションは設置後約5年間で約80件に上り、これらの実験により2013年8月までに「きぼう」に関連した査読付き論文は925件が発表されており、学位論文(博士論文、修士論文、学部卒業論文)は85件、それ以外の総説、査読なし論文、プロシーディングス等が697件となっている。また、「きぼう」利用研究者が国の競争的資金制度などの競争的資金を獲得した件数は2013年8月までに140件を超えている。
これらの一連の成果については宇宙航空研究開発機構(JAXA)ホームページ内の「宇宙ステーション・きぼう広報・情報センター」にて発信されており、2014年までに得られた成果をまとめた「「きぼう」利用成果レポート2014 -宇宙で得られた成果-」と題する報告書も出されている。
また、国際宇宙ステーション(ISS)の参加国の内、日本(JAXA)、アメリカ(NASA)、カナダ(CSA)、欧州(ESA)、ロシア(Roscosmos)の5か国の宇宙機関は合同で、「きぼう」での成果も含むISSでの成果72事例を「国際宇宙ステーション 人類への恩恵(INTERNATIONAL SPACE STATION BENEFITS FOR HUMANITY)」と題する報告書にまとめている。
こういった状況の中で、日本が毎年負担している「きぼう」を含むISS関連経費約350億円-400億円の費用対効果に対する批判も出ている。これに対し、宇宙飛行士の油井亀美也は「成果は非常に上がっていると思っている」とした上で、「きぼう」での成果を国民に伝える広報の在り方を課題に挙げている。またISS関連経費の使途についても、直接NASAなどの海外の宇宙機関にお金を支払っているわけではなく、ISSの共通的なシステム運用経費分担(CSOC、MOU第9条3項)の分担方法(IGA第15条5項、MOU第9条5項)として、HTVでの物資輸送による現物提供を以て支払い、その対価として日本人宇宙飛行士をISSへ運んでもらう権利を得ており、このHTVの開発・製造・運用などで得られた宇宙開発技術の蓄積も成果の1つであるとしている。向井千秋宇宙飛行士も以前に同様の考えを示しており、きぼう・HTVの開発を通じて得た有人宇宙技術・人材の蓄積も成果であるとしている。
2020年8月12日(水) 午後7時45分に「きぼう」に設置されたスタジオと地球をつなぐ双方向ライブ配信実験「KIBO 宇宙放送局」を実施。
2008年4月30日 - きぼう船内保管室の組み立てを行ったSTS-123での1J/Aミッションへの貢献により、NASAが主催しNASAのフライトディレクターによって選ばれる(以下同)「Lyndon B. Johnson Space Center Group Achievement Award」をきぼう運用管制チームが、「Lyndon B. Johnson Space Center Certificate of Appreciation」を松浦真弓フライトディレクターがそれぞれ受賞している。
2008年7月10日 - きぼう船内実験室の組み立てを行ったSTS-124での1Jミッションへの貢献により、NASAが主催する「Lyndon B. Johnson Space Center Group Achievement Award」をきぼう運用管制チームが、「Lyndon B. Johnson Space Center Certificate of Appreciation」を東覚芳夫フライトディレクターがそれぞれ受賞している。
2010年1月15日 - きぼうの開発により、一般社団法人日本航空宇宙学会が主催する「2010年度技術賞(プロジェクト部門)」を、JAXAと三菱重工業、IHIエアロスペース、NEC、NEC東芝スペースシステム、川崎重工業、三菱電機が共同受賞している。
2010年11月10日 - 宇宙空間での実験設備に要求される高い機能性・安全性・操作性を実現したことが評価され、2010年度グッドデザイン賞において「金賞(経済産業大臣賞)」を受賞した。
2010年11月26日 - JAXAとNECが「宇宙用遠隔操作ロボット「ロボットアーム」(親アーム)」で応募し、経済産業省と一般社団法人日本機械工業連合会などが主催する「第4回ロボット大賞 日本科学未来館館長賞」を受賞している。
2011年9月8日 - 「「きぼう」ロボットアームと装置交換機構による軌道上組立技術の実用化」により、一般社団法人日本ロボット学会が主催する「第16回(2011年)日本ロボット学会実用化技術賞」を受賞している。
2011年9月28日 - 1997年8月7日に打ち上げられたスペースシャトルSTS-85において行われた、きぼうに実装する前の技術実証として精密ロボットアーム実験(マニピュレーター飛行実証試験、MFD:Manipurator Flight Demonstration)を世界で初めて宇宙空間で行った成果により、きぼうはアメリカ航空宇宙学会(AIAA)による「2011AIAA Space Automation andRobotics Award」をきく7号と共に受賞している。
2014年3月28日 - きぼうの「REX-J」開発・運用チームが、一般社団法人日本機械学会が主催する「2013年度宇宙工学部門一般表彰スペースフロンティア」を受賞している。
2014年6月19日 - きぼうの船外実験装置であるポート共有実験装置(MCE)に搭載されている「スプライト及び雷放電の高速測光撮像センサー(JEM-GLIMS)」での研究成果により、第3回ISS Research and Development Conferenceにおいて、アメリカのAmerican Astronautical Society(AAS)が主催する「ISS Research Awards(Space Station Top Results for Discoveries)」を受賞している。
2016年4月20日 - きぼうの船外実験装置であるポート共有実験装置(MCE)に搭載されている「スプライト及び雷放電の高速測光撮像センサー(JEM-GLIMS)」での研究成果により、一般社団法人電気学会が主催する「第72回電気学術振興賞 進歩賞」を受賞している。
2016年7月14日 - きぼうでの蛋白質結晶化実験と船外実験装置MAXIでの実験の成果により、第5回ISS Research and Development Conferenceにおいて、アメリカのAmerican Astronautical Society(AAS)が主催する「ISS Research Awards(Space Station Top Results for Discoveries)」を受賞している。
2017年3月31日 - きぼうの小型衛星放出チームが、一般社団法人日本機械学会が主催する「2016年度宇宙工学部門宇宙賞」を受賞している。
2017年7月20日 - きぼうからの超小型衛星放出の取り組みが、第6回ISS Research and Development Conferenceにおいて、アメリカのAmerican Astronautical Society(AAS)が主催する「ISS Research Awards(Innovation Award- Commercialization)」を、JAXAのJ-SSODチームとアメリカのナノラック社(NanoRacks)が共同受賞している。
2017年7月25日 - 第50次/51次ISS長期滞在クルーの帰還記念イベントにおいて、NASAが主催する「Lyndon B. Johnson Space Center Group Achievement Award」を、きぼうのエアロックチームが受賞している。
2017年11月13日-11月15日 - きぼうの多目的実験ラック(MSPR)に搭載されている液滴群燃焼実験装置(GCEM)の開発により、第55回燃焼シンポジウムにおいて、一般社団法人日本燃焼学会が主催する「平成29年度日本燃焼学会 技術賞」を、JAXAと株式会社IHI検査計測、日本大学、山口大学が共同受賞している。
2018年3月30日 - きぼうの簡易曝露実験装置(ExHAM)開発・運用チームが、一般社団法人日本機械学会が主催する「2017年度宇宙工学部門一般表彰スペースフロンティア」を受賞している。
2018年4月10日 - きぼうでの超小型衛星放出機構を用いた取り組みに対し、文部科学省主催の平成30年度科学技術分野の文部科学大臣表彰「科学技術賞(科学技術振興部門)」を受賞している。
2018年7月14日-7月22日 - アメリカで開催されたCOSPAR 2018において、きぼうの流体実験ラックでのマランゴニ対流の実験の成果により、国際宇宙空間研究委員会(Committee on Space Research:COSPAR)とロシア科学アカデミー(Russian Academy of Sciences:RAS)が主催する「Zeldovich Medal」を、研究チームの横浜国立大学大学院の矢野大志助教が受賞している。
2018年7月26日 - きぼうの船外実験装置CALETでの研究とマウス実験の成果により、第7回ISS Research and Development Conferenceにおいて、アメリカのAmerican Astronautical Society(AAS)が主催するISS Research Awardsの「2018 ISS Award for Compelling Results」を受賞している。