きぼう
ケネディ宇宙センターに到着後、各要素は宇宙ステーション整備施設(Space Station Processing Facility: SSPF)に搬入され、JAXAやNASAによる適合性確認試験(Multi-Element Integration Test-III:MEIT-III)などの各種試験や打ち上げ前の整備作業が行われ後スペースシャトルで打ち上げられた。
なお、きぼうの開発では実機の開発製造だけでなく、打ち上げ後の軌道上での組立手順や宇宙飛行士の移動方法などの開発も行われており、筑波宇宙センター無重量環境試験棟(Weightless Environment Test Building:WET)内の無重量環境試験設備の1つである直径16m、深さ10.5mの無重量環境模擬水槽(Weightless Environment Test System:WETS)にて、「きぼう」の実物大模型(モックアップ)を水中に設置して船外活動手順開発試験が2000年1月-2005年11月にかけて6回に分けて行われた。ここでは他に船外活動無重量シミュレーション試験も行われている。
きぼうの運用システムの構成要素は以下の7つからなっている。
運用管制システム(Operations Control System:OCS) - きぼうや搭載実験装置の監視・制御・運用支援、実運用計画の立案、データ管理、管制ネットワーク運用管理、地上要員の訓練などを行う。
運用利用計画立案システム - 電力や通信、搭乗員活動時間などのリソースをISS参加国の間で配分する運用計画を長期・詳細の2つに取りまとめる。
搭乗員運用訓練システム - 搭乗員のきぼう運用にかかる知識、技能、操作手順の訓練を行う。
運用技術支援システム - きぼうと搭載実験装置の運用性、安全性、物理的適合性の確認を行う「エレメントインテグレーションシステム」、きぼうに搭載されているソフトウェアや運用データファイルを作成、検証、管理する「フライトソフトウェア/運用データファイル(ODF:Operations Data File)生成システム」、きぼうの機器が故障した場合に、各機器の電気的・機械的な状態の模擬実験を行う「エンジニアリングシミュレーター」、無重量環境試験設備にてきぼうの実物大模型を用いた運用手順の確認を行う「きぼうの水中モックアップ」などで構成されている。
保全補給運用管理システム - きぼうの部品交換や消耗品の補給、修理の管理を行う。
運用ネットワークシステム - 筑波宇宙センターとジョンソン宇宙センターの間で、きぼうのデータの送受信を行う。
ケネディ宇宙センター射場支援装置システム - 補給品の打ち上げ時に射場作業の支援を行う。
更に、1993年12月6日に行われたワシントンでのIGA政府間協議において、ロシアの国際宇宙ステーション計画への招請が決まり、同月にこの招請を受諾したロシアがISS計画に参加することになったが、それに伴う新しい計画であるロシアンα(アルファ、搭乗員が6人へ)への変更により、ロシアの射場からISSへロケットを打ち上げられるようにするため、ISSの軌道傾斜角が当初の28.5度から51.6度に変更されることになった。
この結果、日本実験モジュールをスペースシャトルで打ち上げるにあたり、軌道傾斜角が増したことによりスペースシャトルでの打ち上げ可能質量が減ったため、1995年6月に組み立て順序が改訂され、当初は1回目でロボットアームを取り付けた日本実験モジュール与圧部(現船内実験室)、2回目がそれ以外の計2回を予定していた日本実験モジュールの運搬回数が3回に分けて運ばれることになった。また、与圧部を内装した状態では打ち上げられないため、日本実験モジュール補給部(現船内保管室)に冗長系システム機器を入れて与圧部より先に打ち上げられることになった。その反面、この軌道傾斜角が増えたことにより船外実験プラットフォームに設置される後述のMAXIやSMILESなどの全天観測及び地球全周観測が目的の実験機器にとっては都合の良い条件となった。
このように、紆余曲折を経ながらも日本実験モジュールの規模自体は縮小されず現在のきぼうに至っている。なお、1995年3月にジョンソン宇宙センターで行われた宇宙ステーションの第1回目の設計審査(Incremental Design Review#1:IDR)で、宇宙ステーション計画の名称が「フリーダム宇宙ステーション(SSF)」から現在の「国際宇宙ステーション(ISS)」と呼ばれるようになった。
親アームは、電力・通信インターフェース付グラプルフィクスチャー(Power and Data Grapple Fixture:PDGF)と、軌道上取り外し可能型グラプルフィクスチャー(Flight Releasable Grapple Fixture:FRGF)の両方に対応している。
子アームはHTV初号機の与圧部に搭載して打ち上げられ、きぼう内で組み立てられた後、きぼうのエアロックを使って船外実験プラットフォームへ搬出され、子アーム保管装置に収納された。子アームが扱えるものは、きぼう標準のツールフィクスチャーが取り付けられているものに限られ、ツールフィクスチャーには把持及びトルク供給機能があるI型と、把持及び電力供給、信号授受機能があるII型の2種類ある。
JEM-RMSは地上からも遠隔操作で動かすことができる。2012年のHTV3号機からこの地上からの遠隔操作を本格使用する予定であり、そのための試験が2011年12月6日に行われた。以後、ロボットアームの操作は主に地上からの遠隔で行われており、その分宇宙飛行士の活動時間を他の作業に割り当てることができるようになっている。
なお、きぼうロボットアームの開発にあたって、1997年8月に打ち上げられたスペースシャトルのSTS-85で行われたマニピュレーター飛行実証試験(Manipulator Flight Demonstration:MFD)のロボットアームや、1997年に打ち上げられたきく7号に搭載されたロボットアームで培われた技術と運用経験が設計に生かされており、日本で3番目となる宇宙用遠隔操作型ロボットアームシステムであり、かつ日本初の実用宇宙ロボットである。
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。
かつて存在したポジション
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。
3%持っており、日本の利用権の割合は51%となっている(船内実験室、船外実験プラットフォーム共)。従って、日本は船内実験室の実験ラック10個と船外実験プラットフォームの実験装置10個の内、それぞれ常時5個(51%)ずつ設置でき、残りの5個はNASAが設置できる。また、日本が得ている電力・搭乗員作業時間(クルータイム、年約200時間)・地上との通信・物資輸送(打ち上げ重量約400kg、回収重量150kg)などのアメリカ側の利用用資源は12.8%で、宇宙飛行士の搭乗権配分も12.8%となっている。これらの権利の対価として、日本には「きぼう」の開発・維持・運用・運用管制などを行う責任があり、船内実験室の軌道上での検証後は共通システム運用経費(Common System Operations Costs:CSOC)の分担義務が発生するため、HTV(こうのとり)での物資輸送による現物提供を以て負担している。
1985年に開発が始まった当初、「きぼう」の開発の意義・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つが示されており、本格的な運用が始まった2008年8月以降各種実験や利用により様々な成果が上がっている。日本政府は2015年12月22日に、国際宇宙ステーションが2024年まで運用が延長されるのに伴い、アメリカ政府との協議で延長に参加することで合意しており、「きぼう」も2024年まで運用を行う予定となっている。
インクリメントマネージャーと連携し、インクリメント期間中の取りまとめ役となり、きぼう運用の指揮を執る。
J-COM(JEM Communicator、ジェイコム) - 前から3列目右の席の左側。きぼう交信担当。きぼうにいる搭乗員と交信を行う。管制員が搭乗員に指示を出す場合、必ずジェイコムを通して伝えられ、交信は英語で行われる。
ARIES(Astronaut Related IVA and Equipment Support、アリーズ) - 前から3列目右の席の右側。船内活動支援担当。きぼう内の機器・物品などの管理や、宇宙飛行士の船内活動(Intra-Vehicular Activity:IVA)を支援する。
KIBOTT(Kibo Robotics Team、キボット) - 前から4列目左の席。ロボティクス・構造・機構系担当。きぼうのロボットアーム、エアロック、機構系機器を遠隔操作で運用を行う。以前は搭乗員が直接ロボットアームの運用を行っていたが、現在はKIBOTTが行っている。
Tsukuba GC(Tsukuba Ground Controller、ツクバジーシー) - 前から4列目右の席。きぼう地上システム担当。きぼうの運用管制システム、運用ネットワークシステムなどといった地上設備の運用・管理を行う。
J-PLAN(JAXA Planner、ジェイプラン) - 実運用計画担当。かつては管制室に詰めていたが現在は入らない。きぼう運用計画の立案、日勤シフトで運用計画室に入り運用計画の変更・調整を行う。
全天X線監視装置(Monitor of All-sky X-ray Image:MAXI)は、2009年の2J/Aで船外パレットに取り付けて打ち上げられ、EFU#1(不具合時はEFU#5を使用)に設置されている。広視野のX線観測装置を備えて、ISSの公転により90分間隔で全天のX線天体1,000個超を撮影し、X線の強度変化や突発的な天文現象の発生を発見する。