宇宙ステーション補給機
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。
2009年の技術実証機(1号機)から2020年の9号機まで全ての補給ミッションを完遂し、その役割を終えた。
国際宇宙ステーション(ISS)の船内用補給品を搭載する区画。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(Cargo Transfer Bag: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(HRR Type-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。
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。
HTVは当初、一次電池のみを搭載する予定だったが、開発途中で太陽電池と蓄電池を追加した。その後、高性能の宇宙用一次電池が入手できなくなったため、どちらも同じリチウムイオン二次電池を使用することになった。しかし当初の設計を引き継いでいるため、一次電池の代わりに搭載した電池は太陽電池で充電することができず、電池が重複して搭載された設計になってしまっている。そこで、地上で充電した蓄電池に、軌道上で太陽電池から充電できるよう回路の設計を変更し、総重量の1割程度を占めている蓄電池を削減することが検討されている(後継機のHTV-Xで反映予定)。
HTVのアイデアそのものは古く、H-IIロケット開発時のイラストには、先端に共通結合機構(CBM)を装備した与圧キャリアらしきものを搭載したH-IIロケットもある。また、この構想の延長として、能力を2倍から3倍に向上したH-IIロケット派生型を用いて、宇宙ステーションの日本実験棟(後のきぼうに相当)を独自に打ち上げることも検討されたが、これは実現しなかった。
「HTV技術実証機#プロジェクトの効率性に対する分析」も参照
3程度の揚力飛行をすることでペイロードに優しい小さな減速度を実現予定であった。
採用案はオプション2で、2012年8月の宇宙政策委員会第2回会合時点で、2018年度以降の打上げが検討されていた。しかし、2013年10月の第57回宇宙科学技術連合講演会では、予算の問題から開発期間の短縮を図った上記の設計は意味がなくなったとして、デザインを全面的に一新したドラゴン宇宙船に近い案が公表されている。
2014年4月、JAXAは「HTV搭載小型回収カプセルの開発」の技術提案方式の公告を出した。8月には契約相手方の選定結果の公告が出された。2015年10月22日、JAXAは模擬小型回収カプセルの落下試験を北海道大樹航空宇宙実験場の沖合で行った。
2018年9月23日に打ち上げられたこうのとり7号機のペイロードの一つとして小型回収カプセル(HTV Small Re-entry Capsule: HSRC)が搭載され、物資回収技術の技術実証が実施された。
2015年5月に発表されたHTV-Xの構想では、HTV-Xのさらなる将来ミッションへの対応として、HTV-Xの与圧部をカプセル型に置き換えた、HTV-Rのような地球回収システムの構想図が掲げられている。
なお、HTVの与圧部をカプセル方式にした物資回収の考えについては、HTV-Rの構想が出る前の2006年には出ており、翼付きのカプセルやカプセルの有人化にも言及されている。