きぼう
きぼうとSSIPCの通信は、ISSの通信システムからTDRS、ジョンソン宇宙センター、ホワイトサンズ地上局(White Sands Complex:WSC)を経由したNASAリンク(Sバンド、kuバンド)で24時間行われる。当初は、日本のデータ中継技術衛星こだま(DRTS)とDRTS地上局を経由したJAXAリンク(Kaバンド、Sリンク)での通信も可能であったが、こだまが2017年8月5日に退役したため、現在はNASAリンクのみとなっている。きぼうに搭載されている衛星間通信システムは、実験データのダウンリンクとTDRSの予備回線(未使用に終わった)として使われていた。また、NASAから実験機器の安全審査権限を委譲されており、日本は単独で「きぼう」の安全管理責任を負っている。組み立てが始まった2008年以降、重大事案や緊急事態は起きていない。
5度、搭乗員は4人のまま)」として再設計された案を軸に建設が進められることになった。
それまでの計画では、宇宙ステーションの進行方向前側に居住モジュールとスペースシャトルのドッキング装置が、後側に日本と欧州宇宙機関(ESA)の実験モジュール(現在のきぼうとコロンバス)を設置する計画だったが、この見直しによりISSから日本実験モジュールへの電力供給が減ったため、その見返りに日本実験モジュールの設置場所がコロンバスと共にISSの汚染環境が最もひどい後方から進行方向側最前方に変更され、曝露実験の環境としては最適な位置となった。その反面、進行方向と平行に設置される予定だったものが横向きに変更された上、この場所はデブリの衝突を受ける可能性が高く、しかもモジュール側面を大きく晒すことになったため、きぼうは船体の壁の厚さを当初の3.2mmから4.8mmに厚くした上で、デブリシールドと呼ばれる外部装甲板(デブリバンパー)の厚さを増すなどして強化することとなった。加えて、この場所は太陽の日射量の変化が激しいため、厳しい温度変化に対応すべく船内実験室の大規模な熱制御システムの開発も行われることとなった。
日立製作所 - ロボットアーム子アームを担当。
三菱電機 - 電力系(Electrical Power System:EPS)・テレビモニターを担当。
地上運用には、有人宇宙システム株式会社、ソラン(現TIS)、株式会社エイ・イー・エス、三菱スペース・ソフトウエア、宇宙技術開発株式会社などが関わっている。また、NTTデータ、三菱プレシジョン、三菱電線工業、横浜ゴム、メイラ、大陽日酸、中菱エンジニアリング、西菱エンジニアリング(現MHIニュークリアシステムズ・ソリューションエンジニアリング)、光製作所、MHIエアロスペースシステムズ、ミネベアなどの企業の他、株式会社田中(現SDC田中、大阪市)や川西航空機器工業(兵庫県)、東成エレクトロビーム(東京都)、竹中システム機器(京都府)、瑞木製作所(愛知県)などの中小企業も開発に携わっている。
きぼうの開発・運用に参加している企業は約650社で、国内の宇宙に携わるほぼ全ての企業が参加している。また、2013年までにきぼうの運用に約380社、利用に約350社が参加している。
情報管制ラック(Data Management System:DMS) - きぼうのメインコンピューター「きぼう制御装置」(JEM Control Processor:JCP)と実験装置用の中速データ伝送装置などが搭載されているラックで、2台設置し冗長構成にしており、片方が故障しても自動的に残りの1台に切り替わる。 空調/熱制御ラック(ECLSS/TCS Rack:Environmental Control and Life Support System(イークレス)/Thermal Control System Rack) - きぼう内の温度、湿度、気圧の調整、空気の循環・浄化、各ラックに冷却水の供給を行うラックで、ECLSS/TCS1(LTL(Low Temperature Loop))とECLSS/TCS2(MTL(Medium Temperature Loop))の2台設置し冗長構成にしている。 ロボットアーム制御ラック - 船内実験室へ最初に設置された、きぼうロボットアーム(JEM Remote Manipulator System:JEMRMS)のロボットアーム操作卓を収めたラック。 ワークステーションラック(Work Station Rack) - 画像データ等の切替機器、音声通信端末装置(Audio Terminal Unit:ATU)、テレビモニター2台(1台のみ設置)、警告・警報パネル(Caution and Warning Panel:C&W Panel)などが収められているラック。
1984年4月にNASDAが科学技術庁に提出した資料では、実験モジュールと共通実験装置の開発費が約3,000億円弱、実験装置開発費を除く年間運用利用費は約300億円強で、スペースシャトル1回の打ち上げ費は8,300万ドル(1984年レート、1ドル230円)と見積もっている。また、1986年の段階で推定された開発費は、1987年度以降に日本実験モジュールの開発費が約2,600億円、宇宙環境利用共通技術や共通実験装置開発費などに約450億円と見積もられ、日本実験モジュールの打ち上げ費は実費支弁契約が想定された。
実績値としては、きぼうの運用と利用を主たる目的とした日本における国際宇宙ステーション計画の2010年までの総費用は約7,100億円で、その内訳は、きぼう開発費に約2,500億円、きぼう実験装置開発費に約450億円、HTV開発費(技術実証機の建造費含む)に約680億円、地上施設開発費と宇宙飛行士訓練費とシャトルによるきぼう打ち上げ費に約2,360億円、運用費(管制・保全など)と利用費(実験関連費)に約1,100億円である。
衛星間通信システム(Inter-orbit Communication System:ICS)は、データ中継衛星こだま(DRTS)を介して筑波宇宙センターとデータ・画像・音声などの双方向通信を行う日本独自の通信システムである。船内実験室の与圧系サブシステム(ICS Pressurized Module subsystem:ICS-PM)でデータ処理を行い、2J/Aミッションで船外実験プラットフォームに設置された直径約80cmのアンテナを持つ曝露系サブシステム(ICS Exposed Facility subsystem:ICS-EF、船外実験プラットフォームのEFU#7に設置された)で中継衛星・地上とを繋ぐ。 ICS-EFの送受信用アンテナは自らの姿勢が変動してもこだまを自動追尾できるようになっている。ICSとこだまを利用して、こだまが2017年8月5日に退役するまでの間、きぼうで行われた実験データのダウンリンクに使われていた。また、2014年6月にNASAからこだまをTDRSの予備回線として使いたいと打診があり予備として用いられたが、TDRSが健全であったため実際に予備回線として使われることはなかった。通信速度は、地上へのダウンリンクが50Mbps、地上からのアップリンクが3Mbpsとなっており、きぼうから地上へのハイビジョン映像の送信にも使われている。
インクリメントマネージャー(Increment Manager:IM)とは、インクリメント(ISSの運用期間単位で、搭乗員の交代を基準にした区切り。「ISS第45/46次長期滞在」の場合、「インクリメント45/46」となる。)期間中、管制チーム・技術チーム・実験チームを含め、各インクリメントの利用計画、目標設定、運用計画の履行、危機管理、対応調整など、インクリメント担当フライトディレクターと連携し、きぼうが関わるミッション全体を統括するプロデューサー役を果たす。インクリメントマネージャー制度は2015年度(平成27年度)後半のインクリメント45/46から始まった。
形状 - フレーム型
幅 - 4.9m
長さ - 4.1m
高さ - 2.2m(実験装置を含む)
質量 - 1.2t(実験装置を含まない)
実験装置取付け場所 - 3箇所 実験装置2個+R-ORU 3個またはE-ORU 2個
電力 - 直流120V・最大1kW
熱制御方式 - ヒーター、断熱材
環境制御性能 - なし
寿命 - 10年以上
小型衛星放出機構(JEM Small Satellite Orbital Deployer:J-SSOD) - 2012年10月にHTV3号機で打ち上げられた。CubeSat(1Uサイズのもので、1Uは縦・横・長さが10cm角のもの)や50kg級超小型衛星(55×55×35cm)を軌道に放出する一連の仕組みのこと。「衛星搭載ケース」に格納した状態で無人宇宙補給機でISSに運び、「親アーム先端取付型実験プラットフォーム(Multi-Purpose Experiment Platform:MPEP)」に設置し、きぼうエアロックのスライドテーブルに取り付け、衛星放出口を塞いでいるローンチカバーを外して、RBFピンがある場合は取り外し、各衛星ごとにアクセスウィンドウカバーを組み付け、これをきぼうのエアロックから船外に出してロボットアームで把持し、放出地点に移動した後、ISS進路の反対方向の斜め下45度に向けてバネを使った分離機構で秒速1.1m-1.7m程度で放出する。放出された衛星はISSと同じ軌道傾斜角51.6度で、ISSとの衝突を避けるためISSより低い軌道を周る。詳細は「きぼう#小型衛星放出事業」を参照なお、2019年1月に打ち上げられたイプシロンロケット4号機に、このJ-SSODの技術を応用して開発されたキューブサット放出装置(Epsilon Small Satellite Orbital Deployer:E-SSOD)が搭載されている。
船内実験室 (Pressurized Module:PM)は、きぼうの中心となる部位。地上と同じ1気圧の空気が保たれ、宇宙飛行士は普段着で過ごせ、最大4名が同時搭乗できる。主に微小重力環境を利用した実験を行う。内部にはきぼう全体のシステムを管理・制御する装置のラックと実験設備が備えられた国際標準実験ラックの合わせて23個のラックを設置できるよう設計されており、そのうち10個は実験ラックを予定している。きぼうの主要システムは、ラックも含めてA系とB系の二重冗長構成になっている。船内実験室の四隅にはスタンドオフ部と呼ばれる各ラック間の隙間部分があり、ここに電力などの各種リソース供給のための配管・配線などがハーモニー側に向けて艤装されている。ラックなどが運び入れられると、宇宙飛行士が活動できる空間は約2.2m四方となり、クルー支援系設備として各所に多数の足拘束具であるフット・レストレイント(Foot Restraint)とハンドレールが設置されている。空気吹き出し口は照明と交互に10か所以上設けられており、空気吸い込み口は床側両端にある青線上に10か所以上設けられている。
船内と船外実験プラットフォームとの間で実験装置や交換用の機器などの出し入れに使う円筒形のエアロックも装備されているが、寸法が小さいため宇宙服を着た人間の出入りはできない。室内側の上部に小窓のついているハッチは内側ハッチと呼ばれ小窓を通して中の様子を確認でき、宇宙空間側のハッチは外側ハッチと呼ばれ、安全のため2つのハッチが同時に開かない仕組みとなっている。
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。
ISSでは、「参加主体は、自己が提供する要素を運用する責任を有する。」としているIGA第10条とMOU第9条2a項により、実験棟を持っている国はそれぞれ独自に自国の実験棟を管制しており、日本はきぼうの管制を受け持っている。きぼうの管制は、筑波宇宙センターにある宇宙ステーション総合推進センター (Space Station Integration and Promotion Center: SSIPC) の宇宙ステーション運用棟で行われる。運用管制施設はこの他に、宇宙ステーション試験棟、宇宙実験棟、宇宙飛行士養成棟、無重量環境試験棟があり、宇宙ステーション運用棟を含め計5施設で構成されている。