ビゲロー拡張型アクティビティモジュール

ビゲロー拡張型活動モジュール（BEAM）は、 NASAとの契約に基づきビゲロー・エアロスペース社が開発した実験的な拡張型宇宙ステーションモジュールです。 2016年から国際宇宙ステーション（ISS）での一時的なモジュールとして試験運用されることを目的として設計されました。BEAMは2016年4月10日にISSに到着し、4月16日にドッキング、5月28日に拡張・加圧されました。当初は2年間の試験運用が予定されていましたが、期待を上回り、2026年現在も貨物保管用として使用されています。2020年にビゲロー・エアロスペース社が事業を停止したため、BEAMの所有権はNASAに移管されました。

NASAはもともと1960年代にErectable Torus Manned Space Laboratoryで膨張式居住モジュールのアイデアを検討し、1990年代後半にTransHab膨張式モジュールのコンセプトを開発しました。TransHabプロジェクトは2000年に議会によって中止され^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}、Bigelow AerospaceはNASAが開発した特許の権利を購入して民間宇宙ステーションの設計を追求しました^{[ 9 ]} 。2006年と2007年に、BigelowはGenesis IとGenesis IIという2つのデモンストレーションモジュールを地球軌道に打ち上げました^{[ 10 ] [ 11 ]}。

NASAは2010年初頭から、さまざまな潜在的なミッション向けの拡張モジュール技術の分析を再開した。^{[ 12 ] [ 13 ]} 2010年に国際宇宙ステーション向けのトーラス型ストレージモジュールとして提案されたものを提供するための、商業プロバイダーであるビゲロー・エアロスペースからの調達を含むさまざまなオプションが検討された。トーラス型BEAM設計の1つの用途は、NASAの多目的探査コンセプトビークルNautilus-Xのさらなる開発に先立つ遠心分離機のデモであった。 ^{[ 14 ]} 2011年1月、ビゲローは、BEAMモジュールは製造契約が確保されてから24か月後に製造され、飛行準備が整うと予測した。^{[ 15 ]}

2012年12月20日、NASAは、NASAの先進探査システム（AES）プログラムの下で、ビゲロー・エアロスペース社に1,780万米ドルの契約を与え、ビゲロー拡張型活動モジュール（BEAM）を建造させた。^{[ 16 ] [ 17 ]}シエラ・ネバダ社は、 2013年5月に締結された16ヶ月間の固定価格契約に基づき、200万米ドルの共通係留機構を建造した。 ^{[ 18 ]} 2013年半ばに公表されたNASAの計画では、2015年にモジュールをISSに納入することになっていた。^{[ 18 ]}

2013年には、BEAMのミッション終了後、ISSから取り外され、再突入時に燃え尽きる計画だった。^{[ 19 ]}

2015年3月12日、ネバダ州ノースラスベガスのビゲロー・エアロスペース施設で行われた記者会見で、コンパクトに梱包され、2つのカナダアーム2グラップル装置が取り付けられた完成ISS飛行ユニットが報道陣に公開された。^{[ 20 ]}

2021年12月、ビゲローはBEAMの所有権をNASAのジョンソン宇宙センターに移管した。^{[ 21 ]}ビゲロー・エアロスペースの活動停止に伴い、NASAはビゲローの元下請け業者であるATAエンジニアリングとBEAMのエンジニアリングサポート契約を結んだ。^{[ 22 ]}

2015 年初頭、BEAM は、次に利用可能な ISS 輸送機であるSpaceX CRS-8に搭載される予定で、打ち上げ予定は 2015 年 9 月でした。2015 年 6 月の SpaceX CRS-7 打ち上げ時のロケットの故障により、BEAM の輸送は遅延しました。^{[ 23 ] [ 24 ]} SpaceX CRS-8 の打ち上げは 2016 年 4 月 8 日に成功し、^{[ 25 ] [ 26 ]} Dragon 貨物機は2016 年 4 月 10 日にHarmonyノードの天底ポートにドッキングしました。 ^{[ 27 ]} 2016 年 4 月 16 日、英国人宇宙飛行士のTim Peake はCanadarm2 を使用して Dragon のトランクから BEAM を取り出し、 Tranquilityノードの後部ポートに設置しました。^{[ 28 ]}

モジュール膨張の最初の試みは2016年5月26日に行われたが、BEAM内部の空気圧が予想以上に高く、モジュールの膨張が最小限であったため中断された。^{[ 29 ]}試みは2時間後に終了した。^{[ 30 ]}膨張と展開に失敗した原因は、モジュール膨張の10か月の予期せぬ遅延であり、布の層がくっついてしまった可能性がある。^{[ 29 ]}モジュールは2016年5月28日に7時間かけて膨張し、合計2分27秒間、25回空気が注入された。^{[ 31 ]}長さは収納時の構成から170cm（67インチ）伸びたが、予想より2.5cm（0.98インチ）短かった。[ 32 ]^{膨張が完了}した後、BEAMに搭載された空気タンクが開かれ、モジュール内の空気圧がISSの空気圧と等しくなった。^{[ 33 ]}このモジュールは当初2年間監視される予定だった。^{[ 32 ] [ 33 ]}    

初期テスト中のBEAM内部にいるジェフ・ウィリアムズ

ESAの宇宙飛行士パオロ・ネスポリが、貨物収納ボックスを備えたBEAMの内部にいる。

2016年6月6日、宇宙飛行士ジェフ・ウィリアムズと宇宙飛行士オレグ・スクリポチカはBEAMのハッチを開けて中に入り、空気サンプルを採取し、センサーから膨張データをダウンロードし、監視装置を設置した。BEAMのハッチは3日間のテストの後、2016年6月8日に再び密閉された。^{[ 34 ] [ 35 ]} 2回目のテストは2016年9月29日に行われ、宇宙飛行士キャスリーン・ルービンスがモジュールに入って一時的な監視装置を設置した。^{[ 36 ]}

NASAは2017年5月に、BEAMの計測機器が宇宙空間で1年間過ごした後、「おそらく微小隕石の破片の衝突が数回」記録されたものの、モジュールの保護層が貫通を防いだことを指摘した。モジュール内部のモニターによる初期の結果では、銀河宇宙放射線のレベルは宇宙ステーションの他の部分と同程度であることが示されている。今後の試験では、膨張式構造が従来の金属モジュールよりも放射線に対して耐性があるかどうかを特性評価する予定である。^{[ 37 ] [ 38 ]}

2017年10月、このモジュールは2020年までISSに接続されたままとなり、さらに1年間の延長オプションが2回あることが発表された。このモジュールは、ステーション内の空きスペースを確保するために、最大130個の貨物輸送バッグを保管するために使用される。^{[ 39 ]} ISSの乗組員は、BEAMを保管スペースとして使用できるように準備する作業を2017年11月に開始した。^{[ 40 ]}

2019年7月、BEAMは性能面で期待を上回り、容積に制約のある宇宙ステーションの中核的な貨物保管モジュールとなったため、技術評価により2028年まで宇宙ステーションに接続したままにできることが認定された。BEAMが延長された運用寿命を果たすためには、契約の延長が必要となる。^{[ 41 ]}

Bigelow Aerospace のすべての活動が停止されたため、BEAM の開発は終了しました。2022 年に、技術サポートは Bigelow の下請け業者であるATA Engineeringに引き継がれましたが、ATA Engineering は開発を継続しません。^{[ 42 ]}

BEAMは、拡張可能な居住技術をテストおよび検証するための実験プログラムです。^{[ 43 ]} BEAMが良好な結果を示した場合、将来深宇宙を旅する乗組員のための拡張可能な居住構造の開発につながる可能性があります。^{[ 44 ]} 2年間の実証期間では、次のことが行われます。 ^{[ 43 ] [ 45 ]}

• 商用インフレータブルモジュールの打ち上げと展開を実演する。インフレータブルシェルの折り畳みと梱包技術を実装する。ISSへの上昇中にインフレータブルシェル用の換気システムを実装する。
• 膨張式構造物の放射線防護能力を評価する。
• 商業用インフレータブル構造物の設計性能（熱的、構造的、機械的耐久性、長期的な漏水性能など）を実証する。
• 飛行ミッションにおいて、膨張式構造物の安全な展開と運用を実証する。

BEAMは、2つの金属製隔壁、アルミニウム構造、および内部拘束およびブラダーシステムを保護する層間に間隔を空けた複数の柔らかい布の層で構成されています。^{[ 46 ]}窓も内部電源もありません。^{[ 47 ]}このモジュールは、共通ドッキング機構によって宇宙ステーションに取り付けられてから約1か月後に拡張されました。梱包時の寸法は長さ2.16m （7フィート1インチ）、直径2.36m （7フィート9インチ）でしたが、加圧された寸法は長さ4.01m （13.2フィート） 、直径3.23m （10.6フィート）に膨張しました。 ^{[ 5 ]}このモジュールの質量は1,413kg （3,115ポンド）で、^{[ 4 ]}内部圧力はISS内部と同じ101.3kPa （14.69psi ）です。 ^{[ 48 ]}              

BEAMの内部寸法は16.0 m ³ (570 cu ft)の容積があり、乗組員は年に3～4回モジュールに入り、センサーデータの収集、微生物表面サンプリング、放射線エリアモニターの定期的な交換、モジュールの一般的な状態の検査を行います。^{[ 49 ] [ 46 ]}それ以外の場合、モジュールへのハッチは閉じたままになります。^{[ 50 ]}内部は「パッド入りの白い壁のある大きなクローゼット」と表現され、さまざまな機器やセンサーが2つの中央の支柱に取り付けられています。^{[ 51 ]}   

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  BEAMモックアップの内部
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  BEAM開発ユニットがバーストテストを実施中
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  2016年2月、BEAMがスペースXドラゴンのトランクに積み込まれる様子。

• B330、膨張式宇宙居住施設
• B2100、コンセプト

• BigelowAerospace.comのBEAM
• BEAM（NASA.gov）
• BEAMの設置アニメーション（YouTube）
• BEAM拡張のタイムラプス動画（YouTube）
• 宇宙飛行士ジェフ・ウィリアムズが国際宇宙ステーション（ISS）のBEAM膨張式モジュールに入る様子をYouTubeで