船外活動

船外活動（EVA ）とは、宇宙飛行士が宇宙船の外で行う活動のことである。呼吸可能な地球のような大気が存在しないため、宇宙飛行士は環境サポートを宇宙服に完全に依存している。EVAには、船外活動や月面または惑星表面の探査（1969年から1972年まではムーンウォークとして知られていた）が含まれる。立ったままのEVA（SEVA）では、宇宙飛行士は開いたハッチを通して立つが、宇宙船から完全には出ない。^{[1] EVAは、}ソ連/ロシア、米国、カナダ、欧州宇宙機関、中国 によって実施されてきた。

1965年3月18日、アレクセイ・レオーノフはボスホート2号のカプセルから12分9秒間外に出て、人類初の船外活動を行った。1969年7月20日、ニール・アームストロングはアポロ11号の月面着陸船の外で2時間31分間月面歩行を行った人類初の人間となった。1984年にはスベトラーナ・サビツカヤが女性初の船外活動を行い、サリュート7号宇宙ステーションの外で3時間35分間船外活動を行った。最後の3回の月面ミッションでは、宇宙飛行士は地球への帰還時に深宇宙での船外活動も行い、宇宙船の外側からフィルム容器を回収した。

EVA は、テザード (宇宙飛行士は宇宙船に接続され、酸素と電力は臍の緒ケーブルで供給され、宇宙船に戻るのに推進力は不要) またはアンテザードのいずれかで行われます。アンテザードの宇宙遊泳は、1984 年に有人操縦ユニット(MMU) を使用して 3 つのミッションでのみ実施され、1994 年に米国のテザード EVA で着用される安全装置である簡易 EVA 救助補助装置(SAFER)の飛行試験でのみ実施されました。

NASAの計画担当者は、1960年代初頭、人類を月に着陸させるアポロ計画のために船外活動（頭字語はEVA）という用語を作り出した。これは、宇宙飛行士が宇宙船を離れて月の物質サンプルを収集し、科学実験を行うためであった。これとアポロ計画の他の目的を支援するため、ジェミニ計画が分離され、宇宙飛行士が2人乗りの地球周回宇宙船の外で作業する能力を開発することになった。しかし、ソ連は有人宇宙飛行で早期に獲得したリードを維持しようと熾烈な競争を繰り広げていたため、ニキータ・フルシチョフ率いるソ連共産党は、ジェミニとアポロに対抗するため、パイロット1人のボストーク宇宙船を2人乗りまたは3人乗りのボスホード宇宙船に改造するよう命じた。 [ ^2]

ボスホートの航空電子機器は過熱を防ぐために客室内の空気による冷却が必要だったため、与圧された客室内で宇宙遊泳する宇宙飛行士が出入りするためにはエアロックが必要だった。対照的に、ジェミニの航空電子機器は空気冷却を必要としなかったため、宇宙遊泳する宇宙飛行士は開いたハッチから減圧された客室に出入りすることができた。このため、米国とソ連の宇宙計画では船外活動の継続時間について異なる定義が生まれた。ソ連（現在のロシア）の定義は、外側のエアロックハッチが開いて宇宙飛行士が真空状態になった時点から始まる。米国の船外活動は、宇宙飛行士が少なくとも頭を宇宙船の外に出した時点から始まる。^[3]米国はそれ以降、船外活動の定義を変更している。^{[4] [5]}

最初の船外活動は1965年3月18日にソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフによって行われ、彼はボスホート2号宇宙船の外で12分9秒を過ごした。45分間の呼吸と加圧酸素を詰めた白い金属製のバックパックを背負ったレオーノフは、15.35メートル（50.4フィート）のテザーを引っ張る以外に動きを制御する手段がなかった。飛行後、彼はこれは簡単だったと主張したが、宇宙服は真空の宇宙に対する内部圧力で膨らみ、胸に取り付けたカメラのシャッターを切ることができないほど硬くなった。^[6]

宇宙遊泳の終わりに、宇宙服の硬化によりさらに深刻な問題が生じた。レオーノフは、直径 1.2 メートル (3 フィート 11 インチ)、長さ 2.5 メートル (8 フィート 2 インチ) の膨張式布製エアロックを通ってカプセルに再入らなければならなかった。彼はエアロックに頭から入らず、横向きで動けなくなった。宇宙服内の圧力を下げなければ再入ることができず、「ベンド」の危険があった。これにより、真空状態での滞在時間がさらに 12 分長くなり、運動により体温が 1.8 °C (3.2 °F) 上昇した。ソ連が再度宇宙遊泳を試みたのは、それからほぼ 4 年後のことである。ソ連は、レオーノフが無重力状態で作業するのがいかに困難であったかをマスコミに偽って伝え、冷戦が終わるまで遭遇した問題を隠蔽した。^{[6] [7]}

アメリカ人による最初の宇宙遊泳は、1965年6月3日、ジェミニ宇宙船の2回目の有人飛行であるジェミニ4号からエド・ホワイトによって21分間行われた。ホワイトは宇宙船につながれ、酸素は25フィート（7.6メートル）のアンビリカルケーブルで供給された。アンビリカルケーブルには通信機器や生体医学的計測機器も搭載されていた。彼は宇宙で初めて手持ち操縦装置を使って自分の動きを制御したが、この装置はうまく機能したが、燃料を20秒間しか運べなかった。ホワイトは、宇宙船からの距離を制限するのにテザーは便利だが、移動には使いにくいと感じたが、これはレオノフの主張に反していた。^[6]しかし、カプセルのハッチのラッチ機構に欠陥があったためハッチの開閉が困難になり、船外活動の開始が遅れ、ホワイトと乗組員は生きて地球に戻れない危険にさらされた。^[8]

次の3回のジェミニ飛行では船外活動は計画されていなかった。次の船外活動はジェミニ8号のデイビッド・スコットが行う予定だったが、船外活動の実施前に宇宙船の重大な故障のため中止となった。次の3回のジェミニ飛行に乗った宇宙飛行士（ユージン・サーナン、マイケル・コリンズ、リチャード・ゴードン）は数回の船外活動を行ったが、疲労や過熱を起こさずに長時間宇宙船の外で作業することに成功した者はいなかった。サーナンは自給式酸素システムを含む 空軍宇宙飛行士操縦装置のテストを試みたが失敗した。

1966 年 11 月 13 日、エドウィン・「バズ」・オルドリンは、ジェミニ計画の最後のミッションであるジェミニ XIIで、疲労することなく宇宙で作業することに成功した最初の宇宙飛行士となりました。オルドリンは宇宙船の外で 2 時間 6 分間作業し、さらに 3 時間 24 分間、宇宙船のハッチ内で 2 回の立ったままの船外活動を行いました。オルドリンのスキューバ ダイビングへの関心は、無重力状態をシミュレートする水中船外活動訓練の利用を促し、それ以来、宇宙飛行士が筋肉のエネルギーを無駄にしない技術を練習するために使用されてきました。

1969年1月16日、ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・エリセエフとエフゲニー・フルノフは、ドッキングしていたソユーズ5号からソユーズ4号に移った。これはソ連の2回目の船外活動であり、ソ連が3回目の船外活動を行うまでには、さらに9年近くかかった。^[6]

アメリカの宇宙飛行士ニール・アームストロングとバズ・オルドリンは、1969年7月21日（UTC）、アポロ11号月 着陸船を着陸させた後、月面で初の船外活動を行った。この初の月面歩行は、自立型ポータブル生命維持装置を使用して行われ、2時間36分続いた。チャールズ・「ピート」・コンラッド、アラン・ビーン、アラン・シェパード、エドガー・ミッチェル、デビッド・スコット、ジェームズ・アーウィン、ジョン・ヤング、チャールズ・デューク、ユージン・サーナン、ハリソン・「ジャック」・シュミットの6人のアポロ乗組員によって合計15回の月面歩行が行われた。サーナンは月面から降りた最後のアポロ宇宙飛行士となった。^[6]

アポロ15号の 司令船パイロット、アル・ウォーデンは、月からの帰途、1971年8月5日に船外活動を行い、サービスモジュールからフィルムとデータ記録容器を回収した。ウォーデンは、司令船ハッチに立っていた月着陸船パイロットのジェームズ・アーウィンの支援を受けた。この手順は、アポロ16号ではケン・マッティングリーとチャールズ・デュークによって、アポロ17号ではロナルド・エバンスとハリソン・シュミットによって繰り返された。^[6]

宇宙船の最初の船外活動による修理は、1973年5月26日、6月7日、6月19日のスカイラブ2号ミッションで、チャールズ・「ピート」・コンラッド、ジョセフ・カーウィン、ポール・J・ワイツによって行われた。彼らは、動かなくなった太陽電池パネルを解放し、太陽熱加熱シールドを展開し、動かなくなったブレーカーリレーを解放することで、打ち上げで損傷したスカイラブ宇宙ステーションの機能を回復させた。スカイラブ2号の乗組員は3回の船外活動を行い、スカイラブの3人の乗組員は合計10回の船外活動を行った。^{[6]彼らは、多くの宇宙飛行士}が飛行初期に宇宙酔いを経験したため、無重力状態での活動には地球上での約2.5倍の時間が必要であることを発見した。 ^[9]

スカイラブの後、1980年代初頭にスペースシャトル計画が始まるまで、米国による船外活動は行われなかった。この時期にソ連は船外活動を再開し、 1977年12月20日から1982年7月30日の間にサリュート6号とサリュート7号の宇宙ステーションから4回の船外活動を行った。^[6]

1983年4月7日に米国が船外活動（EVA）を再開すると、宇宙飛行士は宇宙船から独立した自己完結型の生命維持装置として船外活動ユニット（EMU）を使い始めた。STS-6は、宇宙遊泳が行われた最初のスペースシャトルミッションだった。また、初めて米国の宇宙飛行士はソ連のように宇宙船に出入りするためにエアロックを使用した。これに伴い、米国のEVA開始時間の定義は、宇宙飛行士がEMUをバッテリー電源に切り替える時と再定義された。^[10]

ISSの組み立て中には、米国の EMU とロシアのオーラン宇宙服の両方をサポートするように設計された クエスト ジョイント エアロックを使用して、多数の EVA が実施されました。

中国は、2008年9月27日の神舟7号ミッション中に、独自に船外活動を行った3番目の国となった。中国の宇宙飛行士、翟志剛は、中国が開発した飛天宇宙服を着用して22分間の宇宙遊泳を行なった。この間、ロシア製のオーラン宇宙服を着用した宇宙飛行士、劉波明が支援した。翟志剛は宇宙船から完全に脱出し、劉はポータルにまたがってエアロックのそばに立っていた。

中国は2021年以降、天宮宇宙ステーションの建設のため、数時間にわたる船外活動をさらに数回実施している。

アメリカの企業SpaceXは、2024年9月12日に民間資金による初の船外活動（EVA）を実施した。起業家のジャレッド・アイザックマンとSpaceXのエンジニアであるサラ・ギリスは、ポラリス・ドーンミッション中にドラゴンカプセルの外に出て、宇宙服の可動性テストを行うために立ったままの船外活動（SEVA）を行った。^[11]他の2人の乗組員はカプセル内で宇宙の真空にさらされたが、カプセルから出ることはなかった。^[12] SpaceXは、少なくともさらに2つの船外活動を伴うミッションを開始する予定であり、^[13]その中には、SpaceXがまだ開発中のスターシップ打ち上げロケットを使用するものも含まれる。^[14]

• 最初の無拘束宇宙遊泳は、1984年2月7日、スペースシャトルチャレンジャー号のミッションSTS-41-Bで、有人操縦ユニットを使用して、アメリカ人のブルース・マッキャンドレス2世によって行われました。その後、ロバート・L・スチュワートが5時間55分の宇宙遊泳に加わりました。自己完結型の宇宙遊泳は、1966年にジェミニ9Aでユージン・サーナンによって初めて試みられましたが、サーナンは疲れ果てて操縦ユニットに到達できませんでした。
• 宇宙空間での最初の金属加工、すなわち溶接、ろう付け、金属溶射は、1984年7月25日にソ連の宇宙飛行士スヴェトラーナ・サヴィツカヤとウラジミール・ジャニベコフによって実施された。これらの作業は、サリュート7号宇宙ステーションの外で3時間30分の船外活動中に、特別に設計された多目的ツールによって行われた。^{[15] [16] [17]}
• 最初の3人による船外活動は1992年5月13日、エンデバー号の初飛行であるSTS-49の3回目の船外活動として実施された。^[18]ピエール・トゥート、リチャード・ヒーブ、トーマス・エイカーズが、機能不全のインテルサットVI-F3衛星を手で捕獲して修復するために船外活動を行った。2021年現在、これが唯一の3人による船外活動である。^{[19] [アップデート]}
• スペースシャトルの飛行中の修理を最初に船外活動で行ったのは、2005年8月3日の「飛行再開」ミッションSTS-114で、アメリカ人のスティーブ・ロビンソンが行った。ロビンソンは、ディスカバリー号の熱シールドから突き出ている2つの隙間充填材を取り除くために派遣された。エンジニアらが、それらが再突入時にシャトルに影響を及ぼす可能性がわずかにあると判断したためである。ロビンソンは、ディスカバリー号が国際宇宙ステーションにドッキングしている間に、緩んだ材料を無事に取り除いた。
• 2022年1月現在までに行われた最長の船外活動は、 2001年3月11日にスーザン・ヘルムズとジェームズ・S・ヴォスが行った8時間56分の船外活動である。^[20]

• ロシアのアナトリー・ソロヴィヨフは、最多船外活動回数と最長累計船外活動時間（1990年7月から1998年1月までの4回のミールミッションで16回の船外活動、82時間22分）の両方の記録を保持しています。
• マイケル・ロペス・アレグリアは、アメリカ記録を保持しています (2000 年 10 月から 2007 年 2 月までの 2 回のシャトル ミッションと 1 回の ISS ミッションで、10 回の船外活動、67 時間 40 分)。
• トーマス・ペスケはヨーロッパ（および米国とロシア以外）の記録を保持しています（2017年1月から2021年8月までの2回のISSミッションで6回の船外活動、39時間54分）。^[21]
• ペギー・ウィットソンさんは、女性として最多の船外活動回数と最長の累計滞在時間の記録を保持しています（2002年8月から2017年5月までの3回のISSミッションで10回の船外活動、60時間21分）。

• 船外活動を行った最初の女性は、1984年7月25日、サリュート7号宇宙ステーションに搭乗していたソ連のスベトラーナ・サビツカヤでした。彼女の船外活動は3時間35分続きました。
  • アメリカ人女性として初めて船外活動を行ったのは、1984年10月11日、STS-41-G飛行中のキャサリン・D・サリバンでした。
  • 一緒に船外活動を行った最初の2人の女性、そして女性のみの船外活動チームとなったのは、2019年10月18日、国際宇宙ステーションの第61次長期滞在中のクリスティーナ・コッホとジェシカ・メイヤーだった。^{[22] [23] [24]}
  • 船外活動を行った最初のアジア系および中国系女性は、2021年11月8日に中国の天宮宇宙ステーションの外で王亜平さんでした。
  • 宇宙遊泳を行った最初のネイティブアメリカンの女性は、2023年1月20日、国際宇宙ステーションの第68次長期滞在に参加したニコール・オーナプ・マンでした。^[25]
• ソ連と米国以外の国による最初の船外活動は、1988年12月9日にフランスのジャン＝ルー・クレティエンがミール宇宙ステーションに3週間滞在中に行われた。
• 黒人アフリカ系アメリカ人による最初の船外活動は、1995年2月9日のSTS-63でバーナード・A・ハリス・ジュニアによって行われた。
• 日本人宇宙飛行士による最初の船外活動は、1997年11月25日のSTS-87で土井隆雄によって行われた。
• スイス人宇宙飛行士による最初の船外活動は、1999年12月23日、STS-103中にクロード・ニコリエによって行われた。
• オーストラリア生まれの人物による最初の船外活動は、2001 年 3 月 13 日のアンディ・トーマスによるものでした(彼は帰化した米国市民です)。
• カナダ人宇宙飛行士による最初の船外活動は、2001年4月22日、クリス・ハドフィールドとNASAの宇宙飛行士スコット・パラジンスキーが、国際宇宙ステーションにカナダアーム2を設置するSTS-100ミッション中に行われた。^[26]
• スウェーデンの宇宙飛行士による最初の船外活動は、2006年12月12日にクリステル・フグレサングによって行われた。
• 中国人宇宙飛行士による初の船外活動は、2008年9月27日、神舟7号ミッション中に翟志剛によって行われた。飛天宇宙服を使用したこの船外活動により、中国は独自に船外活動を実施した3番目の国となった。
• イタリア人宇宙飛行士による初の船外活動は、2013年7月9日、国際宇宙ステーションの第36次長期滞在中に、ルカ・パルミターノとNASAの宇宙飛行士クリス・キャシディによって行われた。
• イギリス人宇宙飛行士による最初の船外活動は、2016年1月15日にティム・ピークによって行われた。^[27]
  • イギリス系アメリカ人のマイケル・フォールは1995年2月9日に船外活動を行ったが、NASAのプログラムではアメリカ人宇宙飛行士として飛行した。^[27]
• アラブ人宇宙飛行士による初の船外活動は、2023年4月28日にアラブ首長国連邦の宇宙飛行士スルタン・アル・ネヤディによって行われた。^[28]

ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフによる初の宇宙遊泳は、1965年に東側諸国の切手で記念された（アレクセイ・レオーノフ#切手を参照）。当時ソ連はボスホート宇宙船の詳細を公表していなかったため、切手にある宇宙船の描写は完全に架空のものだった。

アメリカ郵便局は1967年にエド・ホワイトのアメリカ人初の宇宙遊泳を記念して切手を発行した。刻印された画像にはジェミニ4号宇宙船とホワイトの宇宙服が正確に描かれている。^[29]

スペースシャトル計画中のNASAの「宇宙遊泳者」はEV-1、EV-2、EV-3、EV-4と指定されていた（該当する場合は各ミッションのミッションスペシャリストに割り当てられていた）。^{[30] [31]}

国際宇宙ステーションからの船外活動では、NASAは減圧症のリスクを減らすためにキャンプアウト手順を採用した。 ^[32]これは最初に第12次長期滞在クルーによってテストされた。キャンプアウト中、宇宙飛行士は船外活動の前にエアロックで一晩眠り、通常のステーションの気圧14.7 psi (101 kPa) と比較して気圧を10.2 psi (70 kPa) に下げる。^[32]低気圧で一晩過ごすと体内の窒素が排出され、「減圧症」を防ぐことができる。^{[33] [34]}最近では、宇宙飛行士はキャンプアウトではなく、宇宙服内での軽い運動プロトコルを使用して減圧症を予防している。^{[35] [36]}

ウィキメディア・コモンズには、船外活動に関連するメディアがあります。

• NASA JSC 口述歴史プロジェクト オリンポスへのウォーキング: EVA 年表 PDF ドキュメント。
• 宇宙飛行士の宇宙遊泳の写真
• NASDAオンライン宇宙ノート
• アポロ船外活動ユニット。第 1 巻: システムの説明 - 1971 年 (PDF ドキュメント)
• アポロ船外活動ユニット。第 2 巻: 運用手順 - 1971 年 (PDF 文書)
• スカイラブ船外活動開発報告書 – 1974 (PDF 文書)
• スペースシャトル船外活動ユニットの分析 – 1986 (PDF 文書)
• NASA スペース シャトル EVA ツールと機器のリファレンス ブック – 1993 (PDF ドキュメント)
• ISS でのアメリカ人の船外活動の準備 – 2006 年