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船外活動（EVA）とは、宇宙飛行士が宇宙船の外で宇宙空間で行うあらゆる活動のことです。これには、宇宙遊泳、月面または惑星表面の探査（一般に月面歩行として知られています）、および宇宙飛行士が宇宙船から完全に出ることなく開いたハッチから立ち上がるスタンディングEVA（SEVA）が含まれます。[ 1 ] EVAは、ソビエト連邦/ロシア、米国、中国によって実施されており、カナダ、日本、アラブ首長国連邦、欧州宇宙機関の宇宙飛行士もこれらの国が実施するEVAに参加しています。宇宙には大気がないため、宇宙飛行士は環境サポートを完全に宇宙服に依存しています。
1965年3月18日、アレクセイ・レオーノフはボスホート2号ミッション中に12分9秒間の初の宇宙遊泳を行った。ニール・アームストロングは1969年7月20日、アポロ11号ミッション中に2時間31分間の初の月面歩行を行った。スベトラーナ・サビツカヤは1984年にサリュート7号宇宙ステーションの外で3時間35分間過ごし、女性として初めて宇宙遊泳を行った。最後の3回の有人月面着陸ミッションであるアポロ15号、16号、17号の宇宙飛行士も、フィルム缶を回収するために深宇宙での船外活動を行った。1973年、アメリカの宇宙飛行士ピート・コンラッド、ジョセフ・カーウィン、ポール・ワイツは、アメリカ初の宇宙ステーションであるスカイラブの打ち上げ時の損傷を修理するために船外活動を行った。
船外活動（ EVA）には、宇宙飛行士が酸素と電力供給のためにアンビリカルケーブルで宇宙船に接続されるテザー式と、アンテザー式がある。アンテザー式の船外活動は、1984年に有人操縦装置（MMU）を使用して行われた3回のミッションと、1994年にテザー式船外活動で装着された簡易船外活動救助装置（SAFER）の飛行試験で実施された。
NASAの計画担当者は、1960年代初頭にアポロ計画で人類を月に着陸させるために船外活動（EVAと略される）という用語を作り出した。これは、宇宙飛行士が宇宙船から出て月の物質サンプルを採取したり、科学実験を展開したりするためである。これやその他のアポロ計画の目標を支援するために、ジェミニ計画が派生し、宇宙飛行士が地球周回軌道上の2人乗り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獲得した初期のリードを維持するために激しく競争していたため、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に、1人乗りのボストークカプセルを2人または3人乗りのボスホートと呼ばれる宇宙船に改造するよう命じた。[ 2 ]ソ連は、米国が最初の有人ジェミニを打ち上げる前に、2つのボスホートカプセルを打ち上げることができた。
ボスホートの航空電子機器は過熱を防ぐために船室の空気で冷却する必要があったため、船外活動を行う宇宙飛行士が船室を出入りする際には、船室が加圧された状態を維持するためにエアロックが必要だった。これとは対照的に、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、船外活動を行う宇宙飛行士は開いたハッチから減圧された船室に出入りすることができた。このため、アメリカとソ連の宇宙計画では船外活動の期間について異なる定義が開発された。ソ連（現在のロシア）の定義では、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ときに船外活動が始まる。アメリカの船外活動は、宇宙飛行士が少なくとも頭を宇宙船の外に出したときに始まる。[ 3 ]アメリカはその後、船外活動の定義を変更した。[ 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秒間過ごした。45分間の呼吸用酸素と加圧用酸素が入っ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自分の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、宇宙服は宇宙の真空に対する内部圧力で膨張し、硬くなりすぎて胸に取り付けられたカメラのシャッターを切ることができなかった。[ 6 ]
宇宙遊泳の終わりに、宇宙服が硬くなったことで、より深刻な問題が発生した。レオノフは、直径1.2メートル、長さ2.5メートルの膨張式布製エアロックを通ってカプセルに戻らなければならなかった。彼は頭からエアロックに不適切に入り、横向きになって動けなくなった。宇宙服の圧力を下げなければ戻ることができず、「減圧症」になる危険があった。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、運動によって体温が1.8 ℃上昇した。ソ連が再び船外活動を試みるには、ほぼ4年後までかかることになる。彼らは、レオノフが無重力状態での作業にどれほど苦労したかを報道陣に偽って伝え、遭遇した問題を冷戦終結後まで隠蔽した。[ 6 ] [ 7 ]
アメリカ初の宇宙遊泳は、1965年6月3日、ジェミニ計画2回目の有人飛行であるジェミニIV号のエド・ホワイトによって21分間行われた。ホワイトは宇宙船にテザーで繋がれ、酸素は通信機器や生体医療機器も搭載された7.6メートル（25フィート）のアンビリカルケーブルを通して供給された。彼は、うまく機能したが20秒分の推進剤しか搭載していなかったハンドヘルド・マニューバリング・ユニットで宇宙空間での動きを制御した最初の人物だった。ホワイトは、レオノフの主張とは異なり、テザーは宇宙船からの距離を制限するのに役立つが、動き回るには使いにくいと感じた。[ 6 ]しかし、カプセルのハッチのラッチ機構に欠陥があり、ハッチの開閉が困難になったため、船外活動の開始が遅れ、ホワイトと彼のクルーメイトは地球に生きて帰還できない危険にさらされた。[ 8 ]
次のジェミニ計画の3回の飛行では船外活動は計画されていませんでした。次の船外活動はジェミニ8号でデビッド・スコットが行う予定でしたが、船外活動を実施する前に宇宙船の重大な不具合によりミッションは中止されました。次の3回のジェミニ計画の飛行（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）の宇宙飛行士は何度か船外活動を行いましたが、疲労や過熱を起こさずに宇宙船の外で長時間作業できた者はいませんでした。サーナンは、自己完結型の酸素システムを含む空軍宇宙飛行士操縦ユニットのテストを試みましたが失敗しました。
1966年11月13日、エドウィン・“バズ”・オルドリンは、ジェミニ計画最後のミッションであるジェミニ12号において、宇宙空間で疲労を感じることなく作業を続けた最初の宇宙飛行士となった。オルドリンは宇宙船の外で2時間6分間作業を行ったほか、宇宙船のハッチ内で2回の船外活動（EVA）を行い、さらに3時間24分を費やした。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EVA訓練の導入につながり、以来、宇宙飛行士が筋肉エネルギーの無駄遣いを避けるための技術を練習するために活用されている。
1969年1月16日、ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・エリセーエフとエフゲニー・フルノフは、ドッキング中のソユーズ5号からソユーズ4号に移乗した。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年近くかかることになる。[ 6 ]
アメリカ人宇宙飛行士のニール・アームストロングとバズ・オルドリンは、アポロ11号月着陸船を着陸させた後、 1969年7月21日（ UTC ）に月面で初の船外活動（EVA）を行った。自給式携帯型生命維持装置を使用したこの初の月面歩行は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」・シュミットを含む6つのアポロ計画クルーによって合計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である。[ 6 ]
アポロ15号の司令船操縦士アル・ウォーデンは、1971年8月5日、月面からの帰還途中に船外活動を行い、機械船からフィルムとデータ記録容器を回収した。司令船のハッチに立っていた月着陸船操縦士ジェームズ・アーウィンが彼を支援した。この手順は、アポロ16号のケン・マッティングリーとチャールズ・デューク、そしてアポロ17号のロナルド・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日にスカイラブ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、固着した太陽電池パネルを解放し、太陽熱シールドを展開し、固着した回路遮断リレーを解放することで、打ち上げ時に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、3つのスカイラブ乗組員によって合計10回の船外活動が行われた。[ 6 ]彼らは、多くの宇宙飛行士が飛行初期に宇宙酔いに苦しんだため、無重力状態での活動には地球上での活動の約2.5倍の時間が必要であることを発見した。 [ 9 ]
スカイラブ以降、 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。この期間に、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号宇宙ステーションから4回の船外活動を実施した。 [ 6 ]
1983年4月7日に米国が船外活動を再開した際、宇宙飛行士は宇宙船とは独立した自己完結型の生命維持装置として船外活動装置（EMU）を使用し始めた。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であった。また、ソ連と同様に、アメリカの宇宙飛行士が初めてエアロックを使用して宇宙船に出入りした。そのため、アメリカの船外活動開始時刻の定義は、宇宙飛行士がEMUをバッテリー電源に切り替えた時点と再定義された。[ 10 ]
国際宇宙ステーション（ISS）の組み立て期間中には、数多くの船外活動（EVA）が実施され、その際には、米国の船外活動ユニット（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・エアロックが頻繁に使用された。
中国は2008年9月27日、神舟7号ミッションにおいて、単独で船外活動（EVA）を実施した3番目の国となった。中国の宇宙飛行士、翟志剛（Zhai Zhigang）は、中国が開発した飛天（Feitian）宇宙服を着用し、22分間の船外活動を行った。この際、ロシア製のオーラン（Orlan）宇宙服を着用した劉伯明（Liu Boming）宇宙飛行士が翟の船外活動を補助した。翟は完全に船外に出たが、劉はエアロックのそばに立ち、開口部をまたいでいた。
2021年以降、中国は天宮宇宙ステーションの建設のために数時間にわたる船外活動を何度か実施してきた。2024年12月には、中国の蔡旭哲と宋凌東が9時間6分という最長船外活動記録を樹立した。[ 11 ] [ 12 ]
アメリカのSpaceX社は、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、サラ・ギリスは、ポラリス・ドーン・ミッション中に、宇宙服の機動性テストを行うため、ドラゴン宇宙船の外に出て短時間、立ったままの船外活動（SEVA）を行った。[ 13 ]他の2人の乗組員は宇宙船内の真空にさらされたが、外に出ることはなかった。[ 14 ] SpaceXは、開発中のスターシップ打ち上げロケットを使用するミッションを含め、少なくともあと2回の船外活動ミッションを計画している。[ 15 ] [ 16 ]
ソ連の宇宙飛行士アレクセイ・レオーノフによる史上初の宇宙遊泳は、1965年に東側諸国で複数の切手によって記念された（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、切手に描かれた宇宙船は完全に架空のものだった。
米国郵政公社は1967年にエド・ホワイトのアメリカ人初の宇宙遊泳を記念する切手を発行した。彫刻された画像にはジェミニIV宇宙船とホワイトの宇宙服が正確に描かれている。[ 31 ]
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、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る）。[ 32 ] [ 33 ]
国際宇宙ステーションからの船外活動（EVA）では、NASAは減圧症のリスクを軽減するためにキャンプアウト手順を採用しました。 [ 34 ]これは、第12次長期滞在クルーによって初めてテストされました。キャンプアウトでは、宇宙飛行士はEVAの前にエアロックで一晩寝て、通常のステーション圧力14.7 psi（101 kPa）から10.2 psi（70 kPa）まで気圧を下げます。[ 34 ]低い気圧で一晩過ごすことで、体内の窒素が排出され、「減圧症」を防ぐことができます。[ 35 ] [ 36 ]最近では、宇宙飛行士は減圧症を防ぐためにキャンプアウトではなく、宇宙服内での軽運動プロトコルを使用しています。[ 37 ] [ 38 ]