国際宇宙ステーションの組み立て

国際宇宙ステーション（ISS）の組み立て作業は、1990年代から進められてきました。ISSの最初のモジュールであるザーリャは、 1998年11月20日にプロトンロケットで打ち上げられました。ザーリャの打ち上げから2週間後にSTS-88スペースシャトルミッションが行われ、3つのノードモジュールの最初のモジュールであるユニティが運ばれ、ザーリャに接続されました。ISSのこのむき出しの2モジュールコアは、その後1年半無人のままでしたが、2000年7月にロシアのモジュールであるズヴェズダがプロトンロケットで打ち上げられ、最大3名の宇宙飛行士または宇宙飛行士がISSに永久に滞在できるようになりました。

ISSの与圧容積は約1,000立方メートル（35,000立方フィート）、質量は約410,000キログラム（900,000ポンド）、出力は約100キロワット、トラスの長さは108.4メートル（356フィート）、モジュールの長さは74メートル（243フィート）、乗組員は7人です。^[1]完全なステーションの建設には40回以上の組み立て飛行が必要でした。2020年の時点で、36回のスペースシャトルの飛行でISSの要素が届けられました。その他の組み立て飛行は、ファルコン9、ロシアのプロトンロケット、またはピアースとポイスクの場合はソユーズUロケットによって持ち上げられたモジュールで構成されていました。

大きなモジュールには次のようなものがあります。

• ザリア（1998年11月20日発売）
• Unityモジュール(1998 年 12 月 4 日にリリース、Node 1 とも呼ばれる)
• ズベズダ(2000 年 7 月 12 日発売)
• デスティニー実験モジュール（2001年2月7日打ち上げ）
• ハーモニーモジュール(2007 年 10 月 23 日打ち上げ、ノード 2 とも呼ばれる)
• コロンバス軌道施設（2008年2月7日打ち上げ）
• 日本実験棟、通称「きぼう」（2008年から2009年にかけて複数回の打ち上げ）
• トラス、オリジナル、iROSA ソーラーパネル(非加圧、トラス、オリジナルパネルは 2000 年から 2009 年の間に複数回の飛行で打ち上げられ、iROSA は 2021 年から 2023 年の間に打ち上げられ、iROSA の最終セットは 2025 年に送られる予定)
• Nauka (MLM-U) (2021 年 7 月 21 日発売)

宇宙ステーションは高度約410km（250マイル）で地球を周回しており、これは通常低地球軌道と呼ばれるタイプの軌道である（実際の高度は大気の抵抗と再ブーストにより時間とともに数キロメートル変化する）。約90分周期で地球を周回しており、1998年11月20日のザーリャ打ち上げ以来、2007年8月までに5万回以上地球を周回している。

2010年の完成までに、合計14の主要与圧モジュールがISSの一部となる予定でした。^[2]これらに加えて、いくつかの小型与圧セクションが付属します（ソユーズ宇宙船（救命ボートとして常時2基、6か月交代）、プログレス輸送機（2基以上）、クエストおよびピアースのエアロック、および定期的にH-IIトランスファービークル）。

米国の軌道セグメントは、 STS-134ミッション中にアルファ磁気分光計を設置した後、2011年に完成しました。ロシアの軌道セグメントの組み立ては、2010年のSTS-132ミッション中にラスベットモジュールを設置して以来、無期限の休止状態にあります。現在ISSにあるラスベットモジュールは、当初は、現在はキャンセルされたサイエンスパワープラットフォームの地上動的テストモックアップとなる予定でした。ナウカ科学実験モジュールには、新しい乗組員の居住区、酸素と水を生成できる生命維持装置、新しいギャレーが含まれています。ナウカは当初、2007年にISSに配送される予定でしたが、コスト超過と品質管理の問題により、10年以上遅れました。ナウカモジュールは2021年7月にようやく打ち上げられ、数日間の自由飛行^[3]の後、ズヴェズダモジュールの下端ポートにドッキングし、その後、 2021年11月24日にプリチャルが打ち上げられました。

2020年代半ばに、プリチャールに接続するモジュールをさらに2つまたは3つ追加する計画があります。ロシアのモジュールを追加することで、ズヴェズダモジュールに大きな助けとなります。なぜなら、ズヴェズダが最初に設置した中央コマンドコンピューターはもう機能せず（3台のThinkPadラップトップが現在ズヴェズダの中央コマンドコンピューターになっています）、エレクトロン酸素発生器は交換できず、これまで何度も故障した後、2020年に再び短期間故障したからです。^[4]ロシアのモジュールでは、すべてのハードウェアが恒久的に設置された状態で打ち上げられます。モジュール間のハッチ開口部が非常に広い51インチ（105 cm）の米国の軌道セグメントのように、ハードウェアを交換することは不可能です。ズヴェズダのこの潜在的な問題は、2020年10月にトイレ、オーブン、エレクトロンがすべて同時に故障し、搭乗した宇宙飛行士が緊急修理をしなければならなかったときに明らかになりました。^[5]

ISSは完成すると、トラスに接続された連通する与圧モジュールのセットで構成され、トラスには4組の大きな太陽光発電モジュール（太陽電池パネル）が取り付けられます。与圧モジュールとトラスは垂直です。トラスは右舷から左舷に伸び、居住可能領域は船尾軸に沿って伸びています。建設中はステーションの姿勢が変化する可能性がありますが、4つの太陽光発電モジュールがすべて最終的な位置にある場合、船尾軸は速度ベクトルと平行になります。^[6]

組み立てと利用の飛行に加えて、2010年までにロジスティクスを提供するために、約30回のプログレス宇宙船の飛行が必要です。実験装置、燃料、消耗品は、ISSを訪れるすべての宇宙船、つまりスペースXドラゴン、ロシアのプログレス、欧州のATV、日本のHTVによって運ばれ、宇宙ステーションのダウンマスはドラゴンで地球の施設に持ち帰られます。^[7]

2003 年 2 月 1 日のスペース シャトルコロンビア号の事故後、ISS の将来について不確実な点がありました。その後 2 年半にわたり米国のスペース シャトル プログラムが中断され、2005 年に飛行運用を再開する際に問題が発生したことが大きな障害となりました。^{[引用が必要]}

スペースシャトル計画は、2005年7月26日にディスカバリー号のSTS-114ミッションで飛行を再開した。このISSへのミッションは、コロンビア号の事故以降に実施された新しい安全対策をテストし、ステーションに物資を届けることを目的としていた。ミッションは安全に成功したが、リスクがなかったわけではなかった。外部タンクから発泡スチロールが剥がれ落ち、NASAはこの問題が解決されるまで将来のミッションは中止すると発表した。^[要出典]

コロンビア号の事故からシャトル打ち上げ再開までの間、乗組員の交換はロシアのソユーズ宇宙船のみで行われた。第7次長期滞在から、それまでの3人乗りの乗組員とは対照的に、2人の宇宙飛行士のケアテイカー乗組員が打ち上げられた。ISSには長期間シャトルが来ていなかったため、計画よりも大量の廃棄物が蓄積し、2004年には一時的にステーションの運用に支障をきたした。しかし、プログレス輸送機とSTS-114シャトル飛行により、この問題は解決された。^[要出典]

コロンビア号の事故以前から、当初計画されていた ISS には多くの変更が加えられていました。モジュールやその他の構造物はキャンセルまたは交換され、ISS へのシャトルの飛行回数は以前の計画より削減されました。しかし、1990 年代後半に ISS の一部となる予定だったハードウェアの 80% 以上が軌道に乗せられ、現在では ISS の構成の一部となっています。^[要出典]

シャトルの休止期間中、ISSの建設は停止され、乗組員が2人しかいなかったためISS内で実施された科学研究は制限され、シャトルの問題とロシア宇宙機関の予算制約による以前の遅延にさらに拍車がかかった。^[要出典]

2006年3月、参加5宇宙機関の長会議は、2010年までにISSを完成させるという新たなISS建設スケジュールを承認した。^[8]

2009年5月現在、第2回飛行復帰ミッションSTS-121後の12回のシャトル建設飛行を経て、6人の乗組員が編成されている。乗組員数の増強要件には、ISSの環境サポートの強化、第2の「救命ボート」として機能する2隻目のソユーズの恒久的なドッキング、2倍の量の消耗品を提供するためのプログレス飛行のより頻繁な実施、軌道上昇操作のためのより多くの燃料、および実験装置の十分な供給ラインが含まれていた。^[要出典] 2020年11月現在、スペースXによるクルードラゴンの打ち上げにより、乗組員定員は7人に増加しており、クルードラゴンはISSに4人の宇宙飛行士を運ぶことができる。

その後、2016年にビゲロー拡張活動モジュール（BEAM）が追加され、 OPSEKの軌道上建設の一環として多数のロシア製コンポーネントが計画されている。^[要出典]

ISSは16の与圧モジュールで構成されています。ロシアのモジュール6つ（ザーリャ、ズヴェズダ、ポイスク、ラスヴェット、ナウカ、プリシャル）、米国のモジュール8つ（BEAM、^[9] レオナルド、ハーモニー、クエスト、トランクウィリティ、ユニティ、キューポラ、デスティニー）、日本のモジュール1つ（きぼう）、欧州のモジュール1つ（コロンバス）です。

これまでに少なくとも1つのロシアの与圧モジュール（ピアース^{）が軌道から外れている。 [10]}

多目的ロジスティクス モジュール(MPLM)は ISS に恒久的にドッキングされているわけではありませんが、一部のシャトル ミッションでは ISS の一部を形成していました。MPLM はハーモニー(当初はユニティ)に取り付けられ、補給飛行やロジスティクス飛行に使用されました。^[要出典]

ISSに取り付けられた宇宙船も加圧容積を拡張します。少なくとも1機のソユーズ宇宙船が「救命ボート」として常にドッキングしており、乗組員の交代の一環として6か月ごとに新しいソユーズに交換されます。下の表は、これらのコンポーネントがISSに追加された順序を示しています。^[11]廃止され軌道から外れたモジュールは灰色で示されています。

• 2021年1月、NASAは、ステーションの既存の8つのアレイの上に新しいアレイを設置して、ステーションの太陽電池アレイをアップグレードする計画を発表しました。 ^[27] 6つは3組で配送され、各ペアは2021年6月にSpaceX CRS-22 、2022年11月にSpaceX CRS-26、2023年6月にSpaceX CRS-28に搭載されました。 ^[28]さらに2つは、2025年の将来のミッションで1組で配送される予定です。^[29]
• アクシオム・スペースは、商業用アクシオム・ステーション・プロジェクトの一環として、現在PMA-2がある場所に接続するいくつかのモジュールを打ち上げることを計画している。ISSの寿命が尽きると、アクシオム・ステーションはISSから切り離され、商業用低軌道プラットフォームとして軌道上に留まる可能性がある。^[30]

• 暫定制御モジュール–ズヴェズダの打ち上げ後は不要
• ISS推進モジュール–ズヴェズダが打ち上げられた後は不要
• 居住モジュール(HAB) – 居住モジュールのキャンセルに伴い、寝床は宇宙ステーション全体に分散しています。ロシア区画に 2 か所、米国区画に 4 か所あります。宇宙空間に別の「寝台」を用意する必要はありません。多くの訪問者はモジュールの壁に寝袋を縛り付け、そこに寝て眠ります。
• 乗組員帰還機 (CRV) - 常時ステーションにドッキングしている有人宇宙船に置き換えられました (ソユーズ、スペースX ドラゴン 2 )
• 遠心分離機収容モジュール（CAM） –ハーモニー（ノード2）に取り付けられる予定だった
• ノーチラスX遠心分離機のデモンストレーション- この遠心分離機が製造されていれば、人工的な部分重力効果に十分な規模の遠心分離機の宇宙での初のデモンストレーションとなるはずだった。この遠心分離機はISSの乗組員の睡眠モジュールとなるように設計された。^[31]
• サイエンスパワープラットフォーム（SPP） - ロシアのセグメントへの電力供給は、米国の太陽電池プラットフォームによって部分的に行われる。
• ロシア研究モジュール（RM1およびRM2） – 単一の多目的実験モジュール（Nauka）に置き換えられました。
• ユニバーサルドッキングモジュール（UDM） - それに接続する予定だった研究モジュールとともにキャンセルされた。
• サイエンスパワーモジュール（NEM） - 2021年4月にキャンセルされ、提案されているロシア軌道サービスステーション（ROSS）のコアモジュールとして使用されます。^{[32] [33]}

以下のモジュールは構築されましたが、2021 年 1 月現在、ISS の将来の計画には使用されていません。

• アメリカのノード4 – ドッキングハブシステム（DHS）としても知られる^[34]は、ステーションに訪問車両用のドッキングポートをさらに設置し、膨張式居住施設や技術デモンストレーションをステーションの一部としてテストすることを可能にします。^[35]

ISSは、これまでに建造された中で最も高価な建造物とされており、その費用は約1500億ドル（米ドル）^{[36]で、スカイラブ（22億ドル） [37]}やミール（42億ドル）^[38]よりも高額となっている。

• 国際宇宙ステーションへの有人宇宙飛行のリスト
• 国際宇宙ステーションへの無人宇宙飛行
• 国際宇宙ステーションの製造

• アニメーション化された ISS 組み立てプロセス、ミッションの指定、日付が含まれています。
• ISS の計画されたコンポーネントの図、キャンセルされたモジュールの位置を確認できます。

メディア記事

• How It Works マガジン – ISS が完成間近