宇宙船

宇宙船は、宇宙空間を飛行し、運用するように設計された乗り物です。^[1]宇宙船は、通信、地球観測、気象学、航行、宇宙植民地化、惑星探査、人間と貨物の輸送など、さまざまな目的で使用されます。単段式軌道投入機を除くすべての宇宙船は、単独では宇宙に到達できず、打ち上げ用ロケット（キャリアロケット）が必要です。

弾道宇宙飛行では、宇宙船は宇宙空間に突入し、その後、地球を一周するのに十分なエネルギーや速度を得ることなく地表に戻ります。軌道宇宙飛行では、宇宙船は地球または他の天体の周りを閉じた軌道に投入します。有人宇宙飛行に使用される宇宙船は、出発時または軌道上（宇宙ステーション）のみで乗組員または乗客として人を運びますが、ロボット宇宙ミッションに使用される宇宙船は、自律的または遠隔ロボットで動作します。科学的研究を支援するために使用されるロボット宇宙船は宇宙探査機です。惑星の周りの軌道にとどまるロボット宇宙船は人工衛星です。現在までに、パイオニア10号と11号、ボイジャー1号と2号、ニューホライズンズなど、ほんの一握りの恒星間探査機だけが太陽系を離れる軌道上にあります。

軌道上の宇宙船は回収可能な場合とそうでない場合があり、ほとんどは回収不可能です。回収可能な宇宙船は、地球への再突入方法によって、無翼の宇宙カプセルと有翼のスペースプレーンに分けられます。回収可能な宇宙船は、再使用可能（ SpaceX Dragonやスペースシャトルのオービターのように、再度または複数回打ち上げ可能）または使い捨て（ソユーズのように）の場合があります。近年、より多くの宇宙機関が再利用可能な宇宙船を採用する傾向にあります。

人類は宇宙飛行を実現したが、軌道打ち上げの技術を持っているのは、ロシア（ロスコスモス^[2]）、米国（NASA ^{[3] ）、}欧州宇宙機関^[4] 加盟国、日本（JAXA ^[5]）、中国（CNSA ^[6]）、インド（ISRO ^[7]）、台湾（TSA ^{[8] [9] [10]}）、イスラエル（ISA）、イラン（ISA）、北朝鮮（NADA）のわずか数カ国である。さらに、いくつかの民間企業が政府機関から独立して軌道打ち上げの技術を開発している、または開発中である。そのような企業の最も有名な例は、 SpaceXとBlue Originである。

ドイツのV2ロケットは、1944年6月にドイツのペーネミュンデで高度189kmに到達し、世界初の宇宙船となった。 ^[11] スプートニク1号は世界初の人工衛星であった。1957年10月4日、ソ連によって楕円形の低地球周回軌道（LEO）に打ち上げられた。この打ち上げは、新たな政治、軍事、技術、科学の発展の先駆けとなった。スプートニクの打ち上げは単一のイベントであったが、宇宙時代の幕開けを告げるものであった。^{[12] [13]}技術初としての価値とは別に、スプートニク1号は、衛星の軌道変化を測定することで上層大気の密度を特定するのにも役立った。また、電離層の無線信号分布に関するデータも提供した。衛星の偽体内の加圧窒素は、流星体検出の初の機会を提供した。スプートニク1号は、国際地球観測年の間に、カザフスタン共和国（現在はバイコヌール宇宙基地）の第5チュラタム射場のサイトNo.1/5から打ち上げられた。衛星は時速29,000キロメートル（時速18,000マイル）で飛行し、周回に96.2分かかり、20.005MHzと40.002MHzの電波を発信した 。

スプートニク1号は地球を周回した最初の宇宙船だったが、それ以前にも他の人工物体が高度100kmに到達していた。これは国際航空連盟が宇宙飛行とみなすために要求する高度である。この高度はカルマン線と呼ばれている。特に1940年代にはV-2ロケットの試験打ち上げが数回行われ、そのうちのいくつかは高度100kmをはるかに超える高度に到達した。

2016年現在、有人宇宙船を飛ばした国は、ソ連/ロシア、米国、中国の3か国のみである。最初の有人宇宙船はボストーク1号で、1961年にソ連の宇宙飛行士ユーリイ・ガガーリンを宇宙に運び、地球を一周した。ボストーク宇宙船を使用した有人ミッションは他に5回あった。^[14] 2番目の有人宇宙船はフリーダム7号と名付けられ、 1961年にアメリカの宇宙飛行士アラン・シェパードを高度187キロメートル（116マイル）強まで乗せて弾道宇宙飛行を行った。マーキュリー宇宙船を使用した有人ミッションは他に5回あった。

その他のソ連の有人宇宙船には、ボスホート、ソユーズ、無人宇宙船ゾンド/L1、L3、TKS、サリュートおよびミール有人宇宙ステーションなどがある。その他のアメリカの有人宇宙船には、ジェミニ宇宙船、アポロ宇宙船（アポロ月着陸船を含む） 、スカイラブ宇宙ステーション、分離されていない欧州スペースラボと民間の米国スペースハブ宇宙ステーションモジュールを備えたスペースシャトル、およびスペースXのドラゴン2のクルードラゴン構成がある。米国企業ボーイングも独自の宇宙船CST-100 （一般にスターライナーと呼ばれる）を開発して飛行させたが、有人飛行はまだ行われていない。中国は曙光を開発したが飛行させておらず、現在は神舟を使用している（最初の有人ミッションは2003年）。

スペースシャトルとソ連のブラン宇宙機（ブランは無人試験飛行を1回しか行っていない）を除いて、回収可能な有人軌道宇宙船はすべて宇宙カプセルであった。

• 有人宇宙船
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  アメリカのマーキュリー、ジェミニ、アポロ宇宙船
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  ソ連のボストークカプセル
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  ソ連のボスホート (ボストークの変種)
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  1967年 ソビエト/ロシアのソユーズ宇宙船
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  中国の神舟宇宙船

2000年11月から有人飛行を行っている国際宇宙ステーションは、ロシア、米国、カナダ、その他数カ国による共同事業である。

無人宇宙船は、人が搭乗していない宇宙船です。無人宇宙船は、人間の入力によるさまざまなレベルの自律性を持ちます。遠隔操作、遠隔誘導、さらには自律型の場合もあり、これは、事前にプログラムされた操作リストがあり、特に指示がない限りそれを実行することを意味します。

多くの宇宙ミッションは、コストが低くリスク要因が低いため、有人運用よりも遠隔ロボットの方が適しています。さらに、金星や木星付近などの一部の惑星の目的地は、人間の生存には過酷すぎます。土星、天王星、海王星などの外惑星は、現在の有人宇宙飛行技術では到達するには遠すぎるため、遠隔ロボット探査機がこれらの惑星を探索する唯一の方法です。遠隔ロボットでは、宇宙船を滅菌できるため、地球の微生物による汚染に対して脆弱な領域の探査も可能になります。人間は多数の微生物と共存しているため、宇宙船と同じ方法で滅菌することはできません。また、これらの微生物を宇宙船や宇宙服の中に封じ込めることも困難です。月、惑星、太陽、複数の太陽系の小天体（彗星や小惑星）を調査するために、複数の宇宙探査機が送られました。

無人宇宙船の特別なクラスは宇宙望遠鏡、つまり天体を観測するために使用される宇宙空間の望遠鏡です。最初に運用された望遠鏡は、1968年に打ち上げられたアメリカの軌道天文台（OAO-2）と、 1971年に宇宙ステーションサリュート1号に搭載されたソ連のオリオン1紫外線望遠鏡でした。宇宙望遠鏡は、観測する電磁放射のフィルタリングと歪み（シンチレーション）を回避し、地上の天文台が遭遇する光害を回避します。最もよく知られている例は、ハッブル宇宙望遠鏡とジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡です。

貨物宇宙船は貨物を運ぶために設計されており、食料、燃料、その他の物資を輸送して宇宙ステーションの運用をサポートする可能性もあります。自動貨物宇宙船は 1978 年から使用されており、サリュート 6 号、サリュート 7 号、ミール、国際宇宙ステーション、天宮宇宙ステーションに使用されています。

一部の宇宙船は有人宇宙船としても無人宇宙船としても運用できる。例えば、ブラン宇宙船は自律的に運用できるが、手動制御も可能であったが、乗組員を乗せて飛行することはなかった。^{[15] [16]}

その他の有人/無人宇宙船としては、スペースXのドラゴン2号[ ^{17] [18] [19] [20]、} ドリームチェイサー^{[21] [22]}、天舟^{[23] [24]}などがある。

通信衛星は、トランスポンダを介して無線通信信号を中継および増幅する人工衛星であり、地球上のさまざまな場所にある送信元と受信機の間に通信チャネルを作成します。通信衛星は、テレビ、電話、ラジオ、インターネット、軍事用途に使用されます。 ^[25] 多くの通信衛星は赤道上空22,300マイル（35,900 km）の静止軌道上にあるため、衛星は空の同じ場所に静止しているように見えます。そのため、地上局の衛星パラボラアンテナはその場所に恒久的に向けることができ、衛星を追跡するために移動する必要がありません。他の衛星は低軌道で衛星コンステレーションを形成し、地上のアンテナは衛星の位置を追跡し、頻繁に衛星を切り替える必要があります。

通信リンクに使用される高周波電波は、見通し線に沿って移動するため、地球の曲面によって遮られます。通信衛星の目的は、地球の曲面を迂回して信号を中継し、遠く離れた地理的地点間の通信を可能にすることです。^[26] 通信衛星は、広範囲の無線周波数とマイクロ波 周波数を使用します。信号干渉を回避するために、国際機関は、特定の組織が使用できる周波数範囲または「帯域」に関する規制を設けています。この帯域の割り当てにより、信号干渉のリスクが最小限に抑えられます。^[27]

貨物宇宙船または補給宇宙船は、貨物を運ぶために特別に設計されたロボット宇宙船であり、食料、推進剤、その他の物資を輸送して 宇宙ステーションの運用をサポートする可能性があります。

自動貨物宇宙船は1978年から使用されており、サリュート6号、サリュート7号、ミール、国際宇宙ステーション、天宮宇宙ステーションにサービスを提供してきました。

2023年現在、国際宇宙ステーションへの物資補給には、ロシアの「プログレス」、アメリカの「スペースX ドラゴン2」、そして「シグナス」の3種類の貨物宇宙船が使用されている。中国の「天州」は天宮宇宙ステーションへの物資補給に使用されている。

宇宙探査機は、深宇宙や地球以外の天体の探査に送り込まれるロボット宇宙船です。惑星の表面や惑星の大気圏ではなく、開放空間で活動するという点で着陸機と区別されます。ロボットであるため、高価で重い生命維持装置が不要になり（アポロの有人月面着陸には、インフレ調整後の打ち上げ費用が10億ドルを超えるサターンVロケットの使用が必要でした）、より軽量で安価なロケットで済みます。宇宙探査機は太陽系のすべての惑星と冥王星を訪れており、パーカー太陽探査機は、最も近い地点で太陽の彩層内を周回しています。太陽系から脱出している宇宙探査機は5機あり、ボイジャー1号、ボイジャー2号、パイオニア10号、パイオニア11号、ニューホライズンズです。

1977年に打ち上げられたボイジャー探査機は、重さ721.9キログラム（1,592ポンド）で、木星、土星、天王星、海王星が一直線に並ぶ珍しい現象を利用して、1回のミッションで4つの惑星すべてを訪れ、重力の助けを借りて各目的地に早く到着することを可能にするために^作られた。 [28]実際、探査機を打ち上げたロケット（タイタンIIIE ）は、探査機を土星の軌道に送ることすらできなかったが、 2023年現在、ボイジャー1号はおよそ秒速17キロメートル（11マイル/秒）で移動しており、ボイジャー2号は秒速約15キロメートル（9.3マイル/秒）で移動している。2012年にボイジャー1号は太陽圏を出て、2018年にボイジャー2号がそれに続いた。ボイジャー1号は実際にはボイジャー2号の16日後に打ち上げられたが、ボイジャー2号はより長いルートを取って天王星と海王星を訪問したのに対し、ボイジャー1号は天王星や海王星を訪問せず、代わりに土星の衛星タイタンを通過することを選択したため、ボイジャー1号の方が早く木星に到達した。 2023年8月現在、ボイジャー1号は160天文単位を通過しており、これは地球からの距離の160倍以上太陽から遠いことを意味します。これにより、ボイジャー1号は太陽から最も遠い宇宙船となります。ボイジャー2号は、2023年8月現在、太陽から134天文単位離れています。NASAは、それらの距離のリアルタイムデータと探査機の宇宙線検出器からのデータを提供しています。^[29]探査機の出力低下とRTGの経年劣化のため、NASAは電力を節約するために特定の機器を停止しなければなりませんでした。探査機は、2020年代半ばかおそらく2030年代まで、いくつかの科学機器をオンにしたままになる可能性があります。2036年以降、両方ともディープスペースネットワークの範囲外になります。

宇宙望遠鏡または宇宙観測所は、天体を観測するために使用される宇宙空間の望遠鏡です。宇宙望遠鏡は、観測する電磁放射のフィルタリングや歪みを回避し、地上の観測所が遭遇する光害を回避します。宇宙望遠鏡は、全天の地図を作成する衛星（天文調査）と、選択された天体または天空の一部とその先に焦点を当てる衛星の 2 種類に分けられます。宇宙望遠鏡は、気象分析、スパイ活動、およびその他の種類の情報収集に適用される衛星画像のために地球に向けられた地球画像衛星とは異なります。

着陸機は、地球以外の天体の表面に軟着陸するタイプの宇宙船です。フィラエやアポロ月着陸船などの一部の着陸機は、完全に燃料供給のみで着陸しますが、多くの着陸機（および地球への宇宙船の着陸）は、特により遠い目的地の場合は、エアロブレーキを使用します。これは、宇宙船が燃料を燃焼させて軌道を変え、惑星（または衛星）の大気圏を通過することを意味します。宇宙船が大気圏に衝突することで生じる抗力により、燃料を使用せずに減速することができますが、これにより非常に高い温度が発生するため、何らかの 熱シールドが必要になります。

宇宙カプセルは、少なくとも1回は宇宙から帰還できる宇宙船の一種である。形状は鈍角で、通常は必要以上の燃料を搭載せず、スペースプレーンとは異なり翼も備えていない。回収可能な宇宙船の中で最も単純な形態であるため、最も一般的に使用されている。このようなカプセルの最初のものは、ソビエト連邦が製造したボストークカプセルで、宇宙に初めて行ったユーリイ・ガガーリンを運んだ。他の例としては、ソビエト連邦とNASAがそれぞれ製造したソユーズカプセルとオリオンカプセルがある。

スペースプレーンは、飛行機の形に作られ、飛行機として機能する宇宙船です。その最初の例は、 1960年代に高度100キロメートル（62マイル）を超える高度に到達した2回の有人飛行を行ったノースアメリカンX-15スペースプレーンです。この最初の再利用可能な宇宙船は、1963年7月19日に弾道軌道に空中発射されました。

最初の再利用可能な軌道スペースプレーンは、スペースシャトルのオービターでした。宇宙を飛んだ最初のオービターであるスペースシャトルコロンビアは、ユーリイ・ガガーリンの飛行20周年にあたる1981年4月12日に米国によって打ち上げられました。シャトルの時代には、6機のオービターが製造され、そのすべてが大気圏を飛行し、そのうち5機が宇宙を飛行しました。エンタープライズは、ボーイング747 SCAの後部から発射され、カリフォルニア州エドワーズ空軍基地で滑空してデッドスティック着陸するという、進入および着陸テストにのみ使用されました。宇宙を飛んだ最初のスペースシャトルはコロンビアで、その後にチャレンジャー、ディスカバリー、アトランティス、エンデバーが続きました。エンデバーは、 1986年1月に失われたチャレンジャーの代替として製造されました。コロンビアは、2003年2月の再突入中に 分解しました。

最初の自律再使用型スペースプレーンは、1988年11月15日にソ連によって打ち上げられたブランクラスのスペースプレーンであったが、飛行は1回のみで、無人であった。このスペースプレーンは有人用に設計され、米国のスペースシャトルに非常に似ていたが、ドロップオフブースターは液体燃料を使用し、メインエンジンは米国のシャトルの外部燃料タンクとなる部分の基部に配置されていた。ソ連の崩壊によってさらに悪化した資金不足により、ブランのそれ以上の飛行は阻止された。スペースシャトルはその後、必要に応じて自律再突入ができるように改造された。

宇宙探査ビジョンによれば、スペースシャトルは老朽化と1回の飛行で10億ドルを超えるプログラムコストの高騰が主な理由で2011年に退役した。シャトルの有人輸送の役割は、スペースXのスペースXドラゴン2とボーイングのCST-100スターライナーに置き換えられる予定である。ドラゴン2の最初の有人飛行は2020年5月30日に行われた。^{[30]シャトルの重量貨物輸送の役割は、}スペース・ローンチ・システムやULAのバルカンロケットなどの使い捨てロケット、および商用打ち上げロケット に置き換えられる予定である。

スケールド・コンポジッツ社のスペースシップワンは、 2004年にパイロットのマイク・メルヴィル氏とブライアン・ビニー氏を連続飛行させてアンサリ・エックス・プライズを受賞した再利用可能な弾道宇宙飛行機である。スペースシップ・カンパニーは後継機のスペースシップツーを建造した。ヴァージン・ギャラクティック社が運航するスペースシップツーの艦隊は、2014年に有料の乗客を乗せた再利用可能な民間宇宙飛行を開始する予定だったが、 VSSエンタープライズ号の墜落事故により延期された。

スペースシャトルは、退役した再利用可能な低軌道打ち上げシステムです。パラシュートで着陸し、海上で回収される2つの再利用可能な固体ロケットブースターで構成されており、 NASAの SLSロケットに取って代わられるまで史上最強のロケットモーターでした。打ち上げ時の推力は2,800,000ポンド力（12MN）で、すぐにブースター1基あたり3,300,000ポンド力（15MN）に増加しました^{[31]。燃料は}PBANとAPCPの組み合わせ、スペースシャトルオービター、液体酸素/液体水素推進剤の組み合わせを使用する3基のRS-25エンジン、およびRS-25エンジンの燃料源となる明るいオレンジ色の使い捨てスペースシャトル外部タンクでした。オービターはNASAのケネディ宇宙センターで打ち上げられ、主にケネディ宇宙センターの一部であるシャトル着陸施設に着陸したスペースプレーンである。カリフォルニア州の2番目の発射場であるヴァンデンバーグ宇宙発射施設6は、シャトルの打ち上げに使用できるように改修されたが、結局使用されることはなかった。この打ち上げシステムは、約29トン (64,000ポンド) を東向きの低地球軌道に打ち上げることができた。各オービターの重量は約78トン (172,000ポンド) であったが、オービターが異なれば重量とペイロードも異なり、コロンビアが最も重いオービターで、チャレンジャーはコロンビアよりは軽いが、他の3つよりは重い。オービターの構造は主にアルミニウム合金でできていた。オービターには乗組員用の座席が7つあったが、STS-61-Aでは8人の乗組員が搭乗して打ち上げが行われた。オービターには幅4.6メートル（15フィート）、長さ18メートル（59フィート）のペイロードベイがあり、国際宇宙ステーションで使用されている改良版のカナダアーム1 （長さ15.2メートル（50フィート））も装備されていた。オービターの熱シールド（または熱保護システム）は、大気圏再突入時の極度の熱や宇宙の寒さからオービターを保護するために使用され、重量と、再突入時にシャトルの特定の領域が受ける熱量（2,900°F（1,600°C）以上から700°F（370°C）未満まで）に応じて異なる材料で構成されていた。オービターは手動で操作されたが、シャトルがまだ運用されていた間に自律着陸システムが追加された。オービタル・マヌーバリング・システムと呼ばれる軌道上操縦システムがあり、ハイパーゴリック推進剤を使用した。モノメチルヒドラジン（MMH）と四酸化二窒素は、軌道投入、軌道変更、軌道離脱燃焼に使用されました。

シャトルの目標は打ち上げコストを大幅に削減することだったが、それは実現せず、同様の使い捨ての打ち上げロケットよりもはるかに高価になってしまった。これは、高額な改修費用と外部燃料タンクの消耗によるものだった。着陸後は、SRBとオービタの多くの部品を検査のために分解する必要があり、これは長くて骨の折れる作業だった。さらに、RS-25エンジンは数回の飛行ごとに交換する必要があった。各熱シールドタイルはオービタの特定の場所に配置する必要があるため、複雑さが増していた。これに加えて、シャトルはかなり危険なシステムで、熱シールドタイルは壊れやすく、手で簡単に削り取ることができるものもあり、何度も飛行するうちに損傷することが多かった。 1981年から2011年までの30年間の運用と135回の飛行を経て、シャトルの維持費の高騰により退役し、残った3機のオービター（他の2機は事故で破壊された）は博物館に展示される予定だった。

一部の宇宙船は、一般的な宇宙船のカテゴリのいずれにも特に当てはまりません。以下は、これらの宇宙船のリストです。

スターシップは、アメリカの航空宇宙企業スペースXが開発中の宇宙船および第2段ロケット^[32]である。ブースターであるスーパーヘビーの上に積み重ねられ、同名のスターシップ超大型ロケットを構成する。この宇宙船は、地球周回軌道、月、火星、さらにはそれ以降のさまざまな目的地に乗組員と貨物を輸送するように設計されています。最大100人の乗組員が長期間の惑星間飛行を行えるようにすることを目的としています。 ^[32]また、地球上の2地点間の輸送も可能で、1時間以内に世界中のどこへでも移動できます。さらに、この宇宙船は他のスターシップの燃料補給にも使用され、より高い軌道や他の宇宙の目的地に到達できるようになります。スペースXのCEOであるイーロン・マスクは、スターシップのペイロードと完全に燃料を補給したスターシップに含まれる燃料の量から推定して、低地球軌道でスターシップに完全に燃料を補給するには8回の打ち上げが必要になるとツイートしました。 ^[33]月のような大気のない天体に着陸する場合、スターシップはエンジンとスラスターを点火して減速します。^[34]

ミッション延長車両は、他の宇宙船での寿命を延ばすために設計されたロボット宇宙船です。対象の宇宙船にドッキングし、方向や軌道を修正することで機能します。また、独自の燃料を使用してターゲットを正しい軌道に移動することにより、間違った軌道にある衛星を救出することもできます。このプロジェクトは現在、ノースロップ・グラマン・イノベーション・システムズによって管理されています。2023年現在、2機が打ち上げられています。最初の機体は2019年10月9日にプロトンロケットで打ち上げられ、2020年2月25日にインテルサット901とランデブーしました。衛星が最終的な墓場軌道に移動され、車両が別の衛星とランデブーするまで、2025年まで衛星と一緒に残ります。もう1機は2020年8月15日にアリアネ5ロケットで打ち上げられました。

宇宙船の宇宙電子工学システムは、ミッション プロファイルに応じて、さまざまなサブシステムで構成されています。宇宙船のサブシステムは衛星バスに搭載されており、姿勢決定および制御(ADAC、ADC、または ACS とも呼ばれます)、誘導、航法および制御(GNC または GN&C)、通信 (comms)、コマンドおよびデータ処理 (CDH または C&DH)、電力 (EPS)、熱制御(TCS)、推進、構造などが含まれます。バスには通常、ペイロードが取り付けられます。

生命維持

有人宇宙飛行を目的とした宇宙船には、乗組員のための生命維持システムも搭載されなければなりません。

姿勢制御

宇宙船が宇宙空間で正しい方向を向き、外部のトルクや力に適切に反応するには、姿勢制御サブシステムが必要です。これには、リアクション ホイールを使用することも、小型ロケット スラスタを使用することもできます。高度制御サブシステムは、センサーとアクチュエータ、および制御アルゴリズムで構成されています。姿勢制御サブシステムにより、科学目的のための適切な指向、太陽電池アレイへの電力供給のための太陽の指向、通信のための地球の指向が可能になります。

GNC

ガイダンスとは、宇宙船を目的の場所に誘導するために必要なコマンドの計算 (通常は CDH サブシステムによって実行されます) を指します。ナビゲーションとは、宇宙船の軌道要素または位置を決定することです。制御とは、ミッション要件を満たすように宇宙船の経路を調整することです。

コマンドとデータの処理

C&DH サブシステムは、通信サブシステムからコマンドを受信し、コマンドの検証とデコードを実行し、コマンドを適切な宇宙船のサブシステムとコンポーネントに配布します。CDH は、他の宇宙船のサブシステムとコンポーネントからハウスキーピング データと科学データも受信し、そのデータをデータ レコーダーに保存するか、通信サブシステムを介して地上に送信するためのパッケージ化を行います。CDH のその他の機能には、宇宙船のクロックの維持と健全性の監視が含まれます。

コミュニケーション

宇宙船は、ロボットでも有人でも、地上局との通信や衛星間サービスのためのさまざまな通信システムを備えています。技術には宇宙無線局や光通信が含まれます。さらに、一部の宇宙船のペイロードは、受信機/再送信機の電子技術を使用して地上間通信を目的としています。

力

宇宙船には、さまざまな宇宙船サブシステムに電力を供給するための電力生成および配電サブシステムが必要です。太陽に近い宇宙船では、太陽電池パネルが電力生成によく使用されます。木星など、より遠い場所で動作するように設計された宇宙船では、放射性同位元素熱電発電機(RTG) を使用して電力を生成する場合があります。電力は、電力調整装置を通過してから、配電ユニットを経由して電気バスを介して他の宇宙船コンポーネントに送られます。バッテリーは通常、バッテリー充電レギュレーターを介してバスに接続され、低地球軌道の宇宙船が地球に隠れている場合など、主電源が利用できない期間に電力を供給するために使用されます。

熱制御

宇宙船は、地球の大気圏と宇宙環境の通過に耐えられるように設計されなければならない。宇宙船は、真空中で動作しなければならず、温度は数百度に及ぶ可能性があり、また（再突入の可能性がある場合には）プラズマの存在下でも動作しなければならない。材料要件としては、融点が高く、ベリリウムや強化炭素炭素などの低密度材料、または（高密度であるにもかかわらず厚さ要件が低いためと思われる）タングステンまたはアブレーション炭素炭素複合材料が使用される。ミッションプロファイルによっては、宇宙船が別の惑星の表面で動作する必要があることもある。熱制御サブシステムは、特定の放射特性を持つ材料の選択に応じて、受動的になることがある。能動的な熱制御では、電気ヒーターとルーバーなどの特定のアクチュエーターを使用して、機器の温度範囲を特定の範囲内で制御する。

宇宙船の推進

宇宙船は、ミッション プロファイルで推進が必要かどうかによって、推進サブシステムを備えている場合と備えていない場合があります。Swift 宇宙船は、推進サブシステムを備えていない宇宙船の例です。ただし、通常、LEO 宇宙船には、高度調整 (抗力補正操作) と傾斜調整操作のための推進サブシステムが含まれています。推進システムは、運動量管理操作を実行する宇宙船にも必要です。従来の推進サブシステムのコンポーネントには、燃料、タンク、バルブ、パイプ、スラスタなどがあります。熱制御システムは、これらのコンポーネントの温度を監視し、宇宙船の操作に備えてタンクとスラスタを予熱することで、推進サブシステムとインターフェイスします。

構造

宇宙船は、打ち上げロケットによって与えられる打ち上げ荷重に耐えられるように設計されなければならず、他のすべてのサブシステムの接続点を備えていなければなりません。ミッション プロファイルによっては、構造サブシステムが、別の惑星の大気圏への突入や、別の惑星の表面への着陸によって与えられる荷重に耐える必要がある場合があります。

ペイロード

ペイロードは宇宙船のミッションによって異なり、通常は宇宙船の「費用を賄う」部分と見なされます。典型的なペイロードには、科学機器（カメラ、望遠鏡、粒子検出器など）、貨物、または人間の乗組員が含まれます。

地上セグメント

地上セグメントは、技術的には宇宙船の一部ではないが、宇宙船の運用には不可欠である。通常の運用中に使用される地上セグメントの典型的なコンポーネントには、飛行運用チームが宇宙船の運用を行うミッション運用施設、データ処理およびストレージ施設、宇宙船に信号を放射し、宇宙船から信号を受信する地上局、およびすべてのミッション要素を接続する音声およびデータ通信ネットワークが含まれます。^[35]

打ち上げロケット

打ち上げロケットは宇宙船を地球の表面から大気圏を抜けて軌道に乗せますが、正確な軌道はミッションの構成によって異なります。打ち上げロケットは使い捨ての場合もあれば、再利用可能な場合もあります。単段式軌道ロケットでは、ロケット自体が宇宙船とみなされます。

• パーカー太陽探査機（最初の太陽接近時には時速343,000kmまたは時速213,000マイルと推定され、最終近日点通過時には時速700,000kmまたは時速430,000マイルに達する予定）^[36]
• ヘリオスI および II太陽探査機(時速 252,792 km または 157,078 mph)

• ボイジャー1号は2022年4月現在、156.13 AUに位置し、約3.58 AU/a（時速61,100 km、時速38,000マイル）の速度で外向きに移動している^[37]
• パイオニア10号は2018年12月現在、122.48 AUに位置し、約2.52 AU/a（時速43,000 km、時速26,700マイル）の速度で外向きに移動している^[37]
• ボイジャー2号は2020年1月現在、122.82 AUに位置し、約3.24 AU/a（時速55,300 km、時速34,400マイル）の速度で外向きに移動している^[37]
• パイオニア11号は2018年12月現在、101.17 AUに位置し、約2.37 AU/a（時速40,400 km、時速25,100マイル）の速度で外向きに移動している^[37]

• NASA: 宇宙科学宇宙船ミッション 2005-11-08ウェイバックマシンにアーカイブ
• NSSDC マスターカタログ宇宙船クエリフォーム
• 宇宙船の初期の歴史
• JPL/Caltech による宇宙飛行の基礎チュートリアル
• 国際宇宙飛行博物館