国際宇宙ステーションにおける科学研究

国際宇宙ステーションは、地球低軌道に存在する一つ以上の特殊な条件（例えば、微小重力、宇宙放射線、極端な温度）を必要とする科学研究のためのプラットフォームです。主な研究分野には、人体研究、宇宙医学、生命科学、物理科学、天文学、気象学が含まれます。^{[ 1 ] [ 2 ]} 2005年のNASA認可法は、国際宇宙ステーションの米国セグメントを国立研究所に指定し、他の連邦機関や民間部門によるISSの利用を増やすことを目標としました。^{[ 3 ]}

ISSでの研究は、長期宇宙曝露が人体に及ぼす影響についての知識を向上させます。現在研究されている対象には、筋萎縮、骨量減少、体液移動などがあります。このデータは、宇宙植民地化と長期有人宇宙飛行が実現可能かどうかを判断するために使用されます。2006年の時点で、骨量減少と筋萎縮に関するデータは、宇宙飛行士が長期の惑星間航行（火星への飛行に必要な6か月の旅など）の後、惑星に着陸した場合、骨折や運動障害のリスクがかなり高くなることを示唆しています。^{[ 4 ] [ 5 ]}大規模な医学研究は、国立宇宙生物医学研究所（NSBRI）を通じてISSで実施されています。その中でも特に注目すべきは、微小重力下での高度診断超音波研究で、宇宙飛行士（元ISS司令官のリロイ・チャオとゲンナジー・パダルカを含む）が遠隔の専門家の指導の下で超音波スキャンを実施しています。この研究は、宇宙での病状の診断と治療を検討しています。通常、ISSには医師が乗船しておらず、病状の診断は困難です。遠隔操作による超音波スキャンは、訓練を受けた医師へのアクセスが困難な緊急時や地方医療の状況において、地球上で応用されることが期待されています。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

研究者たちは、宇宙ステーションのほぼ無重力環境が植物や動物の進化、発達、成長、内部プロセスに及ぼす影響を調査している。こうしたデータの一部を受けて、NASAは微小重力が三次元の人体のような組織の成長や、宇宙空間で形成される可能性のある特異なタンパク質結晶に及ぼす影響を調査したいと考えている。^{[ 9 ]}

微小重力下での流体の物理学の研究は、研究者が流体の挙動をより正確にモデル化することを可能にする。微小重力下では流体がほぼ完全に混ざり合うため、物理学者は地球上ではうまく混ざり合わない流体を研究する。さらに、低重力と低温によって遅くなる反応を調べることで、科学者は超伝導についてより深い理解を得ることができる。^{[ 9 ]}

材料科学の研究は、地上で使用される技術の改善を通じて経済的利益を得ることを目的とした、ISSの重要な研究活動です。^{[ 10 ]}その他の関心分野には、燃焼効率や排出物および汚染物質の制御の研究を通じて、低重力環境が燃焼に及ぼす影響が含まれます。これらの発見は、エネルギー生産に関する知識を向上させ、経済的および環境的な利益につながる可能性があります。

2011年に米国軌道セグメントが完了した後、2010年代にはISSにおける地球のリモートセンシング、天文学、深宇宙研究が大幅に増加しました。20年以上にわたるISSプログラムを通して、ISSに搭乗している研究者と地上の研究者は、地球の大気中のエアロゾル、オゾン、水蒸気、酸化物、そして宇宙の太陽、宇宙線、宇宙塵、反物質、暗黒物質を調査してきました。ISSで実施された地球観測リモートセンシング実験の例としては、軌道炭素観測衛星3号、ISS-RapidScat、HICO、ECOSTRESS、地球生態系ダイナミクス調査、雲エアロゾル輸送システムなどがあります。 ISS を拠点とする天文学望遠鏡と実験には、SOLAR、中性子星内部組成探査機、カロリメトリック電子望遠鏡、全天 X 線画像モニター (MAXI)、アルファ磁気スペクトロメーターなどがあります。^{[ 9 ] [ 11 ]}

2018年以降、ISSにおける自動製造の一例として、無重力環境を利用した人工網膜製造システムの試験が9回の打ち上げ（2024年4月現在）にわたって行われている。^{[ 12 ]}進歩により、2027年にはこの材料の人体試験を開始するという目標が掲げられている。^{[ 12 ]}

^{[ 13 ] [ 14 ]} ISSには、科学活動に特化した多数のモジュールと、同じ目的で設計されたその他のハードウェアが含まれています。

実験モジュール：

• コロンバス
• 運命
• きぼう、または日本の実験モジュール
• ポイスクまたはミニリサーチモジュール2
• Rassvetまたはミニ研究モジュール 1
• ナウカまたは多目的実験室モジュール

実験モジュールに接続されていない科学機器：

• アルファ磁気スペクトロメーター（AMS）
• キューポラ
• ExPRESS Logistics Carriersまたは ELC ^{[ 15 ]}
• 外部収納プラットフォーム（ESP）
• 軌道交換ユニットのスペアパーツ
• 中性子星内部組成探査機（NICER）^{[ 16 ] [ 17 ]}

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NASAやJAXAと同様に、ESAとCSAも国際宇宙ステーションで数多くの実験を実施した。

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2011年5月、スペースシャトル・エンデバーのミッションSTS-134は、宇宙飛行士がモデルを組み立て、微小重力下での反応を観察する「宇宙レゴブロックプログラム」の一環として、 13個のレゴキットを国際宇宙ステーション（ISS）に運びました。その結果は、教育プロジェクトの一環として学校と共有されました。^{[ 514 ] [ 515 ]}

• 計画:
• オパール