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 スペースシャトルがドッキングした米国の軌道セグメント。ザーリャもNASAのモジュールだが、ロシア製である。 | |
| モジュール統計 | |
|---|---|
| コスパーID | 1998-067A |
| の一部 | 国際宇宙ステーション |
| 発売日 | 1998年12月4日 |
| 打ち上げロケット | スペースシャトル、スペースXドラゴン |
USOS （米国軌道セグメント）は、米国航空宇宙局（NASA）、欧州宇宙機関（ESA）、カナダ宇宙機関（CSA）、および宇宙航空研究開発機構（JAXA）によって構築および運用されている国際宇宙ステーション（ISS）のコンポーネントに付けられた名前です。このセグメントは、11個の与圧コンポーネントとさまざまな外部要素で構成されており、そのほとんどはスペースシャトルによって運ばれました。
このセグメントは、テキサス州ヒューストンのジョンソン宇宙センター、ドイツのオーバープファッフェンホーフェンのコロンバス管制センター、日本の筑波宇宙センターなど、世界中のさまざまなミッションコントロールセンターから監視および制御されています。ただし、重要な飛行制御、軌道維持、生命維持システムについては、ロシアの軌道セグメントに依存しています。 [1]
モジュール
米国の軌道セグメントは 10 個の与圧モジュールで構成されています。このうち 7 個は居住可能で、3 個は大きなポートを備えた接続ノードです。ポートはモジュール同士を接続したり、宇宙船の停泊場所やドックとして使用したりするために使用されます。
ノード
各ノードには共通結合機構(CBM) と呼ばれるポートがあります。3 つのノードすべてに、外側に 4 つのポート、両端に 1 つのポート、合計 6 つのポートがあります。ノードの 18 個のポートに加えて、モジュールにも追加のポートがあります。これらのほとんどはモジュール同士を結合するために使用されますが、未使用の CBM ポートには、補給宇宙船 MPLM、HTV、Dragon Cargo、または Cygnus のいずれかを結合できます。CBMポートをドッキング ポートに変更する2 つのPMAアダプターがあり、これはソユーズ、プログレス、自動移送機、および以前のスペース シャトルで使用されたタイプです。
団結
USOS与圧セグメントの最初のコンポーネントはUnityです。Unityの後端には与圧結合アダプタ（PMA）1があります。PMA-1はUnityをロシアセグメントに接続します。Unityは右舷側のQuestエアロック、左舷側のTranquility、天頂側のZ1トラスにも接続されています。Destinyラボは前端に接続され、USOSの残りの部分につながっています。Unityは、ISSに搭乗している乗組員が食事をしたり、休憩したりするためにも使用されます。Unityノードは、1998年12月6日にSTS-88によってステーションに届けられました。 [2]
調和
ハーモニーはUSOSの中央接続ノードです。ハーモニーは、船尾のデスティニー実験室、左舷のキボ実験室、右舷のコロンバス実験室に接続します。ハーモニーノードの天底ポートと天頂ポートは、宇宙ステーション補給機（HTV）、ドラゴンおよびシグナス補給機の結合ポートとしても機能します。ハーモニーの前端にはPMA-2があり、訪問中のスペースシャトルの結合アダプタとして、また将来のISSへの有人ミッションで使用されました。2016年7月18日、NASAはSpaceX CRS-9で国際ドッキングアダプタ2を打ち上げました。これは、シャトルのAPAS-95ドッキングアダプタをNASAドッキングシステムに変換し、 SpaceXドラゴン2およびボーイングスターライナーで使用できるようにするものです。ハーモニーは2007年10月23日のSTS-120ミッションで運ばれました。 [3]
静けさ
トランクウィリティ・ノードにはUSOS生命維持システムが設置されている。[4] トランクウィリティには7つの窓があるキューポラ・モジュールと、前方ポートにレオナルド・モジュールが設置されている。トランクウィリティの前方ポートはステーションのトラス構造で塞がれているが、後方ポートは自由に使用できる。天底ポートはキューポラが使用し、天頂ポートはノード内の運動器具が使用している。右舷ポートはノード1に接続され、左舷はPMA 3で占められている。PMA 3は以前はシャトルのドッキング用のバックアップで、 CRS-18中に国際ドッキング・アダプター3が取り付けられ、クルー・ドラゴンおよびボーイング・スターライナーとの接続が可能になる。トランクウィリティ・モジュールはキューポラと共に2010年2月にSTS-130で運ばれた。[5]
研究所
運命
デスティニー実験室はアメリカで建設された実験モジュールです。医療、工学、バイオテクノロジー、物理学、材料科学、地球科学の研究に使用されます。デスティニーにはバックアップのロボット作業ステーションも設置されており、USOS実験室の中で最初に運ばれたものです。2001年2月7日、STS-98によって運ばれました。 [6]デスティニー実験室は、テキサス州ヒューストンとアラバマ州ハンツビルのミッションコントロールセンターによって管理されています。
コロンバス
コロンバスは、欧州宇宙機関によって建造された実験モジュールです。 [7]流体、生物学、医学、材料、地球科学の科学研究の場となっています。コロンバスには、実験を宇宙の真空にさらすために使用される4つの外部ペイロード位置もあります。コロンバスモジュールは、2008年2月7日にSTS-122によってISSに運ばれました。 [8]ドイツにあるコロンバスコントロールセンターがコロンバスモジュールの制御を担当しています。 [要出典]
キボ
きぼう実験室は、 USOSの日本の構成要素です。[9]きぼうは、きぼう実験室自体、加圧貨物コンテナ、露出科学プラットフォーム、2本のロボットアームの4つの主要部分で構成されています。このモジュールの特徴は、小型のエアロックがあり、これを使用してステーション外のロボットアームや宇宙飛行士にペイロードを渡すことができることです。ロボットアームは、実験室内のワークステーションから制御されます。実験室は、医学、工学、バイオテクノロジー、物理学、材料科学、地球科学の研究に使用されます。物流コンテナは、きぼうの最初の部分でした。それは2008年3月にSTS-123によって運ばれました。[10]きぼう実験室自体は2008年5月にSTS-124ミッションによってISSに運ばれました。 [11]曝露実験施設は2009年7月にSTS-127ミッションによってISSに運ばれました。 [12]日本の筑波にあるJEMミッションコントロールルームは、きぼう実験室のすべての要素の制御を担当しています。[13]
その他のモジュール
クエスト
クエスト
クエストジョイント エアロックは、ISS の USOS セグメントからの宇宙遊泳を行うために使用されます。これは、機器ロックとクルー ロックの 2 つの主要部分で構成されています。機器ロックは、船外活動ユニットが保管され、宇宙遊泳の準備が行われる場所です。クルーロックは、宇宙遊泳中は減圧されます。クエストエアロックは、 2001 年 7 月にSTS-104クルーによって配送され、設置されました。[14]
レオナルド
レオナルドモジュールは、常設多目的モジュール(PMM)とも呼ばれ、ISS の収納スペースに使用されるモジュールです。レオナルドは、トランクウィリティノードの前方側に取り付けられています。PMM は、2011 年初頭にSTS-133ミッションによって ISS に運ばれました。元々は多目的ロジスティクス モジュール(MPLM)レオナルドでしたが、ISS に設置される前に、軌道上に長期間留まれるように改造されました。
キューポラ
キューポラは、トランキリティモジュールに取り付けられた7つの窓があるモジュールです。地球観測に使用され、いくつかのジム機器が収容されています。7つの窓にはすべてカバーが付いており、使用していないときは閉じられ、宇宙ゴミの衝突からステーションを保護します。キューポラは、 2010年2月にSTS-130によってトランキリティノードとともに配達されました。[5]
ビゲロー拡張可能アクティビティモジュール
ビゲロー拡張活動モジュール（BEAM）は、ビゲロー・エアロスペースがNASAとの契約に基づき開発した実験用の拡張型 宇宙ステーションモジュールであり、2016年から最大2028年（契約延長が不可能な場合）まで国際宇宙ステーション（ISS）上の仮設モジュールとして試験を行う。2016年4月10日にISSに到着し、 [15] 2016年4月16日にステーションに係留され、2016年5月28日に拡張および加圧された。当初は2年間の試験となる予定であったが、予想を上回り、追加の貨物保管庫として使用されている。ビゲロー・エアロスペースが2021年に運用を停止した後、モジュールはNASAの所有となっている。
加圧嵌合アダプタ
加圧結合アダプタ（PMA）は、ISSのUSOS部分のドッキングポートとして機能します。これは、標準の共通結合機構を、スペースシャトルとロシアの軌道セグメントで使用されていたドッキングシステムであるAPAS-95に変換します。現在、PMA-1は、ISSのユニティノードとザーリャモジュールを接続するために使用されています。加圧結合アダプタ-2はハーモニーの前端にあり、PMA-3は同じノードの天頂ポートにあります。[16] [循環参照] PMA-2はシャトルのメインドッキングポートであり、PMA-3はバックアップであり、数回しか使用されていませんでした。新しいクルー商業プログラムとシャトル艦隊の引退に伴い、NASAは国際ドッキングアダプタを構築し、PMA-2とPMA-3をNASAドッキングシステムに変換しました。 IDA-1はPMA-2とドッキングする予定だったが、SpaceX CRS-7の打ち上げ失敗で失われた。そのため、 SpaceX CRS-9で運ばれ、PMA-3にドッキングする予定だったIDA-2は、PMA-2に移動された。失われたIDA-1の代替品であるIDA-3は、2019年7月にSpaceX CRS-18で打ち上げられ、PMA-3に結合した。PMA-1とPMA-2は、1998年12月にSTS-88でユニティノードとともに配達された。 [2] 3番目のPMAは、2000年10月11日にSTS-92で配達された。 [17]
外部要素
一体型トラス構造
統合トラス構造（ITS）には、ISSの外部にある重要な機器が収容されています。[18]トラスの各セグメントには、セグメントが左舷か右舷かを示すPまたはSの指定と、それぞれの側の位置を示す番号が与えられています。トラスシステム自体は、両側に4つずつと中央の1つのセグメントの合計12のセグメントで構成されており、デスティニーモジュールの接続ポイントによってISSに接続されています。[19]ゼニス-1（Z1）トラスセグメントとして知られる13番目のピースは、ユニティモジュールに接続されており、元々はUSOSに電力を供給するP6ソーラーアレイを保持するために使用されていました。Z1セグメントには現在、 K uバンドアンテナが収容されており、ISSの外部で電源ケーブルとデータケーブルの配線ポイントとして機能しています。統合トラス構造は、ステンレス鋼、チタン、アルミニウムで作られています。長さは約110メートルで、4セットのソーラーアレイを収容しています。各太陽電池アレイセットには4つのアレイが含まれており、合計で16の太陽電池アレイがあります。4つのアレイセットのそれぞれには、電源装置を冷却するための関連する冷却システムとラジエーターもあります。統合トラス構造には、ISSの主な冷却システムも収容されており、2つのポンプ、2つのラジエーターアレイ、2つのアンモニアタンクアセンブリ、および2つの窒素タンクアセンブリで構成されています。統合トラス構造には、いくつかのペイロード接続ポイントもあります。これらのポイントには、外部収納プラットフォーム、外部補給キャリア、アルファ磁気スペクトロメータ、およびカナダアーム2の移動ベースシステムが収容されています。Z1トラスは、 2000年10月にSTS-92ミッションで運ばれました。 [17] P6セグメントは、2000年12月にSTS-97で設置されました。 [20] S0トラスはSTS-110でISSに運ばれ、[21] S1セグメントはSTS-112で続きました。[22]トラスのP1セグメントはSTS-113でISSに運ばれ、[23]続いてP3/P4セグメントがSTS-115で運ばれ、[24] P5セグメントがSTS-116で運ばれました。[25] S3/S4トラスセグメントはSTS-117で運ばれ、[26] S5セグメントがSTS-118で運ばれました。[27]トラスセグメントの最後のコンポーネントであるS6セグメントはSTS-119で運ばれました。[28]
外部収納プラットフォーム
外部保管プラットフォーム（ ESP）は、 ISSの軌道交換ユニット（ORU）を保管するために使用される一連のプラットフォームです。ESPはORUに電力を供給しますが、コマンドとデータの処理は許可しません。外部保管プラットフォーム1はデスティニーラボの左舷にあり、 2001年3月のSTS-102ミッションで運ばれました。 [29] ESP-2はクエストエアロックの左舷にあり、 2005年にSTS-114の乗組員によってISSに運ばれました。[30] ESP-3はスターボード3（S3）トラスセグメントにあり、 2007年8月のSTS-118ミッションでISSに運ばれました。[27]
エクスプレス物流会社
ExPRESS補給キャリア(ELC) は外部積載プラットフォームに似ていますが、より多くの貨物を運ぶように設計されています。ESP とは異なり、ELC ではコマンドとデータの処理が可能です。外部に取り付けられたコンテナ、ペイロード、ジャイロスコープが取り付けられるスチールグリッド構造を利用しており、科学実験を取り付けることができます。一部の ELC コンポーネントは、ブラジル宇宙機関によって構築されています。[31]下部 P3 トラスにある ExPRESS 補給キャリア 1 と上部 S3 トラスにある ELC 2 は、2009 年 11 月にSTS-129ミッションによって運ばれました。 [32] ELC-3 は、 STS-134 の乗組員によって ISS に運ばれ、上部 P3 トラスにあります。[33] ELC-4 は、 STS-133ミッション中に、下部 S3 トラス セグメントに運ばれ、設置されました。[34]
アルファ磁気スペクトロメーター2
アルファ磁気分光計（AMS）は、S3トラスセグメントに搭載された素粒子物理学実験装置です。AMSは暗黒物質と反物質の探索を目的として設計されています。AMSの開発と構築には、56の異なる機関と16か国から500人の科学者が参加しました。アルファ磁気分光計はSTS-134の乗組員によって運ばれました。[33]
モバイルサービスシステム
MSS のコンポーネントは、MDA スペース ミッションと連携してカナダ宇宙庁によって供給されました。モバイル ベース システムを運ぶモバイル トランスポーターは、NASA との契約に基づいてノースロップ グラマンによって設計および構築されました。
カナダアーム2
モバイルサービスシステムの主要コンポーネントは、宇宙ステーション遠隔操作システム（SSRMS）としても知られる カナダアーム2です。このアームは、宇宙遊泳中に宇宙飛行士が扱うことのできない大きく重いペイロードを移動することができます。このアームのペイロード容量は116,000 kg（256,000 lb）で、自由度は7です。[35]カナダアーム2は、配置場所や使用する端を変更することもできます。デスティニーラボ、ハーモニーノード、ユニティノード、モバイルベースシステムに、カナダアーム2用のグラップル固定具があります。ザーリャモジュールにはグラップル固定具が取り付けられていますが、データケーブルは接続されていません。これらのケーブルが接続されると、カナダアーム2はザーリャの外部に位置できるようになり、ロシア軌道セグメント（ROS）付近での船外活動（EVA）をサポートできるようになります。カナダアーム2は2001年初頭にSTS-100の乗組員によって組み立てられ、設置された。[36]
特殊用途の器用なマニピュレーター
特殊用途デクスターマニピュレーター（SPDM）は、デクスターとも呼ばれ、ISS、モバイルベースシステム、またはカナダアーム2に取り付けることができる2本の腕を持つロボットです。デクスターは、通常は宇宙飛行士が行う必要があるタスクを実行できます。これらのタスクには、軌道上の交換ユニットの切り替えや、ORUを格納場所から設置場所に移動することが含まれます。デクスターを使用すると、特定のタスクを実行するために必要な準備時間を短縮し、宇宙飛行士が他のタスクの完了に多くの時間を費やすことができます。デクスターの主なグラップルフィクスチャはデスティニーラボにありますが、ISSの任意の電動グラップルフィクスチャに取り付けることもできます。ペイロード容量は600 kg（1,300ポンド）で、自由度は15です。[35]デクスターはSTS-123によってISSに運ばれました。[10]
モバイルベースシステム
モバイルベースシステム（MBS）は、ISSの統合トラス構造に取り付けられた鉄道車両のような装置です。重量は886 kg（1,953 ポンド）、ペイロード容量は20,954 kg（46,196ポンド）です。[37] MBSは、スターボード3（S3）トラスセグメントからポート3（P3）トラスセグメントまで移動でき、最高速度は2.5 cm/s（0.082 フィート/秒）です。MBSには、カナダアーム2とデクスターのマウントとして使用できる4つのPDGFと、ペイロードと軌道交換ユニット（ORU）を保持するためのペイロード/軌道交換ユニットアコモデーション（POA）があります。MBSには、ペイロードの特別なキャプチャバーを掴むための共通アタッチシステムもあります。また、独自のメインコンピューターとビデオ配信ユニット、およびリモート電源制御モジュールもあります。[38] MBSは2002年6月にSTS-111で納品されました。 [39]
強化されたISSブームアセンブリ
強化型 ISS ブーム アセンブリは、カナダアーム 2 の到達範囲を拡張し、詳細な検査機能を提供するために使用されています。ブームの先端には、数ミリメートルの解像度で記録できるレーザーとカメラがあります。ブームには手すりも取り付けられており、STS-120 で太陽電池パネルを修理したように、船外活動中に宇宙飛行士を補助することができます。
提案されたモジュール
公理空間
2020年1月27日、NASAはアクシオム・スペース社に国際宇宙ステーションに接続するモジュールを最大3つまで打ち上げる許可を与えたと発表した。最初のモジュールは早ければ2024年に打ち上げられる可能性がある。現在、最初のモジュールはハーモニーモジュールの前方ポートにドッキングすることが提案されているが、それにはPMA-2とIDA-2の再配置が必要になる。アクシオム・スペース社は、最初のコアモジュールに最大2つの追加モジュールを取り付け、民間宇宙飛行士をモジュールに居住させる計画だ。[40] ISSの退役後、アクシオムモジュールには、エアロック付きの電力・熱モジュールなどの追加要素が加わり、アクシオム商業宇宙ステーションとして機能することになる。[41]
キャンセルされたモジュール
米国の軌道セグメントを拡張するためのさまざまなモジュールが提案されています。
居住拡張モジュール
居住拡張モジュール（HEM）は、国際宇宙ステーションのトランクウィリティモジュールに接続するために設計された、英国製のモジュールの提案を指す。これらは、ブリストル大学の航空エンジニアであるマーク・ヘンプセルが率いるエンジニアと科学者のコンソーシアムによって考案された。この提案は、2008年1月現在、英国政府から正式な支援を受けていない。資金が調達されれば、モジュールは2011年に打ち上げられる予定だった。[42][アップデート]
ノード4
ノード4はドッキングハブシステム（DHS）としても知られ、ノード構造試験体（STA）を使用して構築され、ハーモニーモジュールの前方ポートにドッキングされる予定だったモジュールの提案でした。構造試験体はISSハードウェアのテストを容易にするために構築され、ノード1になる予定でした。しかし、建設中に構造設計の欠陥が発見されました。建設中のノード2はノード1に改名され、STA（旧ノード1）はケネディ宇宙センター（KSC）に保管されました。[43]
2011年、NASAは2013年後半の打ち上げを目指して、40か月かけてNode 4の設計と開発を行うことを検討していた。[44]スペースシャトル計画は廃止されていたため、Node 4を建造して打ち上げる決定が下されていたら、アトラスVまたはデルタIVヘビーロケットで打ち上げられていただろう。[44]
遠心分離機のデモンストレーション
人間の反応、機械の動的応答および影響に対する遠心分離機の影響と効果を評価し、特徴付けるために、ISS で Nautilus-X 遠心分離機の実証がテストされます。
もしこの遠心分離機が製作されれば、人工的な部分G効果を十分な規模で実現する初の宇宙実証機となるはずだった。 [45]この実証機は、デルタIVヘビーまたはアトラスVロケット1機で打ち上げられる予定だ。このような実証機の総費用は8,300万～1億4,300万米ドルになる見込みだ。
Xベース
2016年8月、ビゲロー・エアロスペースは、次世代宇宙技術探査パートナーシップの第2フェーズの一環として、B330をベースにした実物大の地上プロトタイプ深宇宙居住施設を開発するための契約をNASAと交渉した。このモジュールは、ビゲローが国際宇宙ステーションに取り付けてテストすることを望んでいることから、拡張型ビゲロー先進ステーション拡張（XBASE）と呼ばれている。[46] [47]
手術
ISS の米国軌道セグメントの運用管理は、NASA と、米国政府の宇宙計画 の民間部分を管理する機関である ESA によって行われます。
2000年に始まったISS運用の初期には、[48]米国軌道セグメントでの作業の多くはNASAの宇宙飛行士によって行われ、NASAで訓練を受けた宇宙飛行士の中には米国政府以外の宇宙機関の従業員もいたが、宇宙ステーションへの貨物と乗組員の輸送はすべてNASA所有の宇宙船、具体的にはスペースシャトルによって行われていた。2000年代後半から、NASAは宇宙ステーションへの貨物輸送の民間サービスと契約し始め[49]、 2012年にサービスが開始された。[50] 2020年までには、運用中の民間航空便がISSのUSOS乗組員輸送も取り扱うようになった。[51]
2010年、NASAは米国軌道セグメントのスペースと宇宙飛行士の時間を限定的に商業利用に開放し始めた。2005年、米国議会はいくつかの米国国立研究所の1つをISSに設置し、商業研究を行うことを承認した。宇宙科学推進センター（CASIS）は研究所を運営するために設立された。2009年9月、ナノラックスは軌道上の研究所スペースを利用するためにNASAとの最初の契約を結び、2010年4月に宇宙ステーションに最初の研究所を設置した。 [52] 他の企業も追随したが[要出典]、 ISSの商業スペースと商業実験は常に限られており、軌道セグメントのスペースと実験のほとんどはNASA、ESA、JAXAによる直接使用のために予約されている。
USOSのISSナショナルラボを利用する民間企業が支払う価格は、2010年から2021年初頭まで大幅に補助金が出されていた。2021年3月から補助金は廃止され、NASAは価格を「NASAのリソースの価値に対する完全な償還」に近づけるために引き上げた。[53]
NASAは2019年から「商業およびマーケティング価格設定ポリシー」を発表しました。[54] USOSのサービスに提供されている過去の価格と2021年の価格は次のとおりです。[55] [更新が必要]
参照
- NASA X-38、中止された乗組員帰還機
- NASA HL-20 /ドリームチェイサー提案の乗組員帰還機
- ロシアの軌道セグメント
参考文献
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外部リンク
- オービタル・サイエンシズのスペースプレーンコンセプト