国際宇宙ステーションの製造

ISSの要素の製造

国際宇宙ステーション（ISS）の建設プロジェクトには、主に米国とヨーロッパを中心とした世界中の新規および既存の製造施設の活用と建設が必要でした。製造を監督する機関には、 NASA、ロスコスモス、欧州宇宙機関（ESA）、JAXA、カナダ宇宙庁（CASA）が含まれました。5つの宇宙機関に所属する数百の請負業者^[1]が、ISSのモジュール、トラス、実験装置、その他のハードウェア要素の製造を担当しました。

このプロジェクトには16カ国の協力が必要であったため、克服すべき技術的課題がいくつも生じました。特に顕著だったのは言語、文化、政治の違いですが、エンジニアリングプロセス、管理、計測基準、そしてコミュニケーションも、すべての要素が相互に接続され、計画通りに機能することを保証する上で課題となりました。ISS協定プログラムでは、宇宙飛行士が無期限に使用することを想定しているため、ステーションのコンポーネントは高い耐久性と汎用性を備えなければならないとされていました。一連の新たなエンジニアリング、製造プロセス、そして機器が開発され、宇宙ステーションのコンポーネントの製造には、鋼鉄、アルミニウム合金、その他の材料の輸送が必要となりました。

歴史と計画

このプロジェクトは、米国単独の取り組みであるスペースステーションフリーダムとして始まりましたが、資金と技術的な問題により長らく遅れていました。1980年代にロナルドレーガン大統領によって (建設期間を10年と想定して) 最初の認可を受けた後、ステーションフリーダムのコンセプトは、1990年代にコストの削減と国際的な関与の拡大を目的に設計され、改名されました。1993年、米国とロシアは、それぞれのモジュールを統合し、欧州宇宙機関と日本からの貢献を取り入れた単一の施設に別々に計画することを合意しました。^[2]その後数か月間、国際協定委員会が、プロジェクトに協力するためにさらにいくつかの宇宙機関と企業を募集しました。国際標準化機構は、ステーションのコンポーネントのすべての製造活動にわたって品質、エンジニアリングコミュニケーション、ロジスティクス管理を確保するために、さまざまなエンジニアリング手法 (測定や単位など)、言語、標準、技術を統一して克服する上で重要な役割を果たしました。^[要出典]

エンジニアリング設計

ISS のさまざまな要素のエンジニアリング図と、各モジュールのさまざまな部品およびシステムの注釈。

技術図面

コンポーネントの技術設計図
トラスセクションの分解図
Z1トラス設計
S0トラス設計
P1 / S1トラス設計
P3/4 / S3/4トラス設計
P5 / S5トラス設計
P6 / S6トラス設計
ラジエーターパネル
外部収納プラットフォーム1
運命のラボ
クエストエアロック（平面図）
クエストエアロック（等角投影図）
ノード1
ノード2
キューポラ
コロンブス
ピルス
ポイスク
ラスヴェット
日本の実験モジュール
典型的なISSラック
加圧嵌合アダプタ
ズヴェズダサービスモジュール
ザリアFGB

製造情報とプロセス

国際宇宙ステーションのモジュール部品の建設と製造に使用された工場と製造プロセスのリスト：^{[引用が必要]}

宇宙ステーションのコンポーネント	監督機関および請負業者	製造施設	使用材料	製造日	質量（kg）	製造プロセス
ザリア（FGB）^[3]	NASA、ロスコスモスカルトロン社	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター	鋼鉄アルミニウムケブラーセラミックブランケット	1994	19,323	シールドメタルアーク溶接板金冷間圧延電気鋳造
ユニティ（ノード1）、^[4] PMA -1およびPMA-2	米航空宇宙局（NASA）ボーイングアルセロール・ミッタルUSA AKスチール	マーシャル宇宙飛行センター	鋼鉄ケブラー	1997年6月6日	11,612	熱間圧延冷間圧延コンピュータ支援溶接
ズヴェズダ（サービスモジュール）^[5]	ロスコスモス RKKエネルギア	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター	鋼鉄アルミニウムケブラーセラミックブランケット	1985年2月	19,051	板金冷間圧延電気鋳造
Z1トラス＆PMA -3	米航空宇宙局（NASA）ボーイング	ミショー組立工場オペレーションおよびチェックアウトビル	鋼鉄板金アルミニウム	1999	8,755（Z1）	熱間圧延押し出しサブマージアーク溶接
P6トラスとソーラーアレイ	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティンボーイングアルコア	ミショー組立工場マーシャル宇宙飛行センター	トラス鋼鉄アルミニウム太陽電池アレイ結晶シリコン形状記憶合金銅インジウムガリウム二セレン化物ナイロンポリエチレンテレフタレート	1999/2000	15,824	熱間圧延アルミニウム押出成形インベストメント鋳造太陽光発電アセンブリ
デスティニー（米国研究所）^[6]	米航空宇宙局（NASA）ボーイング	マーシャル宇宙飛行センターミショー組立工場	鋼鉄アルミニウムケブラー	1997年12月12日	14,515	シートロール曲げコンピュータ支援溶接
外部収納プラットフォーム-1	米航空宇宙局（NASA）エアバスDSスペースシステムズ	ゴダード宇宙飛行センター^[7]	鋼鉄	2000	5,760	熱間圧延自動溶接と切断
カナダアーム2（SSRMS）	カナダ宇宙庁米航空宇宙局（NASA）	MDAスペースミッション、オンタリオ州ブランプトンデビッド・フロリダ研究所	チタン	2000年1月	4,899	シームレスなローリングフライス加工ロボット組立
クエスト（ジョイントエアロック）^[8]	米航空宇宙局（NASA）ボーイング	マーシャル宇宙飛行センター	アルミニウム鋼鉄	2000	6,064	冷間圧延摩擦溶接
ピアーズ（ドッキングコンパートメントとエアロック）	RKKエネルギア	コロリョフ、モスクワ州	鋼鉄アルミニウムチタン	1998	3,580	シールドメタルアーク溶接板金ロール成形電気鋳造
S0トラス^[9]	米航空宇宙局（NASA）ボーイングアルセロール・ミッタルUSA AKスチール	ミショー組立工場オペレーションおよびチェックアウトビルカリフォルニア州ハンティントンビーチのボーイング工場	ステンレス鋼チタン銅	1998/2000	13,970	熱間圧延精密鋳造鍛造 TIG溶接
モバイルベースシステム	米航空宇宙局（NASA）ノースロップ・グラマン MDロボティクス	カリフォルニア州カーピンテリアのノースロップ・グラマン工場	ステンレス鋼チタン	2001	1,450	TIG溶接熱間圧延
S1トラスとラジエーター	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティンボーイング	ミショー組立工場	ステンレス鋼板金チタン	2002年6月	14,120	熱間圧延精密鋳造鍛造 TIG溶接摩擦溶接
P1トラスとラジエーター	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティンボーイング	ミショー組立工場	ステンレス鋼板金チタン	2002年7月	13.748	S1トラスと同じ
超能力-2	米航空宇宙局（NASA）エアバスDSスペースシステムズ	ゴダード宇宙飛行センター	鋼鉄チタン	2005年10月	2,676	パンチカット熱間圧延自動溶接
P3/P4トラスと太陽電池アレイ^[10]	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティンボーイング	ミショー組立工場オペレーションおよびチェックアウトビル	トラスステンレス鋼チタン太陽電池アレイ結晶シリコン形状記憶合金銅インジウムガリウム二セレン化物ナイロンポリエチレンテレフタレート	2005/06	15,900	熱間圧延アルミニウム押出成形インベストメント鋳造太陽光発電アセンブリ
P5トラス^[11]	米航空宇宙局（NASA）ボーイング	オペレーションおよびチェックアウトビル	陽極酸化鋼	2007年2月	1,818	ロール成形陽極酸化処理
S3/S4トラスとソーラーアレイ	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティンボーイング	ミショー組立工場オペレーションおよびチェックアウトビル	P3/P4トラスと同じ	2005年5月12日	15,900	P3/P4トラスと同じ
S5トラスとESP -3	米航空宇宙局（NASA）エアバスボーイング	オペレーションおよびチェックアウトビルゴダード宇宙飛行センター	スチール（一部アルマイト処理）	2007	13.795	P5、ESP-1、ESP-2と同じ
ハーモニー（ノード2） P6トラスの移転	欧州宇宙機関、イタリア宇宙機関タレス・アレニア・スペース	イタリア、トリノのタレス・アレニア・スペース工場	ステンレス鋼（外装） 6061アルミニウム合金（船体用）	2003年5月	14,288	ロール曲げ金属不活性ガス溶接
コロンブス（ヨーロッパ研究所）^[12]	欧州宇宙機関 EADSアストリウム宇宙輸送	欧州宇宙研究技術センタードイツ、ブレーメンのEADS工場	ステンレス鋼ケブラーアルミニウム^[13]	2006年4月	12,800	ロール曲げ熱間圧延と冷間圧延金属不活性ガス溶接
デクスター	カナダ宇宙庁マクドナルド・デットワイラー	オンタリオ州ブランプトンにあるマクドナルド・デトワイラー（現MDAスペースミッション）の工場	チタンステンレス鋼ケブラー繊維	2004	1,734	CNCフライス加工チューブビーディングロボット組立
日本語ロジスティクスモジュール（ELM-PS）	宇宙航空研究開発機構	筑波宇宙センター	ステンレス鋼チタンアルミニウムケブラー	2007年4月2日	8,386	深絞りロール曲げ金属不活性ガス溶接摩擦溶接
日本実験棟与圧部（JEM-PM） JEMロボットアーム（JEM-RMS）^[14]^[15]	JAXA（旧NASDA）宇宙科学研究所	筑波宇宙センター	ステンレス鋼チタンアルミニウムケブラー	2005年11月	15,900（JEM-PM）	深絞りロール曲げ金属不活性ガス溶接
S6トラスとソーラーアレイ	米航空宇宙局（NASA）ロッキード・マーティン	ミショー組立工場	P4/S4トラスと太陽電池アレイと同じ	2006/07	15,900	P4/S4トラスと太陽電池アレイと同じ
日本実験棟曝露実験施設（JEM-EF）	宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所	筑波宇宙センター	ステンレス鋼チタンアルミニウムセラミック生地ケブラー	2003年5月28日	4,100	レーザー切断プレスブレーキ曲げ TIG溶接ろう付け
ポイスク（MRM-2）^[16]^[17]	ロスコスモス RKKエネルギア	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター	アルミニウム合金鋼鉄セラミック生地ケブラー	2008/09	3,670	ピルスと同じ
エクスプレスロジスティクスキャリア1および2	米航空宇宙局（NASA）ブラジル宇宙機関ゴダード宇宙飛行センタージョンソン宇宙センター	契約施設3施設すべて	ステンレス鋼炭素鋼ケブラーアルミニウム合金	2008/09	6,277	パンチカットロール成形ロボット溶接
静けさ（ノード3）	NASA、欧州宇宙機関イタリア宇宙機関タレス・アレニア・スペースタタ・スチール・ヨーロッパ	カンヌ・マンデリュー宇宙センター	ステンレス鋼	2005年4月	12,247	ロール曲げ金属不活性ガス溶接スタンプ成形
キューポラ	NASA、欧州宇宙機関アレニア・スパツィオタタ・スチール・ヨーロッパタレス・アレニア・スペース	カンヌ・マンデリュー宇宙センターイタリアのトリノ工場	鍛造アルミニウムステンレス鋼陽極酸化鋼シリカとホウケイ酸の防弾ガラス	2003/07	1,800	鍛造レーザー切断 CNC フライス加工ガラスフュージング
ラスヴェット（MRM-1）^[18]	ロスコスモス、NASA RKKエネルギアアストロテック株式会社	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター宇宙ステーション処理施設 KSCのアストロテック工場	アルミニウム合金板金ステンレス鋼セラミックとケブラー繊維	2009年7月	5,075	ろう付けロール曲げ鍛造 CNCフライス加工
レオナルド（PMM）	イタリア宇宙機関、NASA	イタリアのタレス・アレニア・スペース・トリノ工場カンヌ・マンデリュー宇宙センター	ステンレス鋼	2000年1月	9,896	ロール曲げろう付け TIG溶接
EXPRESS物流キャリア3	米航空宇宙局（NASA）	ゴダード宇宙飛行センターミショー組立工場	鋼鉄チタン	2010/11	6,637	ELC 1 & 2と同じ
EXPRESS物流キャリア4	米航空宇宙局（NASA）	ゴダード宇宙飛行センター	鋼鉄チタン	2010/11	6,731	ELC 1 & 2と同じ
アルファ磁気スペクトロメーター	CERN 米国エネルギー省	CERN、ジュネーブ、スイス	ステンレス鋼分光計の材料と機器	2010年8月	6,731	分光計の開発と組み立て精密鋳造
ビゲロー拡張アクティビティモジュール^[19]	米航空宇宙局（NASA）ビゲロー・エアロスペースシエラネバダコーポレーション	ネバダ州ラスベガスのビゲロー・エアロスペース工場^[20]	ビニルポリマーフォームケブラーメタライズドマイラー	2015年3月12日	3.2	複合積層
ナノラックスビショップエアロック	ナノラックボーイング	タレス・アレニア宇宙工場^[21] 宇宙ステーション処理施設	ステンレス鋼アルミニウム合金複合材料	2017-20	325キロ	フライス加工ロール曲げ MIG溶接
ナウカ（MLM）ヨーロッパロボットアーム^[22]	ロスコスモス	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター	ザリアと同じ	2005/18	20,300	ザリアと同じだが、追加要素あり
プリシャル	ロスコスモス RKKエネルギア	フルニチェフ国立研究生産宇宙センター	ポイスクと同じ	2017/20	3,890	ポイスクと同じ
太陽光発電パネルの展開	米航空宇宙局（NASA）ボーイングレッドワイヤー展開型宇宙システム	デプロイアブル・スペース・システムズ社（DSSI）宇宙ステーション処理施設	結晶シリコン形状記憶合金銅インジウムガリウム二セレン化物ナイロンポリエチレンテレフタレート	2014年現在	1,002	熱間圧延アルミニウム押出成形インベストメント鋳造太陽光発電アセンブリ

廃止されたコンポーネントは灰色で表示されます。

交通機関

ノード2は輸送コンテナの中にあり、SLF滑走路からビークル組立棟を通過し、 SSPFへの道路輸送中である。

宇宙ステーションの構成要素の大部分は、十分な製造または加工が完了すると、航空機（通常はエアバス・ベルーガまたはアントノフAn-124）でケネディ宇宙センター宇宙ステーション整備施設に輸送され、そこで最終製造段階、検査、打ち上げ準備が行われた。一部の構成要素は船でポート・カナベラルに到着した。^[23]^[24]

航空機輸送用の各モジュールは、損傷や風雨から保護するため、発泡断熱材と金属板の外殻を備えた特注の輸送コンテナに安全に収納された。モジュールは、それぞれの欧州、ロシア、日本の工場でコンテナに入れられた状態で最寄りの空港まで陸路輸送され、貨物機に積み込まれてケネディ宇宙センターのシャトル着陸施設まで空輸され、そこで荷降ろしされ、最終的にSSPFまたはケネディ宇宙センター工業地帯の運用チェックアウトビルに搬送された。米国およびカナダで製造されたコンポーネント、例えば米国研究室、ノード1、クエストエアロック、トラスおよび太陽電池アレイセグメント、カナダアーム2などは、エアロスペースラインズ社製のスーパーガッピーでケネディ宇宙センターに空輸されるか、陸路と鉄道で輸送された。^[25]

製造、システム試験、そして打ち上げチェックアウトの最終段階を経たISSのすべてのコンポーネントは、スペースシャトルのペイロードベイの形状をしたペイロード移送コンテナに積み込まれます。このコンテナは、コンポーネントを打ち上げ時の状態のまま安全に輸送し、発射台のガントリーで垂直に吊り上げられてスペースシャトルオービターに搬送され、国際宇宙ステーションの打ち上げと軌道上組立が行われます。^[26]

コロンバスが打ち上げ準備のためSSPF積込場に入港中
エアバス・ベルーガの積載
スペースシャトル着陸施設でコンテナに入ったコロンバスモジュールを降ろす
輸送コンテナ
アントノフ An-124 が日本の種子島宇宙センターから「きぼう」モジュールとともにケネディ宇宙センターに到着
KSCのコンテナに入ったラスヴェットモジュールが、クルニチェフから入港するアントノフ124から降ろされている。
ノード3はトラックに積み込む前にクレーンで吊り上げられている
ISSペイロード転送コンテナ
米国の実験モジュールが、ペイロード転送コンテナから設置構造物内のスペースシャトル軌道船まで垂直に移動されている。

発売前の処理と製造の最終段階

ロシア製のモジュール「ラスベット」を除くすべての ISS コンポーネントは、ケネディ宇宙センターのこれらの建物のどちらか、または両方に設置されます。

宇宙ステーション処理施設

SSPFでは、ISSのモジュール、トラス、太陽電池パネルの準備が行われ、打ち上げに備えます。この象徴的な建物には、10万クラスのクリーン作業環境エリアが2つあります。^[27]作業員とエンジニアは、作業中は非汚染性の衣服を完全に着用します。モジュールは洗浄および研磨され、一部のエリアはケーブル、電気システム、配管の設置のために一時的に解体されます。鉄骨トラス部品とモジュールパネルは、ネジ、ボルト、コネクタを使用して組み立てられ、絶縁材が使用されているものもあります。別のエリアでは、予備資材の出荷が設置用に利用できます。国際標準ペイロードラックのフレームが組み立てられ、溶接され、機器、機械、科学実験ボックスの設置が可能になります。ラックが完全に組み立てられると、特別な手動ロボットクレーンで吊り上げられ、宇宙ステーションのモジュール内の所定の位置に慎重に移動されます。各ラックの重量は700〜1,100 kgで、モジュール内で特別なマウントにネジとラッチで接続されます。^[28]

MPLMモジュール用の貨物バッグには、SSPFの現地で食料品や科学実験、その他の雑貨などの貨物が詰め込まれ、同じロボットクレーンでモジュールに積み込まれ、しっかりと固定されました。

宇宙ステーションのモジュールが詰まったSSPF工場フロアの概要
ExPRESS物流キャリア組立
防護服を着た作業員がノード3の内部を点検・清掃している
典型的なモジュールにおけるISPRラック構成
MPLM に貨物バッグを積み込むロボットクレーンアーム
ラックマウントの取り付けと検査を行う作業員
ラックカバーを積み込む作業員
ハウジングジグのレオナルドMPLM
アンテナの点検とテスト
コロンブスが製造工場の計量台に吊り上げられている
デスティニーの実験室に設置されているラック
作業員が日本実験棟とそのロボットアームの部品を組み立てている

オペレーションおよびチェックアウトビル

宇宙ステーション整備施設（SSPF）に隣接する運用・チェックアウト棟（ O&C）の宇宙船作業場は、真空チャンバー内で宇宙ステーションモジュールの試験に使用され、漏れの有無を検査します。漏れがあれば現地で修理可能です。さらに、様々な電気部品や機械のシステムチェックも行われます。SSPFエリアが満杯の場合、または準備作業の特定の段階がO&Cでしか実施できない場合、SSPFと同様の作業がこの棟で行われます。^[29]

クエストのエアロックがO&Cビルへ向かう途中、KSCに到着
米国の研究所
コンテナから荷降ろしされた米国の研究所
米国の研究所が試験のために真空チャンバーに積み込む
米国の研究所を吊り上げる天井クレーン
S0トラス

参照

参考文献

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^ 「国際宇宙ステーション | 事実、ミッション、歴史」.
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