国際宇宙ステーションはどうやって作った？組み立て方法を解説
この記事のポイント
国際宇宙ステーションは1998年から2011年にかけて、各国が製造したモジュールを打ち上げて軌道上で連結する方式で建設された。アメリカ・ロシア・日本・カナダ・ヨーロッパ15か国が役割を分担し、船外活動やロボットアームを使い13年で完成させた。
「国際宇宙ステーションってどうやって作ったんだろう。無重力の宇宙で、あんなに巨大な施設を組み立てるなんて想像がつかない」
こうした疑問に答えます。
本記事の内容
- モジュールを軌道上で連結する建設方式
- 打ち上げから船外活動までの組み立て手順
- 各国が担った役割と建設を支えた技術
国際宇宙ステーションは、各国が製造したモジュールを一つずつ打ち上げ、軌道上で連結する方式で作られました。
建設の裏側にある国際協力の枠組みや技術を知れば、巨大な宇宙施設がどのように実現したのか納得できます。ここから組み立ての工程を順番に見ていきましょう。
国際宇宙ステーションはどうやって作られたのか
国際宇宙ステーションはどうやって作ったかという疑問への答えは、各国が製造したモジュールを一つずつ宇宙に打ち上げ、軌道上で連結していく方式です。サッカー場ほどの国際宇宙ステーションの大きさになる巨大な施設を、地上で完成させてから打ち上げることはできません。そのため部品ごとに分けて運び、宇宙空間で組み立てるという建設手法が採られました。
建設の背景にある国際協力プロジェクト
国際宇宙ステーションの計画は、1984年にアメリカのレーガン大統領が各国に宇宙ステーションの建設を呼びかけたことから始まりました。翌1985年には日本、カナダ、ヨーロッパ各国が参加を決定し、1993年にはロシアも加わって、最終的に15か国による国際協力プロジェクトとなっています。
各国がそれぞれの技術力を持ち寄る形で計画が進んだため、単独の国では実現が難しい規模の宇宙施設が現実のものになりました。
モジュールを一つずつ組み立てる方式を採用した理由
国際宇宙ステーションは複数の国が同時に開発を進める必要があったため、モジュールごとに分担して製造し、軌道上で連結する方式が採用されました。
以下の点が、この方式が選ばれた主な理由です。
- 施設全体が大きすぎて一度に打ち上げられない
- 各国が自国の技術で担当モジュールを開発できる
- 打ち上げのたびに段階的に機能を拡張できる
- 不具合が起きたモジュールだけを個別に対応しやすい
このように役割を分けたことで、アメリカが基幹モジュールと打ち上げの多くを担当し、日本とヨーロッパは実験モジュールを提供するという柔軟な協力体制が実現しました。
建設開始から完成までにかかった期間
国際宇宙ステーションの建設は、1998年11月にロシアの基本機能モジュール「ザーリャ」が打ち上げられたことで始まりました。そこから40数回にわたる打ち上げを重ね、2011年7月に完成しています。
着工から完成まで、実に13年の歳月がかかりました。この間には1,000時間を超える船外活動も行われ、地上と軌道上の両方で膨大な作業が積み重ねられています。
モジュールの打ち上げから連結までの組み立て手順
国際宇宙ステーションどうやって作ったかを工程ごとに追うと、打ち上げ、ランデブー、ドッキング、船外での接続作業という一連の流れが見えてきます。ここでは実際の組み立て手順を順番に見ていきます。
①：ロケットやスペースシャトルでモジュールを打ち上げる
各モジュールは、開発した国のロケットやアメリカのスペースシャトルに搭載されて打ち上げられます。ロシア製のモジュールは主にプロトンロケットで運ばれ、アメリカや日本の大型モジュールはスペースシャトルの貨物室に格納されて宇宙へ運ばれました。
一度の打ち上げで運べる部品の大きさや重さには限りがあるため、この工程が40数回も繰り返されています。
②：軌道上でモジュール同士をドッキングさせる
打ち上げられた宇宙船は、まず地球を周回しながら国際宇宙ステーションの速度に合わせて接近するランデブーを行います。その後、船長の手動操作や自動制御によって位置を合わせ、ドッキング機構を使って既存のモジュールと結合します。
ドッキングにはAPAS-95という規格の機構が使われ、結合部分には気密性を保つための仕組みが備わっています。
③：船外活動で配線や配管をつなげる
ドッキングが完了しても、それだけでは電力やデータのやり取りができません。宇宙飛行士は宇宙服を着て船外に出て、モジュール間の電力ケーブルやデータケーブル、冷却用の配管を手作業でつなげていきます。
こうした接続作業は一度で終わるものではなく、モジュールが増えるたびに繰り返されました。地道な積み重ねがあってこそ、各モジュールが一体の施設として機能するようになります。
④：ロボットアームで大型パーツを設置する
太陽電池パドルのような大型パーツは、宇宙飛行士の手だけでは扱えません。そこでカナダが開発したロボットアーム、カナダアーム2が活躍します。
カナダアーム2は全長17.6メートルで、大型の部品をつかんで正確な位置まで運ぶことができます。船外活動を行う飛行士を先端に乗せて移動させる役割も担い、組み立て作業全体を支える重要な設備です。
ISS建設に関わった国とそれぞれの役割
国際宇宙ステーションどうやって作ったかを理解するうえで欠かせないのが、参加国ごとの役割分担です。この計画にはアメリカ、ロシア、日本、カナダ、ヨーロッパ11か国を合わせた15か国が参加し、それぞれが得意分野を活かしてモジュールや機材を提供しています。
各国の主な担当は次のとおりです。
| 国・地域 | 主な担当モジュール・機材 | 役割 |
|---|---|---|
| アメリカ | デスティニー実験棟、トラス構造など | 全体のとりまとめと基幹設備の提供 |
| ロシア | ザーリャ、ズヴェズダなど | 電力・推進・居住機能の提供 |
| 日本 | きぼう実験棟、こうのとり | 実験設備と物資補給の提供 |
| カナダ | カナダアーム2 | 組み立て用ロボットアームの提供 |
| ヨーロッパ | コロンバス実験棟 | 流体物理・材料科学の実験設備の提供 |
アメリカが担った基幹モジュールと打ち上げ
アメリカは国際宇宙ステーション計画全体のとりまとめ役を担い、実験棟デスティニーやステーションを支える骨組みとなるトラス構造を提供しました。スペースシャトルによる打ち上げ回数も多く、他国のモジュール輸送でも中心的な役割を果たしています。
ロシアが担った基本機能モジュールと補給
ロシアは最初に打ち上げられたザーリャと、国際宇宙ステーションの内部で生活する乗員の居住空間や生命維持機能を持つズヴェズダを担当しました。ズヴェズダはロシア区画の中心となる設備で、電力供給や姿勢制御など基盤となる機能を支えています。
日本が開発したきぼう実験棟の役割
日本が開発したきぼうは、国際宇宙ステーションの中でも最大級の実験モジュールです。3回に分けて打ち上げられ、宇宙飛行士自身の手で組み立てから起動、検証までが行われました。物資補給を担う無人補給機こうのとりも、日本の重要な貢献のひとつです。
ヨーロッパとカナダが果たした技術貢献
ヨーロッパはESAを中心に実験棟コロンバスを提供し、流体物理学や材料科学、生命科学の実験環境を整えました。一方カナダは、組み立て作業に欠かせないロボットアーム、カナダアーム2を開発し、モジュールの設置や船外活動の支援という形で建設を支えています。
建設を支えた技術と長期にわたる工程
国際宇宙ステーションどうやって作ったかという問いの裏側には、宇宙飛行士を守る装備と、13年に及ぶ長期計画を成立させる管理体制があります。
宇宙飛行士の船外活動を支える宇宙服と工具
船外活動を行う宇宙飛行士は、船外活動ユニットと呼ばれる14層構造の宇宙服を着用します。体温を保ちながら、有害な紫外線や宇宙線、微小な宇宙塵から体を守る仕組みです。
作業には厚い手袋をはめたままでも扱える特殊な工具や、飛行士の安全な移動を助ける支援機器が使われます。国際宇宙ステーションの組み立てでは、最終ミッションまでに160回、1,009時間14分におよぶ船外活動が積み重ねられました。
ロボットアームによる精密な組み立て技術
大型モジュールや太陽電池パドルの設置には、カナダアーム2による精密な操作が欠かせません。宇宙飛行士は船内からアームを遠隔操作し、大きな部品をミリ単位で目的の位置に運びます。
人の手では届かない範囲の作業や、船外活動を行う飛行士自身の移動支援も、このロボットアームが担っています。
40回を超える打ち上げを支えたスケジュール管理
国際宇宙ステーションの建設には、スペースシャトルによる打ち上げを中心に40回を超える輸送が必要でした。ロシアのプロトンロケットやソユーズも組み合わせ、各国の開発状況や打ち上げ設備の空き状況を調整しながら計画が進められています。
2011年7月のスペースシャトル最終ミッションSTS-135をもって、アメリカ側の主要な組み立て作業は完了しました。1998年の着工から数えると、実に13年をかけた長期プロジェクトです。
まとめ：国際宇宙ステーションは各国協力による軌道上組み立てで完成した
国際宇宙ステーションどうやって作ったかを振り返ると、モジュールを一つずつ打ち上げ、船外活動やロボットアームを使って軌道上で連結していく方式が見えてきます。1998年の着工から2011年の完成まで、15か国が力を合わせて13年をかけた壮大なプロジェクトです。
本記事のポイントをおさらいします。
本記事のポイント
- モジュール方式による軌道上での組み立て建設
- 打ち上げからドッキング、船外活動までの手順
- アメリカ・ロシア・日本・カナダ・ヨーロッパの役割分担
この記事を読むことで、国際宇宙ステーションがどのような手順と国際協力によって完成したのか、具体的なイメージを持てたはずです。宇宙開発のスケールの大きさや、各国の技術が結集する意義も理解いただけたのではないでしょうか。
さらに詳しい情報や資料をお求めの方は、お気軽にお問い合わせください。
国際宇宙ステーションの建設方法に関するよくある質問
参考文献
この記事を引用する
執筆者
編集部
「宇宙ビジネスを、ビジネスとして読む。」をコンセプトに、国内外の宇宙産業（衛星・ロケット・宇宙データ・月面開発等）の動向を追う専門記者・アナリスト集団。AI時代に信頼される一次情報源を目指し、ファクトとデータに基づく客観的な分析・解説を日々お届けします。
監修者
リサーチチーム
専門アナリストらと提携し、データ収集・分析を行うSpace Withの専門調査部門。国内外の宇宙政策、政府予算、資金調達動向、技術トレンドの定量的な分析とファクトチェックを行い、本メディアが配信する情報の信頼性と客観性を担保します。
関連記事
諏訪理宇宙飛行士とは？世界銀行出身の経歴とISS長期滞在任務
諏訪理宇宙飛行士は世界銀行出身の異色の経歴を持つ人物です。選抜試験の道のりや基礎訓練の内容、ISS長期滞在ミッションまでを詳しく解説します。
宇宙ステーションきぼうの構造・大きさ・実験まで詳しく解説
宇宙ステーションきぼうは日本が提供する実験モジュールです。構造や大きさ、実験内容、宇宙飛行士たちの貢献までをより詳しく丁寧に解説します。
宇宙飛行士の年収はいくら？JAXAとNASAの給料や手当を解説
宇宙飛行士の年収をJAXA職員の平均年収や給与の仕組み、手当、学歴による違い、NASAなど海外との比較まで解説します。待遇の実態がわかります。
宇宙旅行のメリット・デメリットとは？費用や健康リスクを解説
宇宙旅行のメリット・デメリットを解説。無重力体験や経済効果の魅力と費用・健康リスクの注意点を整理し、参加前に確認すべきポイントも紹介します。
宇宙の車とは？ローバーの種類とトヨタの月面開発動向を解説
宇宙で使われる車はローバーや探査車と呼ばれ、月や火星の表面を探査する車両です。種類やトヨタ・JAXAの開発動向を詳しくわかりやすく解説します。
月面探査機とは？種類・歴史・日本の技術をわかりやすく解説
月面探査機とは何かを、周回機・着陸機・ローバーの種類や歴史、月面ローバーの仕組み、日本の探査機開発の今後とあわせてわかりやすく解説します。