きぼうは宇宙航空研究開発機構 (JAXA) が開発した日本の宇宙実験棟であり、国際宇宙ステーション (ISS) の宇宙実験棟の中では最大の実験棟である。計画時の呼称はJEM（Japanese Experiment Module：日本実験棟）。エアロックやロボットアームを備え、超小型衛星を軌道投入できる機能が特徴である。日本はアメリカ合衆国が冷戦末期の1980年代に、西側諸国の結束の象徴として、宇宙ステーション建設を主張した当初から参加を訴えており、計画自体は幾度の変遷を経たが、日本の立場・方針は変わらず一貫して参加を表明してきた。そのなかで日本は費用面だけでなく、構成するモジュールの建設にも意欲を示し、宇宙開発事業団（NASDA・当時）が製造・保有・運用を担当することとなった。「きぼう」には日本国の主権が及ぶことから管制は全て日本で行うが、電力・廃熱・姿勢制御などの宇宙基地としての基本的なインフラをアメリカ側モジュールから提供されるため、対価として施設使用権の46.7パーセントをアメリカが保有している。また、カナダはカナダアーム2の提供により施設使用権の2.3パーセントを保有する。日本が保有する施設使用権は残りの51パーセントである。※宇宙ステーション全体の計画経緯は、フリーダム宇宙ステーションも参照。1982年6月、ジェームス・ベッグスアメリカ航空宇宙局 (NASA) 長官から日本の中川一郎科学技術庁長官へ、初めて宇宙ステーション計画への参加要請が行われた。これを受けて8月、日本政府は宇宙開発委員会に宇宙基地計画特別部会を設置して検討を開始した。1985年5月には、NASAと科学技術庁の間で宇宙ステーション計画予備設計了解覚書が署名され、日本でも設計作業に着手した。日本は実験モジュールを設置することで計画に参加することになった。このときの計画では、既に与圧部（現在の船内実験室）と曝露部（現在の船外実験プラットフォーム）、それぞれの補給部（船内保管室と船外パレット）とロボットアームからなる構成が示されており、現在のきぼうと概略的には違いはない。宇宙ステーションの全体計画が大きく変化する中で、これほど変更が加えられていないのは特異とも言え、各時代の完成予想図の中で日本の区画は容易に見出すことができる。宇宙ステーションの全体設計は繰り返し見直され、時期も延期されてきたが、これはアメリカ側が一方的に行ったことで、日本側は従うしかなかった。日本が担当した部位は実験室であり、電力や生命維持などの宇宙ステーションの基幹部分に関しては参加を許されなかった。また、輸送はスペースシャトルに依存していた。日本には、アメリカに強く意見できるだけの影響力はなかったのである。特に、1993年に行われた変更で、きぼうは大きな影響を受けた。それまでは宇宙ステーションの進行方向前側に居住モジュールとスペースシャトルのドッキング装置が、後側に日欧の実験モジュール（現在のきぼうとコロンバス）を設置する計画だったが、この変更で日欧のモジュール設置位置は進行方向前側に設定された。また、進行方向と平行に設置される予定だったものが、横向きに変更された。この場所はデブリの衝突を受ける可能性が高く、しかもモジュール側面を大きく晒すことになったため、きぼうはデブリシールドと呼ばれる外部装甲板の厚さを増すなどして強化された。「きぼう」はスペースシャトルによって3回に分けてISSに運ばれ、組み立てられた。当初は2006年（平成18年）から2008年（平成20年）までに宇宙に運ばれ、運用が始まるはずであった。しかし、2003年（平成15年）2月にスペースシャトル「コロンビア」が空中分解、乗組員全員が死亡する事故が発生し、ISSの建設は遅れた。またアメリカ航空宇宙局 (NASA) はシャトル使用を2010年までとしたため（その後2011年に延期）、この年でISS建設も実質建設は終了した。「きぼう」の打ち上げも相当な遅れが予想されたが、2006年3月の日米協議によって2007年（平成19年）から2009年（平成21年）に打ち上げることで最終合意した。この合意に基づき、きぼう初の打ち上げ要素となる船内保管室は、2008年3月11日に打ち上げられたスペースシャトル「エンデバー」、ミッションSTS-123で宇宙に運ばれ、同月14日国際宇宙ステーションに取り付けられ、翌15日から運用が始まった（日付は全て日本時間）。続いて同年6月にミッションSTS-124で船内実験室及びロボットアームを設置、2009年7月に打ち上げられたエンデバーによって、7月18日に船外実験プラットフォームが取り付けられ完成した。電力供給や通信機能といった機能にも問題がないことが確認され、本格的な運用を開始した。同年9月には、宇宙ステーション補給機 (HTV) による実験装置と物資の輸送が始まった。2010年2月の衛星間通信システム (ICS) の本格稼働、3月の子アームの設置をもって、基本要素の設置は終了した。設置にあたって、船内実験室はスペースシャトルが打ち上げるISSモジュールの中でも最大（デスティニーをも上回る）であり、重量制限から打ち上げ時のスペースシャトルにセンサ付き検査用延長ブーム (OBSS) を搭載できなかった。このため、ひとつ前のフライトで船内保管室を輸送した際に、OBSSをISSに残して帰還し、次のフライトでこれを回収して使用することでスペースシャトルの熱防護システムの点検を行う苦肉の策が取られた。また、打上げ時に船内実験室に搭載するラックも最小限とせざるを得ないため、システム機器用ラック（システムラック）のうち5台と実験ラック2台、保管ラック1台は事前に船内保管室でISSに輸送した。船内実験室とともに打ち上げられるシステムラックだけでは片系統のみのシステムしか起動できないが、船内保管室から上記ラックを移設することで、有人運用に必要な2系統のシステムを構築できるようにした。「きぼう」は与圧部である船内実験室 (PM) と船内保管室 (ELM-PS)、曝露部の船外実験プラットフォーム (EF) と船外パレット (ELM-ES)、きぼう専用マニピュレーターのロボットアーム (JEM-RMS)、衛星間通信システム (ICS) といった6つの主要部位で構成されている。きぼうの中心となる部位。地上と同じ1気圧の空気が保たれ、飛行士はシャツ一枚で過ごせ、最大4名が同時搭乗できる。主に微小重力環境を利用した実験を行う。内部にはきぼう全体のシステムを管理・制御する装置や実験設備が備えられた23個のラックを設置できるよう設計されており、そのうち10個は実験ラックを予定している。船内と船外実験プラットフォームとの間で実験装置や交換用の機器などの出し入れに使うエアロックも装備されている（サイズが小さいため宇宙服を着た人間の出入りはできない）。これらを使用して、地球観測、材料の実験や製造、生命科学（宇宙医学・バイオなど）、通信などの実験が行われる。軌道上で保管庫として使用される部位。日本が打ち上げた初の有人施設となった。実験室同様に1気圧が保たれ、8台のラックを搭載できる。打ち上げ時に搭載していたラックは船内実験室打ち上げ後に移設され、その後は、保管スペースとして荷物の保管に使われている。上部が斜めにカットされたような形状になっているが、ここには船外実験プラットフォームと同じ実験装置交換機構が1基設置されている。これはHTV到着時に、後述の船外パレットをここに仮置きして、HTVの曝露パレットを取り付ける場所を空けるために使用する計画であったが、その後船外パレットは地上に回収することになったため、このような使い方は必要なくなった。当初計画では、この船内保管室はスペースシャトルを使用して、運用を終えたラックや試料などを地上に回収したり、新しいラックや実験材料をISSへ輸送することを考慮していた。しかし、シャトル運用がISS完成と同時に終了することになり、地上へは持ち帰らない方針になったため、スペースシャトルへの積み込みに必要な部品の一部（グラプルフィクスチャなど）は実機からは取り外された。微小重力・高真空の宇宙曝露環境を利用して、科学観測、天体観測、地球観測、通信、理工学実験、材料曝露実験などを行う多目的実験スペース。船外実験装置や衛星間通信装置を取り付けるための12箇所の結合部があり、ここに各実験装置を取り付けることで様々な実験が行える。なお、曝露実験装置の設置場所は米、露、欧州も有しているが、排熱用の冷却能力まで提供可能なのは「きぼう」の船外実験プラットフォームだけである。EF先端（後方側）の結合部は、スペースシャトルで船外機器を輸送した「船外パレット」と、HTVで船外機器を輸送するための「曝露パレット」を取り付けるのに使われる。船外実験プラットフォームに取り付ける船外機器を3基取り付けて、スペースシャトルで輸送するためのパレット。船内保管室と同様に、シャトルによる複数回の利用を想定して設計され、機器の地上への回収も可能なように設計されたが、同様な理由で再使用はしない方針になった。2J/Aミッションでは、船外実験装置2基 (MAXI, SEDA-AP) と衛星間通信システム (ICS-EF) を搭載し運搬した。これらの搭載機器はJEMRMSを使用して船外実験プラットフォームに移設され、船外パレットは空のままスペースシャトルのペイロードベイに戻されて、地球へ回収された。実験や船体の保全作業支援に使用する実用ロボット（マニピュレーター）。全長10mの親アームと、親アームの先端に取り付けて使用する2.2mの子アームの二つと船内のアーム作業卓（RMSラック）からなる。アームはそれぞれ6つの関節を持ち、人間の腕と同じような動作が可能である。子アームはHTV初号機の与圧部に搭載して打ち上げられ、きぼう内で組み立てられた後、きぼうのエアロックを使って船外実験プラットフォームへ搬出され、所定の保管場所に収納された。JEM-RMSは地上からも遠隔操作で動かすことができる。2012年のHTV3号機からこの地上からの遠隔操作を本格使用する予定であり、そのための試験が2011年12月6日に行われた。きぼうの運用を効率的に行うため、船外実験プラットフォームには直径約80cmのアンテナを持つICS-EFが2J/Aで設置された。これとJAXAのデータ中継衛星こだまを利用して、筑波宇宙センターとの間でデータ・画像・音声などの双方向通信が行われている。こだまが1機しかなく、連続通信は不可能であるため、管制には使用せず大容量の実験データ送受信等に使用する。通信速度は、地上へのダウンリンクが50Mbps、地上からのアップリンクが3Mbpsとなっており、きぼうから地上へのハイビジョン映像の送信にも使われている。きぼうは実験施設であり、宇宙実験を行うことが利用目的である。スペースシャトルの打上げ能力の制限のため、打ち上げ時には実験ラックは2台しか装置しか搭載しておらず、残りは米国実験棟デスティニーから移設した。また2011年以降に順次HTVで残りの実験ラックを輸送している。米国、欧州と共通の国際標準実験ラック (ISPR) をJAXAが5基、NASAが5基設置する予定である。NASAは一部の実験装置をデスティニーから移設した。2009年夏のSTS-128でISPRと同じ大きさのISS長期滞在員用の個室1台を「きぼう」内に運んで仮設置した（滞在クルー1名と野口聡一宇宙飛行士が利用）が、2010年9月にこの個室はハーモニーへ移設された。JAXAが設置するラックは以下の通り。1J/Aミッションで、船内保管室に搭載して打ち上げられ、1Jミッションで船内実験室に移設された。マランゴニ対流の観察や結晶成長実験などを行い、結晶生成メカニズムの解明や結晶成長制御技術開発を行うための実験を行う。1J/Aミッションで、船内保管室に搭載して打ち上げられ、1Jミッションで船内実験室に移設された。植物や細胞などを培養し、宇宙環境が生物に与える影響を解明するための実験を行う。ESAが開発した冷凍冷蔵庫で、米国実験棟デスティニーから1台が移設された。「きぼう」内には計2台設置されている。2011年1月にHTV2で運搬されて設置された。試料を最高摂氏1600度まで加熱して融解、冷却、結晶化して半導体の性質を研究する材料実験ラック。最大15個の試料をあらかじめクルーが装着しておくことにより、地上からの遠隔操作で試料の交換や実験操作が可能である。2011年1月にHTV2で運搬されて設置された。以下の実験装置を入れ替えることにより様々な実験が行える。今後、静電浮遊炉 (ELF) の運搬が2012年以降に計画されている。船内実験装置と同じく、JAXAが5基、NASAが5基設置する権利を持つ。船外実験プラットフォームに取り付けた状態で打ち上げることはできないため、船外パレットかHTVの曝露パレットに搭載して打ち上げ、ロボットアームを使用して取り付けられる。2009年の2J/Aで、船外パレットに取り付けて打ち上げられた。人体や人工衛星に影響を与える各種の宇宙環境を計測する。3年間の計測を行う予定。微小粒子捕獲実験装置・材料曝露実験装置 (MPAC/SEED) はスペースシャトル (STS-131) で回収された。SEDA-AP本体は将来HTVで廃棄される予定（未定：当面は軌道上に残したままにする）。2009年の2J/Aで、船外パレットに取り付けて打ち上げられた。広視野のX線観測装置を備えて、ISSの公転により96分間隔で全天のX線映像を撮影し、突発的な天文現象の発生を発見する。2009年に、HTV初号機で打ち上げて設置された。成層圏の大気に含まれる微量な物質が放射するサブミリ波を計測し、オゾン層および関連する化学物質の観測を行う。SMILESは2010年4月に、サブミリ波受信系の一部の機器が故障したため、観測運用は出来なくなった。なおHTV初号機では、同時にNASAの船外実験装置HREP (Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean (HICO) & Remote Atmospheric & Ionospheric Detection System (RAIDS) Experimental Payload) も運んで設置した。2012年に、HTV3号機で打ち上げて設置された。MCEは、比較的小型の5つのミッションをひとつの実験装置に混載し、ポートを共有して実験・観測を行う実験装置である。2015年に、HTV5号機で打ち上げて設置された。CALETはTeV領域の高エネルギー電子線・ガンマ線を観測し、高エネルギー宇宙線の起源と加速の仕組み、宇宙線の銀河内伝播メカニズム、暗黒物質の正体などの解明を目指したものである。以下の実験・観測装置が計画されている。打ち上げはHTVを利用する。きぼうの管制は、筑波宇宙センターにある宇宙ステーション総合推進センター (Space Station Integration and Promotion Center: SSIPC) の宇宙ステーション運用棟で行われる。SSIPCでは、きぼう自体の運用を行う「システム運用」と、搭載している実験装置の運用を行う「実験運用」が行われる。SSIPC内にある運用管制室で、3交代24時間体制で監視を行っており、指揮を執るフライトディレクタと運用管制員は総勢50名以上が勤めている。きぼうのシステムを監視するほか、利用計画や補給物資の輸送計画、不具合発生時の修理計画などの立案も担っている、きぼうとSSIPCの通信は、ISSの通信システムからTDRS、ジョンソン宇宙センターを経由して24時間行われる。きぼうに搭載される衛星間通信システムは、中継する衛星がこだま1機しかなく連続通信はできないため、大量のデータを送受信する場合などに使われる。実験装置を搭載したユーザは、運用管制室に隣接したユーザエリアで実験の模様をモニタし、ISSと連絡を取り合うことができる。日本は1997年（平成9年）から、米国のスペースシャトルやロシアのソユーズなどに頼らず、地球からISSへ物資を輸送する独自の宇宙輸送システムを開発することを決定した。これは宇宙ステーション補給機（、略：HTV）と呼ばれる機体で、全長10メートル弱、直径4メートルの円筒形で、推進モジュール・電気モジュール・キャリアの三区画からなる。2009年9月11日、HTVを打ち上げる事を主たる目的として開発されたH-IIBロケットによってHTV技術実証機 (HTV-1) が打ち上げられ、午前2時16分に無事に軌道に投入、9月18日午前10時49分にISSとの結合に成功した。2010年度以降は毎年1機ずつHTVを打ち上げISSへ物資を輸送する予定である。きぼうは、国際宇宙ステーション (ISS) 内に持ち込まれたCubeSatを自身のロボットアームを使って軌道上に放出することができる。これによりロケットで直接軌道に投入するより小さい衝撃で、より多くのCubeSatを効率的に軌道上に投入できる。運用の手順としては、まずはCubeSatを衛星搭載ケースに格納して、それを緩衝材に包んで無人宇宙補給機の船内貨物輸送バックに梱包する。そして無人宇宙補給機の与圧部に船内貨物として積み込みロケットで打ち上げる。無人宇宙補給機が国際宇宙ステーションとドッキングした後、ISSクルーがきぼう内で船内貨物輸送バックを開梱し、衛星搭載ケースをきぼうのエアロックスライドテーブル（放出機構）に設置して、エアロック経由で船外に搬出する。最終的には、船外に搬出された衛星搭載ケースをきぼうのロボットアームで把持してISSの進行方向と逆の方向に向けて、衛星搭載ケースに仕込まれたばねの力で衛星を軌道上に放出する。世界初の試みと成るミッションには、和歌山大学の雷鼓 (RAIKO)、福岡工業大学のにわか衛星 (FITSAT1)、明星電気株式会社のWE WISH、他海外衛星2機が選ばれ、こうのとり3号機の与圧部に搭載されて2012年7月21日にH-IIBロケットにより打ち上げられた。そして2012年10月4日から翌5日にかけて、星出彰彦宇宙飛行士が操作するきぼうのロボットアームにより宇宙空間に放出された。日本は「きぼう」打ち上げの見返りとして、アメリカ航空宇宙局の実験棟「セントリフュージ」における重力発生装置などの開発・製造を行い、アメリカに引き渡す予定であった。だが2005年（平成17年）8月31日に発表されたNASAの変更計画で「セントリフュージ」計画は中止され、日本における開発も終了した。NASAとはその後の調整によって、開発品の一部を納入することにより、契約を完了すること、及び「きぼう」の打ち上げについて合意している。装置本来の目的であった生命科学の発展に貢献することはできなかったが、「きぼう」打ち上げの対価と言う意味においては、成功を収めたと言えるであろう。きぼうの運用と利用を主たる目的とした日本における国際宇宙ステーション計画の2010年までの総費用は約7,100億円で、その内訳は、きぼう開発費に約2,500億円、きぼう実験装置開発費に約450億円、HTV開発費（技術実証機の建造費含む）に約680億円、地上施設開発費と宇宙飛行士訓練費とシャトルによるきぼう打ち上げ費に約2,360億円、運用費（管制・保全など）と利用費（実験関連費）に約1,100億円である。なお、ここにはH-IIBの開発費と試験1号機の打ち上げ費は含まない。2011年以後の1年毎の日本の国際宇宙ステーション計画費用は約400億円で、その内訳は、運用費（管制・保全・宇宙飛行士訓練など）に約90億円、利用費（実験関連費）に約40億円、物資輸送費（H-IIBによるHTV打ち上げ）に約250億円である。日本の宇宙開発費のうちJAXA独自の予算は毎年約1,800億円であることを考えると、毎年約400億円の支出となる国際宇宙ステーション計画費用は日本の宇宙開発予算の中で相当のウェイトを占めていると言える。（各国ごとの支出は国際宇宙ステーションを参照。）「きぼう」という愛称は1999年に宇宙開発事業団（当時）が公募したものであり、この愛称を応募した総数は132人であった。宇宙開発事業団から組織改編された宇宙航空研究開発機構が、応募者名簿を2005年4月施行の個人情報保護法の下、誤った認識により破棄し、「きぼう」の命名者も一時不明になっていたが、後に再発見された。日本実験棟「きぼう」の展示モデルは、JAXA筑波宇宙センターの展示館「スペースドーム」内に、内部にも入れる実物大模型が展示されているほか、名古屋市科学館の屋外展示スペースに実際に開発に使われた船内実験室の構造試験モデルが展示されている。

出典:wikipedia