NASAドッキング機構
NASAドッキングシステム（NDS、英語: NASA Docking System）は、アメリカ航空宇宙局（NASA）が開発した、次世代の有人宇宙船のためのドッキングおよび係留機構です。このシステムは、オリオン宇宙船や、スペースXのクルードラゴン、ボーイングのスターライナーといった商業乗員輸送宇宙船などに搭載され、国際宇宙ステーション（ISS）などの他の宇宙構造物への安全な結合を可能にします。
NDSは、国際的な宇宙開発協力の中で策定された国際標準ドッキングシステム（IDSS）の規格を満たすためにNASAが実装したものです。これは、ISS多国間調整委員会（MCB）による、世界の宇宙機関が共通して利用できる宇宙船ドッキング標準を確立しようとする取り組みの一環です。NDSの開発に先行する概念として、国際的な低衝撃ドッキングシステム（iLIDS）の研究がありました。NDSブロック1は、IDSS基準に適合するよう、テキサス州ヒューストンにあるボーイング社によって設計および製造され、2017年1月まで設計認定試験が実施されました。
NDSドッキング機構の最大の特徴の一つは、「両性具有型」であることです。これは、ドッキングする両方のポートが同じ構造を持ち、どちら側からでも結合できることを意味します。また、このシステムは「低衝撃」技術を採用しており、ドッキング時の衝撃を最小限に抑えることができます。NDSは、宇宙船同士を一時的に結合する「ドッキング」と、より強固に固定する「係留（バースティング）」の両方の機能を持つ最初のシステムです。
ドッキング操作は、宇宙飛行士による手動での操縦だけでなく、高度な自律システムによる自動での実施もサポートしています。緊急時には、火工品を用いた迅速な分離メカニズムも備わっています。NDSインターフェースを通じて結合された宇宙船間では、電力、データ、コマンド、空気、通信といった重要なリソースが相互に伝送されます。将来の改良においては、水、燃料、酸化剤、加圧剤などの流体輸送能力も追加される計画です。宇宙飛行士や貨物が通過するための内部通路の直径は800ミリメートル（約31インチ）が確保されており、比較的大きな物資の移動も可能です。
NDSの形状や基本的な機能は、国際宇宙ステーションの与圧結合アダプタ（PMA）などで以前使用されていた、シャトルとソユーズの結合に使用されたAPAS-95機構に類似しています。しかし、ISSの米国セグメントで広く使用されている共通結合機構（CBM）や、日本の宇宙ステーション補給機（HTV）、初期型のスペースXドラゴン、ノースロップ・グラマン（旧オービタル・サイエンシズ）のシグナス宇宙船が使用するドッキング機構とは互換性がありません。
NDSの開発は、1996年にNASAのジョンソン宇宙センターで「高度ドッキング停泊システム」の研究開発として始まりました。この取り組みは、後にX-38実験機向けの低衝撃ドッキングシステムへと発展しましたが、X-38計画が2002年に中止された後も、ドッキングシステムの開発作業は続けられました。
2004年、当時のジョージ・W・ブッシュ大統領が発表した「宇宙探査のビジョン」を受けて、NASAの探査システム構成研究が行われました。この研究では、将来の乗員探査船（後にオリオン宇宙船として具体化）やその他の探査機に、低衝撃ドッキングシステム（LIDS）を採用することが推奨されました。このLIDSインターフェースは、2009年のスペースシャトルSTS-125ミッションでハッブル宇宙望遠鏡に取り付けられたソフトキャプチャメカニズム（SCM）にも搭載されました。SCMは主に加圧を必要としないドッキングを目的としていましたが、ハッブルの運用終了後に安全に軌道から離脱させる手段として利用される可能性も考慮されていました。
2010年2月、LIDSプログラムはIDSS国際標準に準拠するよう改訂され、国際的な低衝撃ドッキングシステム（iLIDS）、あるいは現在の名称であるNASAドッキングシステム（NDS）として知られるようになりました。2011年5月にはNDSの主要な設計レビューが完了し、システムの認定作業が進められました。
2012年4月、NASAは、既存の設計よりも簡素で効率的なドッキングシステムがないか評価するための研究資金を提供しました。これに対してボーイング社は、かつて軌道スペースプレーン（OSP）計画のために2003年に提案した「ソフトインパクトメイティングおよび減衰コンセプト（SIMAC）」に基づく設計を提案しました。同年11月には、SIMAC設計が正式に採用され、NDS開発の主要な業務がNASAのジョンソン宇宙センターからボーイング社へ移管されることが決定しました。再設計されたNDSは、2014年8月に重要な設計レビューを終えました。この変更に伴い、IDSS規格自体も改訂（リビジョンD）されましたが、新しいNDS設計は引き続き最新の国際標準との互換性を維持しています。
NASAは、ISSの既存のAPAS-95ドッキングポートをNDSに対応させるため、国際ドッキングアダプタ（IDA）を開発しました。当初、IDA-1はノード2の前方側にあるPMA-2に、IDA-2はノード2の天頂側にあるPMA-3に取り付けられる計画でした。しかし、2015年6月のスペースX CRS-7ミッションでの打ち上げ失敗によりIDA-1が失われたため、IDA-2をPMA-2に取り付ける計画に変更されました。
IDA-2は、2016年7月18日にスペースX CRS-9ミッションで打ち上げられ、同年8月19日に第48次長期滞在中の宇宙飛行士による船外活動を通じて、ISSのPMA-2に取り付けられました。これにより、NDSを使用する宇宙船がISSにドッキング可能となりました。2019年3月2日には、スペースXの無人試験機「クルードラゴン・デモ1」が、この IDA-2に初めてドッキングを成功させました。
失われたIDA-1を補うために新たに製造されたIDA-3は、主にスペアパーツを活用して迅速に組み立てられました。IDA-3は、2019年7月25日にスペースX CRS-18ミッションで打ち上げられ、約1か月後の同年8月21日に、NASAの宇宙飛行士ニック・ヘイグとアンドリュー・モーガンによる船外活動によって、ISSのPMA-3に設置されました。
このように、NASAドッキングシステムは、国際標準に準拠した次世代ドッキング機構として、 ISSへの有人宇宙船のアクセスを確保し、将来的な月やその先の探査に向けた宇宙船の標準的な結合手段としての役割を担っています。
NDSは、国際的な宇宙開発協力の中で策定された国際標準ドッキングシステム（IDSS）の規格を満たすためにNASAが実装したものです。これは、ISS多国間調整委員会（MCB）による、世界の宇宙機関が共通して利用できる宇宙船ドッキング標準を確立しようとする取り組みの一環です。NDSの開発に先行する概念として、国際的な低衝撃ドッキングシステム（iLIDS）の研究がありました。NDSブロック1は、IDSS基準に適合するよう、テキサス州ヒューストンにあるボーイング社によって設計および製造され、2017年1月まで設計認定試験が実施されました。
設計
NDSドッキング機構の最大の特徴の一つは、「両性具有型」であることです。これは、ドッキングする両方のポートが同じ構造を持ち、どちら側からでも結合できることを意味します。また、このシステムは「低衝撃」技術を採用しており、ドッキング時の衝撃を最小限に抑えることができます。NDSは、宇宙船同士を一時的に結合する「ドッキング」と、より強固に固定する「係留（バースティング）」の両方の機能を持つ最初のシステムです。
ドッキング操作は、宇宙飛行士による手動での操縦だけでなく、高度な自律システムによる自動での実施もサポートしています。緊急時には、火工品を用いた迅速な分離メカニズムも備わっています。NDSインターフェースを通じて結合された宇宙船間では、電力、データ、コマンド、空気、通信といった重要なリソースが相互に伝送されます。将来の改良においては、水、燃料、酸化剤、加圧剤などの流体輸送能力も追加される計画です。宇宙飛行士や貨物が通過するための内部通路の直径は800ミリメートル（約31インチ）が確保されており、比較的大きな物資の移動も可能です。
NDSの形状や基本的な機能は、国際宇宙ステーションの与圧結合アダプタ（PMA）などで以前使用されていた、シャトルとソユーズの結合に使用されたAPAS-95機構に類似しています。しかし、ISSの米国セグメントで広く使用されている共通結合機構（CBM）や、日本の宇宙ステーション補給機（HTV）、初期型のスペースXドラゴン、ノースロップ・グラマン（旧オービタル・サイエンシズ）のシグナス宇宙船が使用するドッキング機構とは互換性がありません。
歴史
NDSの開発は、1996年にNASAのジョンソン宇宙センターで「高度ドッキング停泊システム」の研究開発として始まりました。この取り組みは、後にX-38実験機向けの低衝撃ドッキングシステムへと発展しましたが、X-38計画が2002年に中止された後も、ドッキングシステムの開発作業は続けられました。
2004年、当時のジョージ・W・ブッシュ大統領が発表した「宇宙探査のビジョン」を受けて、NASAの探査システム構成研究が行われました。この研究では、将来の乗員探査船（後にオリオン宇宙船として具体化）やその他の探査機に、低衝撃ドッキングシステム（LIDS）を採用することが推奨されました。このLIDSインターフェースは、2009年のスペースシャトルSTS-125ミッションでハッブル宇宙望遠鏡に取り付けられたソフトキャプチャメカニズム（SCM）にも搭載されました。SCMは主に加圧を必要としないドッキングを目的としていましたが、ハッブルの運用終了後に安全に軌道から離脱させる手段として利用される可能性も考慮されていました。
2010年2月、LIDSプログラムはIDSS国際標準に準拠するよう改訂され、国際的な低衝撃ドッキングシステム（iLIDS）、あるいは現在の名称であるNASAドッキングシステム（NDS）として知られるようになりました。2011年5月にはNDSの主要な設計レビューが完了し、システムの認定作業が進められました。
2012年4月、NASAは、既存の設計よりも簡素で効率的なドッキングシステムがないか評価するための研究資金を提供しました。これに対してボーイング社は、かつて軌道スペースプレーン（OSP）計画のために2003年に提案した「ソフトインパクトメイティングおよび減衰コンセプト（SIMAC）」に基づく設計を提案しました。同年11月には、SIMAC設計が正式に採用され、NDS開発の主要な業務がNASAのジョンソン宇宙センターからボーイング社へ移管されることが決定しました。再設計されたNDSは、2014年8月に重要な設計レビューを終えました。この変更に伴い、IDSS規格自体も改訂（リビジョンD）されましたが、新しいNDS設計は引き続き最新の国際標準との互換性を維持しています。
国際宇宙ステーションへの配備
NASAは、ISSの既存のAPAS-95ドッキングポートをNDSに対応させるため、国際ドッキングアダプタ（IDA）を開発しました。当初、IDA-1はノード2の前方側にあるPMA-2に、IDA-2はノード2の天頂側にあるPMA-3に取り付けられる計画でした。しかし、2015年6月のスペースX CRS-7ミッションでの打ち上げ失敗によりIDA-1が失われたため、IDA-2をPMA-2に取り付ける計画に変更されました。
IDA-2は、2016年7月18日にスペースX CRS-9ミッションで打ち上げられ、同年8月19日に第48次長期滞在中の宇宙飛行士による船外活動を通じて、ISSのPMA-2に取り付けられました。これにより、NDSを使用する宇宙船がISSにドッキング可能となりました。2019年3月2日には、スペースXの無人試験機「クルードラゴン・デモ1」が、この IDA-2に初めてドッキングを成功させました。
失われたIDA-1を補うために新たに製造されたIDA-3は、主にスペアパーツを活用して迅速に組み立てられました。IDA-3は、2019年7月25日にスペースX CRS-18ミッションで打ち上げられ、約1か月後の同年8月21日に、NASAの宇宙飛行士ニック・ヘイグとアンドリュー・モーガンによる船外活動によって、ISSのPMA-3に設置されました。
このように、NASAドッキングシステムは、国際標準に準拠した次世代ドッキング機構として、 ISSへの有人宇宙船のアクセスを確保し、将来的な月やその先の探査に向けた宇宙船の標準的な結合手段としての役割を担っています。
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