第4次長期滞在期間は、2001年12月のSTS-108（UF-1）フライトから2002年6月のSTS-111（UF-2）で帰還するまでです。
その間に、ISS組立フライトSTS-110（8A）とソユーズ宇宙船の交換（4S）がありました。
第4次長期滞在クルーの3人のメンバーは、スケジュール上で500時間を研究に費やすことになっています。ISSの科学実験は、同時に“第4のメンバー”である地上の管制スタッフチームや科学者達によって行われ、全国の管制センターで計画・管理・運用されます。加えて、自律ペイロードの運用時間は数千時間におよびます。
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新規実験 |
第4次長期滞在クルーは、新規実験と継続実験の両方を実施することになっています。
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バイオマス生成システム（Biomass Production System: BPS）、光合成実験とシステム試験運用
（Photosynthesis Experiment and System Testing Operation: PESTO） |
BPSの主な目的は微小重力下での小麦とアブラナの栽培に必要な機器の実証と、最終的にはISS専用の植物研究装置（Plant research
Unit）を開発することです。第2の目標は、微小重力が小麦の光合成と新陳代謝に与える影響の研究です。
BPSとPESTOは、2002年4月9日にSTS-110（8A）で打ち上げ、2002年6月20日にSTS-111（UF-2）で回収しました。
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EVA放射線モニタ装置（EVA Radiation Monitoring: EVARM） |
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EVA放射線モニタ装置
（EVARM） |
EVARMバッジ |
冷却下着の左足ポケットに入れたEVARMバッジ |
船外活動用宇宙服のポケットに3つの能動型線量計バッジを入れ、宇宙飛行士の皮膚、目、造血器官への宇宙放射線の影響を精密に測定します。
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タンパク質結晶成長装置（Protein Crystal Growth Enhanced
Gaseous Nitrogen Dewar: PCG-EGN） |
低価格で生体物質を育てる方法や、最適な成長条件の研究を行うための実験装置です。
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タンパク質結晶成長実験装置シングルロッカー保温システム（Protein Crystal
Growth Single-locker Thermal Enclosure System: PCG-STES） |
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PCG-STES |
PCG-STES用の実験トレー |
微小重力環境で蒸気の拡散作用を利用して、大型の規則正しく整列したタンパク質結晶を育成するための制御温度環境を提供します。地上で結晶の分子構造を調べることによって、重要な生物学的機能の理解を深められることが期待できます。
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微小重力拡散制御結晶化装置（Diffusion-controlled Crystallization
Apparatus for Microgravity: DCAM）、微小重力タンパク質結晶化（Protein Crystallization
Apparatus for Microgravity: PCAM） |
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| 拡散制御結晶装置（DCAM）シリンダー |
PCAM |
第2次長期滞在実験設備の再搭載であるこの商用実験は、蒸気拡散にsitting drop法を用いて、微小重力環境で生物学的高分子の結晶を育成します。科学者たちは、微小重力環境で、より大きな結晶が成長し、地上で成長した結晶よりも詳細に分子構造の研究ができることを期待しています。
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発展型植物栽培実験（Advanced Astroculture experiment: ADVASC） |
第2次長期滞在実験設備の再搭載であるこの商用実験は、シロイヌナズナ
*(Arabidopsis)の種からの生長を観察します。2回のフライトでは第1回目の飛行で収穫した種から宇宙育ちの第2世代目を育てました。
ADVASCは、2001年12月6日にSTS-108（UF-1）で打ち上げ、2002年4月20日にSTS-110（8A）で回収しました。
* シロイヌナズナは以下のような特徴があるため、遺伝子研究によく用いられています。
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商用バイオプロセッシング装置（Commercial Generic Bioprocessing
Apparatus: CGBA） |
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| CGBA |
EXPRESSラックに収められたCGBA（右上） |
商用バイオプロセッシング装置（CGBA）は、植物用汎用生長装置（Plant Geneic Bioprocessing Apparatus:
PGBA）からの植物サンプルを、飛行後に行われる分析のために安定させておく冷蔵庫の役割を果たします。
宇宙環境における細菌発酵と抗生物質の生産の観察を行う、第2次長期滞在ミッションでの実験設備の再搭載です。
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商用のタンパク質結晶成長装置（Commercial Protein Crystal Growth: CPCG） |
今回2回目の商用実験。フライト後のX線分析のため、微小重力環境を利用した、より大きく高品質なタンパク質結晶の育成を行います。
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ゼオライト結晶成長実験（Zeolite Crystal Growth Furnace: ZCG） |
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| 地上で成長したゼオライトの結晶(左)は宇宙で成長した物(右)より小さい |
微小重力環境がゼオライト結晶に与える影響を調べ、地上より完璧で大きいゼオライト結晶を作りゼオライトの利用可能性を拡げる目的の商用実験です。
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教育ペイロード運用4（Educational Payloads Operations 4: EPO-4) |
EPOとは教育用の実験で、宇宙飛行士は学生に科学や数学、技術的職業への興味を持たせることを目的として、微小重力環境でのおもちゃを使ったデモンストレーションを行い、録画します。
EPO-4は、2001年12月6日にSTS-108（UF-1）で打ち上げて、2002年6月20日にSTS-111（UF-2）で回収しました。
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継続実験 |
これまでの長期滞在クルーで使用された多くの実験は、引き続き実験を続けられます。
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宇宙加速度計測システム（Space Acceleration Measurement
System: SAMS）、微小重力加速度計測システム（Microgravity Acceleration
Measurement System: MAMS） |
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Expressラックに取り付けられたMAMS |
微小重力環境の実験を妨げるクルーや設備、その他の原因で起こる振動を測定します。
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能動式ラック制震システム性能測定実験（Active Rack Isolation
System - International Space Station Characterization Experiment:
ARIS-ICE） |
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| ラックに搭載された状態のARIS-ICE |
ARIS-ICEユニット |
ARISのプッシュロッドとアクチュエータ |
繊細な微小重力実験をクルー、装置その他の要素が原因となる震動から保護するために“Powered Shock Absorbers”で吸収する実験機器の試験を行います。
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コロイド物理学実験（Experiment on Physics of Colloids in Space） |
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微小重力下でのコロイド状態 |
コロイド
*は塗料、牛乳、インクそしてコピー機のトナーに活用されている他、コンピュータチップを磨き、ワインやフルーツジュースの酸味をとり除くために使われています。この実験によって新素材の開発につながる可能性があります。
＊コロイド ： 溶液中に物質が溶けずに粒子が分散している状態
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アースカム（Earth Knowledge Acquired by Middle
School Students: Earth-KAM） |
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| サウジアラビアの東海岸 |
日本の高校生によって撮影されたアルダブラ環礁 |
学生にISSの電子カメラを操作する機会を与える教育実験です。多様な学級プロジェクトとして利用できるよう学生はインターネットを利用して、写真を撮影、宇宙から送信することができます。
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重力変化による脊髄の刺激に対する反応に与える影響（Hoffman Reflex:
ホフマン反射） |
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| ホフマン反射実験イメージ |
宇宙での長期滞在時、運動が人体により効果的となる前庭神経に対する変化の実験です。
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対人関係実験（Crew Interactions） |
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軌道上のクルーと地上の管制官のコミュニケーションによりミッションは達成します |
個人そして文化的な要素が、ミッション中に宇宙飛行士と地上の支援人員に及ぼす影響の確認です。
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クルーによる地球観測実験（Crew Earth Overvations: CEO） |
自然あるいは人工的に起きた地球の変化をクルーの目によって観察し、撮影します。
クルーが直接観測することによって人の目ならではの観点で観測できます。
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| 大西洋上空からコロンビア号(STS-109)の打上げを捉えた |
エベレスト山 |
中央アメリカの火災 |
アリゾナ州ツーソン |
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細胞バイオテクノロジー運用支援システム（Cell Biotechnology Operations
Support System: CBOSS） |
生きた組織の形態と機能を持つ立体細胞組織の育成実験で、糖尿病や心臓病、エイズなど人間の病の研究に役立つ可能性を持っています。
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腎臓結石予防実験（Renal Stone Experiment） |
宇宙滞在時と帰還後の腎臓結石の進行リスクを検証するものです。腎臓結石生成の予防薬の研究に期待できます。
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微小重力が肺機能に及ぼす影響調査（Pulmonary Function in Flight: PuFF） |
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| PuFFマニュアル呼吸バルブアセンブリ |
肺の中で行われるガス交換能力と呼吸筋力の変化を定期的に観察し、微小重力環境の影響を調査します。
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宇宙長期滞在による軸骨格の骨粗鬆の小区域分析（the Sub-regional Assessment of
Bone Loss in the Axial Skeleton in Long-term Space Flight Experiment） |
クルーの骨粗鬆と回復量を計測します。
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Effects of Microgravity on the Peripheral
Subcutaneous Veno-arteriolor Reflex in Humans（Xenon 1） |
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地上では横たわると全身に一様な血液が送られるが、起立すると一時的に脳へ送られる血液が減る |
宇宙飛行が血管の微小循環に及ぼす影響を調査する実験で、飛行の前後に医学データの収集が行われます。
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材料曝露実験装置（Materials International Space Station
Experiment: MISSE） |
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材料曝露実験 |
何百もの素材サンプルを宇宙空間に晒すための、ISSの外部に取り付けられたスーツケースくらいの大きさの実験装置です。素材が、宇宙空間の厳しい環境にどの程度耐えうるかを調査することによって、地上での資材の耐久性を高めるために役立つのと同様に、将来の宇宙船のための素材開発に期待できます。
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回収した実験 |
第3次長期滞在クルーのミッション終了時、STS-108（UF-1）で以下の実験装置が地球に回収されました。
