希望号（英文名：Hope，日语：Kibō），是日本太空实验舱（Japanese Experiment Module，JEM），由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）于2001年9月制造完成，希望号实验舱是日本有史以来第一座连接到空间站上的载人太空舱，是国际太空站上最大的舱组。

希望号的研制工作开始于1984年。2005年9月，希望号实验舱建造完毕，在筑波航天中心接受整体测试，2006年5月，希望号的增压舱运往美国肯尼迪航天中心，8月末进行了增压舱与节点舱（模拟装置）的集成试验。2008年3月11日，日本希望号太空舱随着美国航空航天局奋进号航天飞机自佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空，前往国际空间站，该次升空的是实验舱的舱内保管室。5月31日，发现号航天飞机携带了希望号实验舱的巨大核心单元——日本加压舱（JPM）升空。2009年7月15日，美国奋进号航天飞机将希望号日本实验舱（JEM）的曝露设施（EF）送入太空，此后，希望号开始全面运行。

希望号实验舱整体由五部分组成：“加压模组”（Pressurized Module，PM），长11.2米、直径4.4米，是希望号的核心模组； “曝露设施”（Exposed Facility，EF），又被称为“平台”，是一个实验平台，被固定在加压模组外部； “实验后勤模组”（Experiment Logistics Module，ELM），包含加压部分（ELM-PS）和不加压部分（ELM-ES），主要做为储藏和移动物品使用；“遥控操纵系统”（Remote Manipulator System，JEMRMS），包括可以移动7吨重物的主机械臂，在有需要时，还可以接入一个小机械臂，来完成精细作业。希望号执行各种任务，包括微重力环境下的科学实验、利用空间站外部环境进行的空间观测、在轨释放卫星等。

希望号的研制工作开始于1984年，总研制费用27.2亿美元。在发展初期，日本克服了经验不足等多方面的困难，其中最重要的是解决了加压舱的防火，减压病和有害气体泄瞩等安全问题。由于太空中没有重力，空气的循环无法自然进行，因此需要为希望号设计特殊的通风系统。日本科研人员在决定采用分布式系统还是集中式系统方面费了不少周折。整个实验舱段的各种设备的电功率达到了6千瓦，工作时会产生大量的热，所以冷却系统必须具有很高的效率，为此科研人员设计了一种水冷系统。设备界面与空间站其他部分的兼容问题也是设计希望号时遭遇的一大挑战，包括安装美国实验台架等。

作为提供实验台架空间的回报，美国为希望号提供电力系统，井负责回收变热的制冷水。在完成设计发展工作后，日本宣布“希望’号的设计寿命仅为10年。但日本宇宙航空研究开发机构（JAxA）的有关官员表示，希望号的大多数元器件都可以在轨更换，从而能够将寿命延长到15～20年。无法更换的水管和电缆将最终限制希望号的最长寿命。按照原计划，希望号实验舱会于1998年完成地面总装和测试，2000年左右用航天飞机送上国际空间站。但直到2000年9月，“希望号”的舱内实验室才宣布完工，并被立即运往筑波宇宙中心以进行整体实验。

2005年7月25日，日本宇宙航空研究开发机构在美国国家航空和航天局肯尼迪宇航中心，向外界展示了作为国际空间站一部分的日本希望号实验舱的舱内实验室。2005年9月，希望号实验舱建造完毕，在筑波航天中心接受整体测试。

2006年5月，增压舱运往美国肯尼迪航天中心。同月，日本确定随希望号实验舱第一部分升空的宇航员，时年51岁的土井隆雄，他会在太空停留2周，之后随航天飞机一起返航，其间，他将在空间站完成保管室的组装工作。8月末进行了增压舱与节点舱（模拟装置）的集成试验。10月4~5日，筑波航天中心、约翰逊航天中心和肯尼迪航天中心联合进行了端对端模拟试验。希望号实验舱预定于2007年至2008年由航天飞机分3批携带至国际空间站并进行组装。

2008年3月11日，日本希望号太空舱随着美国航空航天局奋进号航天飞机自佛罗里达州卡纳维拉尔角的肯尼迪航天中心发射升空，前往国际空间站。该次升空的是实验舱的舱内保管室，重4.2吨，长3.9米。5月31日，日本希望号（Kibo）实验舱的主要组件正由NASA发现号航天飞机运往国际空间站，“发现号”航天飞机携带了希望号实验舱的巨大核心单元——日本加压舱（JPM），这个单元将成为国际空间站上最大的独立实验舱，长11.2米。

2008年6月3日，发现号航天飞机机组两名宇航员在国际空间站上出舱太空行走，成功将重15吨，价值10亿美元的日本希望号实验舱的加压舱段安装到空间站的预定位置。“希望号”成为国际空间站最大的舱体，用于进行生物医学和材料学的研究。

2009年7月15日，美国奋进号航天飞机从肯尼迪航天中心39A发射台升空，并将希望号日本实验舱（JEM）的曝露设施（EF）送入太空。此后，该实验舱开始全面运行。希望号实验舱执行各种任务，包括微重力环境下的科学实验、利用空间站外部环境进行的空间观测、在轨释放卫星等。

2013年11月，正在国际空间站值守的日本宇航员若田光一从日本的希望号实验舱向宇宙空间释放了3颗超小型卫星。其中一颗是日本东京大学与越南国立卫星中心共同开发的超小型卫星“Pico-Dragon”，它是边长约10厘米的立方体，重约1公斤。若田光一利用机械臂将装在箱子内的卫星移动到释放地点，利用弹簧的力量，将卫星向国际空间站前进的反方向弹出。同时释放的还有美国航空航天局选出的两颗超小型卫星。

2019年11月，日本巴斯库尔公司（Bascule）、日本卫星公司（JSAT）及JAXA联合宣布，于2020年在希望号实验舱设立太空直播站，正式启动太空媒体业务，并将分3个阶段进行，阶段1（2020年）：开设希望号实验舱太空直播站，在太空和地面之间实现实时通信和双向互动直播；阶段2（2021年）：在视频放送中使用VR/AR技术，实现希望号实验舱舱外超高质量直播系统；阶段3（2022年）：开发一种新型通信系统，提供太空和地面间超高质量视频直播及流媒体传输服务。

2020年6月，日本JAXA发布面向2030年的希望号实验舱应用战略，战略制定了至2024年和2025~2030年希望号实验舱的应用计划。其一，至2024年，利用希望号实验舱持续开展空间研究和应用活动，灵活运用机器人、远程操控和人工智能等技术，实现空间研究和应用自动化。将小动物培育和分析技术、蛋白质结晶和分析技术、静电悬浮技术等日本自主研发技术向其他国家推广，使其成为国际通用的标准方法。研发超长载人空间驻留和探索所必须的关键技术，研究空间环境对人体的影响，包括失重、辐射、精神和心理变化等。参与美国主导的月球探索计划，力争让日本航天员登上月球。宣传日本民间企业参与释放超小型卫星、开展舱外实验的成功案例，吸引民间企业参与航天活动并向其移交相关业务。参考美国国家实验室，发展日本本国的研发平台，并且运用多种方式向民间扩大开放，实现民间企业独立运营。其二，2025~2030年，利用希望号实验舱继续开展相关技术研发。推动民间力量独立开展近地轨道活动，JAXA将通过采购企业服务的方式继续使用空间环境，并探讨在月球“门户”开展实验和研究。

日本时间2021年3月14日，宇航员野口聪一正逗留的国际空间站内日本希望号实验舱向太空释放了包括南美巴拉圭首颗人造卫星在内的8颗卫星。巴拉圭的人造卫星除了拍摄地球画面和通信试验外，还将收集在该国成为传染病原因的昆虫生息地分布数据。

希望号实验舱最多可容纳4人，它由舱内保管室、舱内实验室、舱外实验平台、舱外集装架、机械臂和通信系统6大部分组成。也可表述为希望号实验舱整体由五部分组成：加压模组（PM）、实验后勤模组-加压部分（ELM-PS）、曝露设施（EF）、实验后勤模组-不加压部分（ELM-ES）、遥控操纵系统（JEMRMS）。

舱内保管室又称实验后勤模组，包括加压部分（ELM-PS）和不加压部分，加压部分这个模组主要用作储存区域。它可以与加压模组对接，还可以由航天飞船运回地球装载新的物资。实验后勤模组的加压部分长3.9米，直径4.4米，自重4.2吨。

实验后勤模组-不加压部分（ELM-ES）：这个外部仓库被固定在曝露设施上，长4.2米，宽4.9米。可以借助机械臂，将HTV货运飞船不加压货架托盘上的货物卸载到实验舱模组的不加压部分。该模组在第一次服役时（STS-127飞行任务）用来运输实验物品，完成任务后被航天飞机带回了地球，并不长期停留在轨道上。

舱内实验室又称加压模组（PM），是希望号的核心模组，航天员在这里完成实验，在希望号柱状舱体的正面，有一个小的气密舱，可以为曝露设施中进行的实验提供保障。由三菱重工名古屋市航空航天系统制造厂完成，是一个外径4.4米、内径4.2米、长11.2米的圆筒状设备。实验室内的气体成分和地表大气几乎相同，保持着1个标准大气压以及便于宇航员活动的温度和湿度，所以宇航员可以身穿普通衣服在实验室内工作。实验室重152吨，耗资380亿日元。在这座实验室里，安装实验设备和空调器等控制装置以及通信器材、电力供应装置等，可供4名宇航员进行新材料和生物技术等各种科学技术实验研究活动，舱外安装有机械臂，能够通过遥控实施舱外作业。

舱外实验平台又称曝露设施（EF），质量约4吨，实际上是一个长6米、宽5米的外部平台，以在空间环境进行科学试验，通信试验和材料试验等。外部平台上设有10个可安装实验设备的台架，每个长1.85米、宽0.8米、质量500千克。舱外实验平台可利用宇宙微重力、高真空等特殊条件进行地球观测、通信、材料实验等研究。 舱外集装架是向舱外实验平台运送以及回收实验设备的过渡平台。

日本实验舱遥控操纵系统（JEMRMS）由主机械臂和子臂两大部分组成，主机械臂长9.9米、最多可以移动7吨重物，在有需要时，还可以接入一个小机械臂，来完成精细作业。宇航员可在舱内实验室里利用监视器，通过操纵台控制机械臂工作。

科学领域的应用是在实验舱内实施的应用，包括两方面：一方面是与物质科学有关的研究，利用希望号上的微重力环境对在地面条件下研究存在困难的物质凝同机理、流体运动等基础现象进行研究，其研究成果有潜力应用于改良半导体材料的制造工艺；另一个方面是与生命科学相关的研究，研究生物对于不同于地面环境的适应能力和生物是如何利用重力的。科学领域的应用研究是最早开展的，因此也是研究课题最多的。如：横浜国立大学关于“马拉格尼对流中的端流及它的转变过程”的课题研究；北海道大学关于“有生物聚合物存在下的冰晶体生成”的课题研究等。

如解析太空中生物细胞的形态变化及其原因时，研究发现非洲蟾蜍的肾脏细胞在地面培养时细胞中会形成一些半球形的突起结构，但是在太空的微重力环境中培养就无法形成这种结构，而在太空中模拟的1g重力环境下会形成比地面上更小、数量更多的突起结构。经过基因层面的分析，发现了以下3个现象：一是形成突起结构的基因没能正常工作；二是致癌基因异常活跃；三是地面上没有被发现的基因被激活。特别值得关注的是第三点发现了地面上没有被发现的基因，这暗示这些基因在可能在很久以前是起作用的。

舱外平台的应用是利用舱外平台在太空中的暴露环境进行理工学实验、材料实验和对天对地观测。如京都大学关于“地球超高层大气摄像观测装置”实验课题的研究等。舱外平台还可以释放超小卫星。希望号是ISS各个舱段中唯一既配备气闸又配备机械臂的舱段，可用其释放超小卫星。从空间站直接释放超小卫星有三大好处：借利用轨道运输飞行器（HTV3）向空间站运送货物的机会将超小卫星运送到空间站，寻机释放超小卫星，拓宽了发射渠道，提供了更多发射机会；这种方式向轨道释放卫星时振动等环境影响不严重；在空间站上可由航天员在小卫星释放前对其进行必要检测，减少在轨故障，确保卫星完成任务。如2012年10月4日、5日，希望号实验舱分两次释放了5颗超小卫星。这种利用空间站舱外平台释放多颗超小卫星的方法是世界上首次采用。

产业化应用的目的在于把太空中获得的实验成果转化为地面产品。已证实在生成蛋白质晶体和制造纳米材料领域所获得的相关太空实验成果可有效的应用于产业。蛋白质构造需要使用质量很高的蛋白质晶体，但由于受到对流和下沉的影响，地面上很难取得高质量的晶体，而太空微重力环境的实验条件就较容易生成高质量的晶体。大阪生物科学研究所的研究组在希望号中培育出了能引起肌肉萎缩症的蛋白质高品质晶体，通过解析这种蛋白质的结构合成了可以结合这种蛋白质的化合物，准备把这种化合物研制成药品推向市场。以横滨大学为代表的研究组通过解析病毒中PBP4蛋白质的高品质晶体，开发了能与PBP4蛋白质相结合的化合物，计划开发成药品。高品质蛋白质除可用于医药，还可用于环保和能源问题。JAXA通过太空实验合成了耐纶寡聚物的分解催化物高品质晶体，这项成果将使塑料分解变得更容易。JAXA通过太空实验开发出可以分解纤维素的催化剂（纤维素是植物细胞壁的主要成分），这种技术能使用非粮食作物的植物产生生物能源。

航天医学及载人技术是为了给未来的载人活动储备健康管理和载人航天技术。除临床医学外，JAXA着眼于空间站未来的长期载人任务，开始基础医学即宇宙医学生物学的研究。如已经完成的“测量宇宙放射线的“玛特罗什卡”实验，是日本、欧洲和俄罗斯合作的实验，主要研究在成年男性的人体模型内安装被动型辐射剂量测量仪后放置于希望号的舱内F2机柜中大约10个月时间，测量仪被带回地面后进行解析，评估航天员长期滞留空间站后体内受到的辐射剂量。

文化和教育的应用目的是唤起日本国民对科学技术和航天开发的关注，让国民也可参与到希望号的应用中来。希望号第一期教育方面的应用包括把一些植物种子和水蚤卵装载到希望号上，一段时间后返回地面，分发给学校和科学馆，去比较它们在地面环境中和太空中生长的不同。文化应用的课题由选定委员会选出。

JAXA根据日本宇宙开发委员会应用分会的报告提出有偿应用的方法。在第一期应用阶段前进行早期应用的公开招标，通过公开招标选出希望号有偿应用的窗口企业，这些窗口企业向希望号购买应用资源，然后向实际应用的企业提供有偿服务，比如把白酒的曲霉属带入太空，经培养后再带回地面，成为带有太空烧酒标志的产品等。

2019年12月6日凌晨1点29分，日本松下株式会社的手持吸尘器，装在从美国卡纳维拉尔角空军基地发射升空的Space X公司货运飞船“龙”19号（Space X CRS-19(SpX-19)/Dragon）上，成功地被送至国际空间站（ISS）。由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）开发管理的ISS日本实验舱希望号上，该款手持吸尘器将会被用来清扫饲养小动物过程中产生的排泄物等。

2024年11月5日消息，京都大学宇宙木材研究室研发的世界首颗木壳人造卫星LignoSat，在美国东部时间4日晚搭乘SpaceX的货运飞船升空。这是一颗超小型卫星，外形为立方体，边长10厘米，重约1千克。卫星多处由名为日本厚朴的乔木制成，表面贴有太阳能电池板。它随飞船到达国际空间站约一个月后，将从日本“希望”号舱段被释放，卫星将测量木结构在太空中的应力、温度等变化，并将数据传回京都大学。