Gemäß der internationalen Vereinbarungen, die die Betreibernationen der ISS getroffen hatten, sollte nicht nur Europa mit dem ATV (Automated Transfer Vehicle), sondern auch Japan mit dem HTV (H-​II Transfer Vehicle) zur Versorgung der Internationalen Raumstation beitragen. Während das erste ATV im März 2008 gestartet worden war, folgte der Jungfernflug des HTV im September 2009. Wohingegen das europäische Pendant jedoch mit einer Version der Ariane 5 gestartet werden konnte, für die kaum Änderungen an der Bodeninfrastruktur von Kourou erforderlich waren, hatte die JAXA für das HTV eigens eine Schwerlastversion der H-​IIA Rakete entwickeln müssen. Die H-​IIB erhielt zwei LE-​7 A Triebwerke in der Erststufe, deren Durchmesser dafür von 4,0 auf 5,2 m aufgeweitet werden mußte. Das bedingte allerdings auch umfangreiche Umbauten in Tanegashima. Nach einer Serie von Testläufen startete die erste H-​IIB Mod. 304  am 10.09.2009 um 17:02 UTC von der erstmals genutzten zweiten Startrampe des Yoshinobu Launch Complex auf dem Tanegashima Space Center. Optisch und von den Abmaßen her ähnelte das HTV dem ATV. Mit ca. 6.000 kg gegenüber 7.600 kg war seine Nutzlastkapazität jedoch deutlich niedriger. Dafür konnte das HTV wesentlich sperrigere Ausrüstungsgegenstände transportieren, sowohl intern als auch extern. Während das europäische ATV (mittels des bewährten russischen „Kurs“ Systems) autonom gesteuert an der ISS andocken konnte, verfolgten die japanischen Ingenieure beim HTV einen anderen Ansatz. Das HTV wurde kompatibel zum amerikanischen Docking-​Standard („Berthing“) ausgelegt. Dieser bot einen Lukenquerschnitt von ca. 1,2×1,2 m, verfügte aber auch nicht über die Transferleitungen des russischen Designs. Somit konnte das HTV die Tanks der ISS weder mit Treibstoff, noch mit Sauerstoff oder Trinkwasser befüllen. Dafür gab es für spezielle Frachten die Möglichkeit, diese außenbords auf einer Exposed Pallet zu transportieren. Auch für Bahnänderungen des Orbitalkomplexes wurde das HTV nicht ausgelegt, denn die verfügbaren Kopplungsstutzen befanden sich durchwegs an hierfür ungeeigneten Positionen. Bei der HTV Demonstrationsmission wurde der Anflug auf die ISS zu ausgiebigen Systemtests und Bahnmanövern genutzt. Am 17.09.2009 war dann eine stabile Warteposition wenige Meter unterhalb des „Unity“ Moduls erreicht. Nach letzten Überprüfungen wurde das SSRMS (Space Station Remote Manipulator System) genutzt, um das HTV 1 um 19:47 UTC zu „greifen“. Nicole Stott, unterstützt von Robert Thirsk und Frank De Winne bedienten den Canadarm2, mit dem das HTV nun herangezogen wurde. Wenige Stunden später, um 22:26 UTC, erfolgte das Docking am Nadir CBM (Common Berthing Mechanism) von „Harmony“. Vier Halteklauen und sechzehn Bolzen sicherten die Verbindung. Am 18.09.2009 wurden dann die Luken geöffnet und die Expedition 20 Crew begann mit dem Ausladen der Fracht. Darunter befanden sich Nachschubgüter für den Betrieb der Station, aber auch wissenschaftliche Experimente, so SMILES (Superconducting Submillimeter-​Wave Limb-​Emission Sounder), HICO (Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean) und RAIDS (Remote Atmospheric and Ionospheric Detection System) sowie Ausrüstungsgegenstände, wie z.B. SFA (Small Fine Arm), eine Erweiterung des japanischen Manipulatorarms von „Kibō“. Da für diese Demonstrationsmission erweiterte Batteriekapazitäten und größere Treibstoffvorräte eingeplant worden waren, betrug die effektive Nutzlast diesmal nur rund 4.500 kg. Immerhin aber noch annähernd das Doppelte einer typischen Progress-​Mission. Kounotori 1, wie das Schiff im Rahmen eines Wettbewerbs getauft worden war, blieb bis zum 30.10.2009 um 15:02 UTC an der ISS angekoppelt. Dann wurde es mit dem stationseigenen Manipulatorarm wieder augeschwenkt und um 17:32 UTC freigegeben. Das Wiedereintrittsmanöver wurde am 01.11.2009 eingeleitet. Etwa über Neuseeland verglühte das Raumschiff am 01.11.2009 gegen 21:48 UTC planmäßig in der Atmosphäre, mit ihm etwa 700 kg Abfälle.