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May 20, 2023

DARPA、「レッド・オクトーバー」の静かな潜水艦活動を探求するプログラムを開始

Punti della trama citati dal thriller del film Sean Connery del 1990 The Hunt for Red.

1990 年のショーン コネリーの映画スリラー映画『レッド オクトーバーを追え』のプロット ポイントを基に、DARPA は可動部品がなく、磁石と電気を使って水中で推進力を与える超静音潜水艦駆動装置の開発に取り組んでいます。

『レッド・オクトーバー』では、名高いソ連の超潜水艦に、非常に現実的な技術に基づいた架空のステルス・ドライブが装備されていました。 1950 年代後半以来、エンジニアは磁気流体力学 (MHD) と呼ばれる珍しい概念に興味を持ってきました。 これは非常に単純な推進メカニズムを生み出す非常に単純な原理です。

MHD ドライブでは、空気や水などの流体に電荷が与えられ、電磁場によって加速されて推力が発生します。 基本的に、MHD ドライブは、一端に電極を備えた中空チューブとその周りの磁気コイルで構成されています。 この装置にはシャフト、ギア、プロペラ、タービン、ジェットがまったくないため、騒音はほとんど発生せず、たとえ発生する騒音が少量であっても自然発生源によるものと考えられます。

このようなステルスドライブは潜水艦戦では非常に貴重となるだろう。 これにより、潜水艦をハンターから隠すことができるだけでなく、ソナーがデータを収集するときにボートの干渉する音声信号を除去することで、偵察や諜報任務にも大きく役立ちます。

問題は、この技術がそれほど価値があるのであれば、なぜ 60 年以上もの間、いくつかの実験用水上ボートを除いて使用されなかったのかということです。 答えは2つあります。 まず、電磁コイルは非常に強力である必要があり、潜水艦に設置できるほど軽量かつ効率的なコイルを作るのは簡単ではありません。 2 つ目は、電極が、磁場、電流、塩水の相互作用によって引き起こされる腐食、加水分解、浸食による多量の摩耗に耐える必要があることです。

近年、磁石の開発は大きく進歩しましたが、まだ改善の余地があり、電極を製造するための適切な材料を見つけることは依然として問題です。

これを克服するために、DARPAは、コネリー氏の輝かしい存在なしではあるが、実用的な軍用MHDドライブを作成するためにこれらの問題を解決するための複数のアプローチを取る42か月の海底磁気流体力学ポンプ（PUMP）原理プログラムを確立した。

「これまでに磁気流体力学ドライブで実証された最高の効率は、1992 年のヤマト 1 号でした。この戦艦は約 4 テスラの磁場強度を使用して約 30% の効率で 6.6 ノットを達成した全長 30 m (100 フィート) の船です。 」と DARPA 国防科学局の PUMP プログラムマネージャーであるスーザン・スウィゼンバンク氏は述べています。 「ここ数年、商用核融合産業は希土類酸化バリウム銅（REBCO）磁石の進歩を遂げ、磁気流体力学ドライブで潜在的に90％の効率を生み出す可能性がある20テスラもの大規模磁場を実証しました。 「これは追求する価値があります。高磁場発生におけるガラスの天井が破られた今、PUMP は電極材料の課題を解決するブレークスルーを達成することを目指しています。」

電極の場合、大きな障害は、電極表面に気泡が発生しやすいことです。 これにより電極が絶縁されて効率が低下し、泡が崩壊すると、ハンマーで繰り返し叩かれたように電極が損傷する可能性があります。 磁場の相互作用、流体力学、電気化学反応をさまざまな時間と長さのスケールで評価するコンピューター モデルを開発することで、流体力学、電気化学、磁気を調整して効率を高めながら損傷を軽減できる可能性があります。

「私たちは、燃料電池業界とバッテリー業界が同じ気泡発生の問題を扱っているため、これらの業界からの新規材料コーティングに関する洞察を活用したいと考えています」とスウィゼンバンク氏は述べた。 「私たちは、最終的に軍事関連規模の磁気流体力学ドライブの実現を支援するチームを編成するため、あらゆる分野にわたる専門知識を探しています。」

出典: DARPA