このマンタレイは先に意外に大きい、との実写映像でご紹介していますが、今回はその性能と役割についてSandboxx Newsで記事が出ましたのでご紹介します。なかでもエナジー補給方法についての件が面白かったです。
ノースロップ・グラマンのマンタレイUSVは、対潜戦に大変革をもたらす可能性がある
ロシア軍がウクライナに侵攻しわずか2年足らずの2024年2月3日、ロシア海軍はロシア北部のセベロドヴィンスクにあるセヴマシュ造船所から5隻目の近代化型ボレイA級原子力弾道ミサイル潜水艦をロールアウトした。この新型潜水艦は、ロシア初のポンプジェット推進を採用し、従来のロシアの潜水艦よりかなりステルス性が高いとされる。ロシアのメディアは、この新型潜水艦はロシアの最新の原子力潜水艦アクラ級よりも5倍静かで、アメリカのヴァージニア級攻撃型潜水艦より2倍静かだと主張している。
ウクライナにおけるロシアの軍事的苦境にもかかわらず、ロシアが強力な核攻撃能力の維持と拡張に多大な投資を行っていることは明らかだ。
しかし、ロシアの海底艦隊は間もなく新たな脅威に直面するかもしれない...潜水艦よりも深い場所に潜み、検出可能な電磁放射をほとんど出さずに冬眠し、急速に息を吹き返し、エキゾチックな捕食者のように海中を急上昇することができる。
ノースロップ・グラマンは4月8日、新型深海無人偵察機「マンタ・レイ」試作機を正式に発表した。同社によると、この新型海中ドローンは、人間のサポートを最小限に抑えつつ、長距離長時間の自律運用を行う設計で、各種の戦闘作戦に適しているという。
ノースロップ・グラマンは、新型無人機マンタ・レイを次のように説明している：「新型UUVであり、長時間、長距離、ペイロード可能な海中任務を、人間の後方支援を必要とせずに遂行する超大型水中グライダーである」。
マンタ・レイの詳細と、その意図する能力の全容はまだ少ないが、国防高等研究計画局（DARPA）がこれまでに発表した契約文書や発表から、その目標についていくつかの情報を得ることができる。
マンタへの海底の道
Northrop Grumman’s Manta Ray submersible.
2020年3月、DARPAはロッキード・マーティン、ノースロップ・グラマン、ナヴァテックの各社と開発契約を結び、DARPAマンタ・レイ・プログラム・マネージャーのカイル・ウォーナー博士が "自律型水中航行体"と表現する"自力で行動し、エナジーを採取し、与えられたミッションを遂行する"コンセプトを成熟させた。2021年12月までに、候補はノースロップ・グラマンとナバテック（現パックマー・テクノロジーズ）に絞られ、それぞれフルスケールの技術実証機建造のためフェーズ2契約が結ばれた。
2023年9月、パックマー・テクノロジーズのサブスケール・プロトタイプは「スプラッシュ・テスト」を開始した。そして今回、ノースロップ・グラマンは、実物大技術実証機を発表した。同社によれば、遠征配備の輸送はモジュール式で容易で、海底に固定し、電力を蓄え長時間冬眠する能力を備えている。
ノースロップ・グラマンのマンタ・レイのデザインは、その名の由来である魚に似ており、同様の「シーグライダー」形状を採用している。
ウォーナー博士執筆によるマンタ・レイ・プログラムの説明書によると、この取り組みの原動力は、後方支援を必要とせず、長時間活動できる深海ドローンを実戦投入することだった。この文言には明記されていないが、この努力は、長時間の深海作戦と、これらの役割を最小限の支援要件でドローンに引き継ぐことによる戦力増強効果の両方を優先しているようだ。
「成功すれば、この新しいクラスのUUVは、戦闘指揮官に、一度配備されれば有人船や港から独立することで、現在の作戦を中断させることなく、能力を増幅させることができるだろう」とウォーナー博士は書いている。
極限深度での長時間作戦
DARPA文書では、ドローンの物流要件を最小化するために、新しいエナジー管理、さらには深海環境で使用するためのエナジーハーベスティング技術、あるいはエナジー消費を最小化する独創的な新しい方法、さらには環境を利用してエナジー貯蔵を補う方法、さらには推進から脅威の検知、さらにはそれ以上に至るまで、電力要件を最小化する設計の多種多様な新しいオンボードシステムを求めている。第4の企業であるメトロンもまた、そのような技術を成熟させるために契約している。
マンタ・レイ・プログラムにはもうひとつの明白な要素がある。海軍や民間の潜水艇では不可能な、あるいは経済的に実現不可能な大深度で活動することだ。
2022年10月、DARPAのポッドキャスト「Voices from DARPA」でウォーナー博士は、「水中ビークルを目指す主な原動力は、人間や多くの人間のシステムが行けない深度へ到達する能力です」と説明した。
DARPAがマンタ・レイという名前を選んだのは、軍用潜水艦で一般的な魚雷のようなデザインから脱却し、その代わりに海中生物の効率的な形状-大きくてエキゾチックなマンタのような魚-を取り入れた全く新しい潜水艇技術を実用化するプログラムの目的を強調するためだと、ウォーナー博士は続けた。ノースロップ・グラマンは潜水艇の設計でこのアイデアを心に刻んだようだ。
マンタは環境から電力を採取する
マンタ・レイが提供できる価値を理解するには、まず現在の深海潜水艇技術の限界を認識することが重要だ。現行の無人潜水艇（UUV）のほとんどは、電力とサポートのため水上船舶に直接つながれている。そして、そうでない少数の潜水艇は、システムが通常数時間、極端なケースでも数日しか作動しないため、（通常は地上の乗組員付き船舶という形で）サポートを近くに置く必要がある。
「つまり、ホスト船で追いかけ回すか、高価で時間もかかり、人間が上にいなければならない--そして世話や補給など、付随するあらゆることを提供しなければならない--か、あるいは海中で耐久性を延ばす方法を見つけるかだ」とウォーナー博士は説明した。「軍事的実用性の観点から、このプロジェクトの一部は、人間の負担を軽減することなのです」。
今日、UUVにとって最も制限的な要素は、電力貯蔵である。大型の潜水艇は、搭載される制御システム、センサー・スイート、潜在的なペイロードを考慮する前に、推進力だけでも大量の電力を必要とする。マンタ・レイの重要な焦点は、必要な電力が非常に少ないシステムを設計すること以上に、潜水艇の動作環境から電力を引き出す方法を見つけることである。
サンディア国立研究所の研究開発機械エンジニアで、波力エナジー変換、つまり海流や河川の流れから電気エナジーを得ることを専門とするケリー・ルールは、「海洋資源で興味深いことのひとつは、それらが持続的であるということです」と説明する。マンタ・レイの取り組みでアドバイザーを務めるルーアールによれば、海流を利用する以外にも、海中発電にはいくつかの可能性がある。
REDは、正極と負極を交互に交換するパーマネント選択膜のスタックを使用し、膜と膜の間のコンパートメントを淡水と海水で交互に満たす。海水の塩分濃度の違いによって膜に電圧が発生し、その電圧を捕捉して電力に変換する。
ノースロップ・グラマンが再生可能エナジー企業シートレックと提携して検討したもうひとつの潜在的な解決策は、ミッション・アンリミテッド無人潜水機（UUV）ステーションである。このステーションでは、海の「熱勾配」、つまり暖流と寒流の混合の力を利用して電気エナジーを生み出す「熱エナジーポッド」を別に配備する必要がある。事実上、マンタ・レイのようなUUVはサーマル・エナジー・ポッドをガソリンスタンドのように利用することができ、搭載燃料が不足した場合はいつでも補給に戻ることができる。
通信問題の克服
マンタ・レイとサーマル・エナジー・ポッド間の絶縁コネクタは、陸上のコマンド・エレメントへのデータ転送にも対応できる。アップロードされたデータは、ノースロップ社が "データバブル "と呼ぶ小型デバイスに転送され、エナジーポッドから配備される。
マンタ・レイ・プログラムのチーフ・エンジニアであるブライアン・セオバードは、「ステーションから放出されると、地表に浮かび上がり、RF衛星通信アンテナで陸上や衛星、艦船にデータを送信し始める」と説明した。
セオバードは、「これは、乗組員、非乗組員を問わず、深海プラットフォームで直面する最大の課題である通信を解決するのに役立つだろう」と述べた。
地表または地上で活動する軍事プラットフォームは無線通信に大きく依存しているが、電波は海水を透過することができない。そのため、アメリカの核弾道ミサイル潜水艦は、世界5カ所に設置された巨大なアンテナ群を経由して中継される超低周波（VLF）通信に依存している。これらの基地が敵の攻撃で破壊された場合、特別装備のTACAMO（Take Charge and Move Out）航空機の一団が、長さ5マイルのアンテナを展開し、海上の円を描くように重なり合いながら飛行し、テキストメッセージのようなものを水中の潜水艦に送信する。
マンタ・レイはVLF通信も装備しているかもしれないが、この種の通信には固有の制限があるため、サーマル・エナジー・ポッドから放出される「データ・バブル」は、一定間隔で標準的な通信を行う簡単な手段となりうる。
これはまた、長時間のミッションを想定した、無人潜水艦が、上空と交流をほとんど行わずに、ほぼ自律的に活動できる必要があることを意味する。そのため、マンタ・レイは、自律制御を採用する必要がある。
海上防衛に戦略的インパクトを与えるためマンタ・レイが克服すべき課題は、電力生産だけではない。腐食防止、海中障害物回避、そしてこのような過酷な環境での長期運用に必要となる極めて高い信頼性を生むソリューションも開発する必要がある。
マンタレイがASWに大きな弾みをつける可能性
マンタ・レイの軍事的・科学的応用の可能性はいくつかあるが、戦略的に貴重なのは、敵の核兵器搭載潜水艦に対抗することかもしれない。
ロシアの海中能力は依然として世界最高水準で、アメリカの安全保障にとって強力な脅威だ。現在ロシアは、5隻のデルタIV潜水艦と8隻のボレイ級潜水艦を含む、核弾道ミサイル潜水艦を運用している。ロシア制裁に基づく経済的苦境にもかかわらず、さらに3隻の近代化されたボレイA級艦の建造が続けられている。ロシアのステイタス6海洋多目的システムは、別名ポセイドンまたはカニヨンとも呼ばれ、54ノット（衝撃的な時速62マイル）という高速で5,400海里（6,200マイル）もの距離を移動するように設計された高速核魚雷である。
当初のロシアの主張では、ステータス6には50メガトンという巨大な核弾頭を搭載できるとされていたが、その後、より現実的な2メガトンに修正された。とはいえ、2メガトンの爆風は広島に投下された原爆の約100倍に相当する。このような爆発によって高波が発生するかどうかについては議論が残っており、最近の分析ではこの脅威の可能性はほとんど無視されている。しかし、アメリカの港湾内でそのような爆発が起これば、壊滅的な打撃を受けるだろう。
この脅威は、多くの人が思っている以上に強力だ。2017年、ロシアの軍事ドキュメンタリーシリーズは、長距離巡航ミサイルで武装したロシアのシュチュカB級潜水艦の艦隊が、米海軍の施設があるアメリカの港のすぐ外側に待機する命令を受け派遣されたと主張した。ロシア海軍は、アメリカの領海外（12カイリ沖まで延長）で、探知されずに作戦を成功させたと主張した。
アメリカはロシアの主張に対し公式に反論しなかった。もし米国防総省がロシアの主張を虚偽として却下していたら、ロシアの情報作戦は、アメリカが彼らの存在を探知できなかったことを暗黙のうちに確認したと喧伝しただろう。もし米海軍が本当にロシア潜水艦の存在を探知し、追跡していたのなら、そのことを明らかにすることで、米国がどのような探知能力を持っているのかがわかってしまうかもしれない。
しかし、この主張の真偽にかかわらず、米海軍はこの脅威を深刻に受け止めた。ロシア当局者がこの主張を行った直後、リチャード・V・スペンサー海軍長官は、米国が北大西洋を拠点とする第2艦隊をロシアの新たな脅威に対抗するために再編成すると発表した。
この決定は、その2年前に当時のジェームズ・フォッゴー3世欧州海軍司令官が発表した意見と呼応するものだった。
「ロシア潜水艦は大西洋を徘徊し、われわれの防衛力を試し、われわれの海上指揮に立ち向かい、複雑な水中の戦闘空間を準備し、将来の紛争で優位に立とうとしている。「ロシアの行動と能力は、憂慮すべき対立的な方法で増大しているだけでなく、その国家安全保障政策は、米国とNATOの同盟国やパートナーに挑戦することを目的としている」。
それ以来、米国は新しい形態の潜水艦探知への投資を更新している。2019年に始まったPersistent Aquatic Living Sensors（PALS）プログラム含む新しい取り組みでは、海岸近くの自然や "改変された"水生アザラシを追跡し、その行動を利用して侵入する潜水艦の存在を特定することを目指している。対潜水艦戦（ASW）連続軌跡無人船（ACTUV）のように、半自律的に潜水艦を狩る水上艦の実戦配備を目指す他の取り組みも進行中であったが、新たな関心と投資の対象となった。
ノースロップ・グラマンのマンタ・レイは、アメリカのASW兵器庫に新たに加わる非常に強力な兵器となる可能性がある。さまざまな検知方法のいずれかで潜水艦の活動が確認されれば、水上水中双方のプラットフォームによる自動応答が即座に実行され、アメリカや同盟国の港に潜水艦（または核魚雷）を潜入させることがこれまで以上に難しくなる。
DARPAの最近の声明によれば、DARPAは開発中の他のマンタ・レイプラットフォームの成熟を継続するとある。
プログラム・マネージャーのウォーナー博士は声明の中で、「Manta Rayのパフォーマーは、UUVの耐久性に関する幅広い課題を解決するために、それぞれユニークなアプローチを取っている。私にとって、これは明確な "1つのサイズ "の解決策がない複雑な問題に取り組んでいることを示しています」と述べた。
Northrop Grumman's Manta Ray submarine could be a boon for anti-submarine warfare | Sandboxx
BY ALEX HOLLINGS
APRIL 22, 2024
