冷酷なベールに包まれた
雨の中、闇に紛れて、数人の海軍特殊部隊員が船から小さなゴムボートに降り立った。近くの港までモーターボートで移動し、エンジンをアイドリングさせ、3つの魚雷型の物体をゆっくりと水中に沈めた。任務は？水陸両用作戦の永遠の敵、海底機雷の発見だ。しかし今夜、海軍は普段ならこの任務を専門に訓練されたイルカや人間のダイバーが担う代わりに、ロボットに頼っている。
このシーンは最近、サンディエゴ、シアトル、ハワイ、そして地中海で何度も再現されている。これはテストシナリオであり、本番に向けたリハーサルのようなものだ。海軍の専門家たちは、自律型水中機（AUV）と呼ばれる新型のスマートな無人潜水艦が近いうちに敵地の港湾に投入されるかどうかについては明言を避けている（これは機密事項だ）。しかし、彼らはAUVの性能に深い満足感を示している。
米海軍は「大きいほど良い」という信念に基づき優位性を築いてきたが、戦争の本質は変化しつつある。USSコール以降の時代において、最も堅固な力を持つ艦艇でさえ、手漕ぎボートに乗った数人の兵士に脆くなっているのは明らかだ。湾岸戦争初期、トリポリとプリンストンの軍艦は機雷によって爆破された。機雷は数千ドルの費用がかかり、数百万ドルの損害をもたらした。上陸不能となった海兵隊員は、空輸で救援された。機雷や巡航ミサイル、弾道ミサイルといった容易に入手できる技術のおかげで、今日では、どんなに技術的に劣勢な国であっても、米軍を海岸線から効果的に排除することができる。軍事用語では、この問題は「広域拒否」と呼ばれている。
海軍がより機敏性を高める一つの方法は、無人潜水艦の導入です。無人潜水艦は過去10年間で大学の研究室で開発が進み、小規模なスピンオフ企業によって商業化されています（2月の「深海を駆けるロボット」参照）。しかし、海軍は初期のAUV開発に資金を提供したものの、多くの大規模官僚機構と同様に、新技術を長期計画に組み込むのが遅れていました。2000年4月、海軍委員会は、ロボット潜水艦技術は世界市場で入手可能であり、海軍が対応しなければ遅れをとるだろうと警告しました。委員会の報告書は、将来のAUV艦隊に求められる4つの「特徴的な能力」、すなわち偵察、海中捜索・調査、通信・航行、対潜水艦戦を概説し、海軍はそれ以来AUVの研究開発を強化してきました。
これらの装置の開発は容易ではありません。海軍特殊部隊SEALsが機雷探知試験に使用したようなAUVは既に運用されていますが、その能力は軍事計画者が最終的に想定するレベルには程遠いものです。AUVが潜在的な役割を果たすには、より優れたセンサー、信号処理、エネルギー源、そして航行方法の開発が不可欠です。
無人潜水艦の運用は、遠隔操縦のプレデターのような無人航空機の飛行よりもはるかに困難です。プレデターは昨年、アフガニスタンで出撃を成功させました。そして、問題は自律性だけではありません。「水中ではすべてが不利に働きます」と、サンディエゴにある宇宙海軍戦闘システムセンター（SPAWAR）の海洋システム部門で長年AUVを推進してきたロバート・ワーンリ氏は言います。海中では、視界は空中よりもはるかに悪くなります。海流によって機体は予定の航路から外されてしまいます。塩水は機体を腐食させます。無線信号やGPSは深海を透過しないため、航行と通信は特に困難になります。
しかし、AUVが約束する軍事的利益は、その努力を正当化するだけの価値があることはほぼ間違いない。AUVは完全に水没した状態で活動するためほぼ検知不可能で、音響・磁気特性も低いため、敵軍に気付かれることなく偵察や侵略準備のために先遣することができる。AUVは小型で、ほぼあらゆる船舶、潜水艦、航空機から発射可能で、中にはフェデックスで輸送できるほど軽量なものもある。そのため、従来の船舶では水深が浅すぎる場所でも任務を遂行できる。比較的安価に製造できるため、危険な状況や不都合な状況でも回収する必要がない。AUVは「戦力増強装置」として機能し、プログラム可能なタスクを処理し、有人艦艇をより複雑なタスクに割り当て可能にする。また、最もリスクの高い任務に投入して、水兵や海兵隊員を危険から守ることも可能だ。
海軍は現在、AUVを主に機雷掃討機として開発している。しかし長期的には、機雷原から人間を排除する以上の役割を担うことが期待されている。AUVは海流や海底の地形を測量し、有人潜水艦や船舶の安全な航行を支援する。敵国の海岸線に秘密裏に派遣され、敵の行動を監視し、衛星経由で報告する。また、ビーコンとして機能し、他の水中機器がGPS信号を求めて浮上することなく方位を維持することを可能にする。さらに、敵潜水艦が近くにいるかどうかを判定し、追跡し、必要に応じて爆破する。「AUVは海軍システムの到達範囲を拡大します」と、バージニア州アーリントンにある海軍研究局の海洋工学・海洋システムプログラムの責任者、トム・スワン氏は述べている。「AUVのおかげで、暴力的な行動に関与する人間がごく少数になる時代が来るかもしれません。」
今日：地雷探し
今日の海軍は外洋部隊であり、その強みは浅瀬ではなく深海にある。しかし、外洋での戦闘にも備えている。ペルシャ湾の海域の74%は水深180フィート（約55メートル）より浅い。そして海軍が「極浅海」と呼ぶ水深約12メートルから波が砕け始める3メートル（約10フィート）までの海域では、機雷が特に深刻な脅威となる。艦艇や有人潜水艦が進入できないこの海域では、海軍は伝統的にイルカに機雷の発見と標識を頼りにし、ダイバーに近くに爆雷を設置して爆発前に泳ぎ去ってもらうという手段を講じている。この作業は非常に時間がかかり、危険を伴う。
だからこそ、軍の計画担当者は、代わりに AUV のチームを送り込みたがるのだ。ネイビーシールズのテストに使用された AUV は、水中に投下される前にプログラムされている。各車両は港湾の個別の部分に専念し、一連の並行走行でその部分をカバーする。この戦術は「草刈り」と呼ばれる。ソナーで各方向に 150 フィートをスキャンし、ロボット潜水艦はすべての機雷のような物体の位置を記録する。自分の位置を把握するため、海軍があらかじめ決められた場所に水中に投下した 2 つのトランスポンダーに信号を継続的に送信する (潜水艦はトランスポンダーの位置を認識するようにプログラムされているため、信号が跳ね返るまでの時間を評価することで、自分の位置を突き止める)。数時間後、ロボット潜水艦は港湾全体をカバーすると、回収のために指定された場所に集合する。
この作戦で使用されたAUVは、Remus（遠隔環境監視ユニットシステム）です。これは元々、1994年にウッズホール海洋研究所で非軍事調査用に開発されました。現在、同研究所の商業子会社であるHydroid社が、軍事用途向けの特別バージョンを製造しています。
レムスは全長63インチ（約153cm）、直径7.5インチ（約19cm）です。最大22時間潜航でき、水深10フィート（約3m）から40フィート（約12m）の潜航に特化しているため、メキシコ湾の浅瀬での潜航に最適です。海軍は複数のレムスを「スカルピン」と呼ばれるシステムで運用しています。各レムスは、フェデックスの迅速な商用配送における最大重量である150ポンド（約64kg）弱の金属製ケースに収納できます。スカルピンの操縦士は、ほとんどのカメラクルーよりも軽量です。現時点では、スカルピンシステムは機雷探知のみを目的として設計されており、爆発時の対応は人間のダイバーが行います。
マサチューセッツ州ケンブリッジのブルーフィン・ロボティクス社が海軍向けに開発中の戦闘空間準備AUV（BPAUV）は、水深40フィートから数百フィートの次の深度域で活動する。全長10フィート、直径21インチ、重量約500ポンドのBPAUVは、決して小型ではない。しかし、ブルーフィン社の最高技術責任者であるスコット・ウィルコックス氏によると、より小型で扱いやすいバージョンを開発中だという。BPAUVとレムスはどちらも、海底または海底に埋設された機雷を捜索するために、サイドスキャン式ソナー装置を使用する。機体側面のトランスデューサーから、扇状に150フィートまで広がる細い音波ビームが発射される。
バージニア州ホワイトマーシュにあるマリン・ソニック・テクノロジー社のダグ・ブラハ氏によると、沿岸海域は濁っていることが多いため、音響センサーが最も効果的だという。同社はレムスのサイドスキャンソナーを製造している。「煙の充満した部屋に入ると、向こう側にいる人の姿は見えないかもしれません」とブラハ氏は言う。「しかし、相手の声が聞こえることは間違いありません。」
浅瀬は濁っているだけではなく、世界のほとんどの海岸線に打ち寄せる人間の残骸で詰まっている。「車、ガラクタ、古い冷蔵庫など人間の残骸でいっぱいの、こうした乱雑な場所で機雷を見つけるのが大きな課題です」とワシントンD.C.にある海軍沿岸機雷戦プログラム執行オフィスのプログラムマネージャー、ロブ・シモンズ氏は言う。AUVが機雷と温水器を区別できるように、海軍はより高解像度の音響画像を提供するより強力なソナーを開発している。また、AUV用に検討されているものには、磁気勾配計（金属物体によって引き起こされる局所的な磁場の変化を内部磁石を使用して検出するセンサー）や、粗悪な機雷から浸出する爆発性物質を検出する化学センサーがある。
機雷は深海でも危険をもたらします。通常、この種の機雷は海底に係留されたケーブルに接続され、水面近くを浮遊しています。現在、機雷探知はイルカやダイバーではなく、水中ソナースレッドを曳航する船舶やヘリコプターによって行われています。しかし、どちらのシステムも理想的ではありません。船舶は機雷が敷設された海域を航行することで自らを危険にさらし、ヘリコプターは水面上を低速で飛行するため、敵の砲兵にとって格好の標的となります。海軍は将来、AUVがこの任務を担うようになることを期待しています。探査対象海域は広大であるため、この種のAUVは長時間の航行が必要となるでしょう。
全長28フィート（約8.5メートル）のシーホースは、外洋掃海用に特別に設計され、今年稼働開始予定です。バッテリー駆動で最大72時間、300海里（約480キロメートル）を航行できます。水深100フィート（約30メートル）から1,000フィート（約36メートル）で活動するシーホースは現在稼働中ですが、海軍は2004年までに新たな外洋AUVの開発に取り組んでいます。ボーイング社が現在開発中の長期機雷偵察システム（LMRS）は、全長20フィート（約6メートル）、直径21インチ（約53センチ）の2機の機体で構成され、魚雷発射管から発射・回収されます。LMRSは、映画映写機のように音波を発射する前方監視ソナーを用いて浮遊機雷を発見し、哨戒中に機雷やその他の障害物を回避します。各 LMRS 車両は一度に数日間出航し、潜水艦から 100 海里以内の範囲を 1 日あたり 50 平方マイルの範囲で地図作成します。
AUV は「付加価値」デバイスであり、海軍の総労働力を増やすため、軍がより積極的に活動することを可能にする。軍事用語で言えば、AUV は「戦場の準備」を強化する。潜在的紛争地域の海底地図を作成するために AUV を派遣し、敵国に自国の海岸が関心の対象であることを警告することなく、機雷、危険な海流、理想的な着陸ルートを事前に特定することができる。「戦争が勃発する前に必要な地図作成ができればよいのですが」とミシシッピ州のステニス宇宙センターにある海軍海洋局の海洋学者、マーサ・ヘッドは語る。現在、この準備作業は大型海洋調査船によって行われており、費用がかかり、人手が多く、ステルス性も低い。スウィーンによると、この作業を、敵国の海岸に目立たずに近づくことができる小型の無人の使い捨て車両に移行すれば、効率が少なくとも 1 桁向上するだろうという。
明日：地雷の爆発など
機雷探知の目的は、アクセスルートを見つけることです。これは、船舶が港湾に入港するためのルートと、特殊部隊が海岸に上陸するためのルートの両方です。機雷の設置場所を特定するだけでなく、設置されていない場所も特定する必要があります。多くの場合、最善の戦略は脅威に立ち向かうのではなく、迂回することです。しかし、機雷が戦略的な場所に敷設されている場合は、除去する必要があり、通常、最良の方法は爆破することです。
機雷と思われる物体を発見できるAUVの開発は一つの目標です。海軍はまさにその目標に取り組んでいます。しかし、物体が機雷であり、数百万ドルの海洋調査機器ではないかどうかを判断でき、必要に応じて破壊できるAUVの開発は、はるかに複雑です。海軍が最終的に目指しているのは、まさにその目標です。
軍事計画担当者が将来機雷を破壊できると考えている乗り物の一つが、フロリダ州パナマシティにある海軍沿岸システムステーションで開発中の珍しいAUV、サーフゾーン・クローラーです。小型で四角く、戦車のようなこの乗り物は、高さが30センチにも満たず、岩だらけの海域でも移動できるよう幅広の履帯を備えています。クローラーは遊泳型AUVほど海流の影響を受けないため、近距離での機雷探知に最適です。しかし、実用化には程遠い状況です。「いざという時、ロボットを水中に投入すると、泥にはまってしまうこともあります」と、沿岸システムステーションのエンジニア、チャック・バーンスタイン氏は言います。
もう一つの問題は、機雷の爆破に使用されるAUVが爆発で破壊される可能性が高いことです。ヴェルンリ氏は、機雷1つを破壊するごとにレムスなどの機体を1機犠牲にするのは理にかなっていると考えています。「10万ドルで機雷を1機破壊できるなら、それだけの価値があります」。しかし、これまで海軍は失いたくない複雑な有人機を建造することに慣れていたため、使い捨て機体を作るという考えは、ある種のパラダイムシフトを表しています。そして、AUVがより高度になり、新しい種類のセンサーや通信システムを搭載するようになるにつれて、この考え方は問題になります。AUVの装備が増えるほどコストは高くなり、特攻作戦には適さなくなります。シモンズ氏の経験則は、「失う余裕がないなら、水中に投入してはいけない」です。
この問題の解決策の一つは、「協調的自律性」と呼ばれる概念です。例えば機雷掃海作戦では、高性能AUVから、標的の機雷の近くに自ら設置し、爆破命令を待つことができる、より安価で原始的な機械を放出することが可能です。「任務は遂行できますが、各機体がそれほどスマートである必要はありません」とバーンスタイン氏は言います。
こうした協力体制において、通信は重要な要素となる。ウィルコックス氏によると、ブルーフィンはBPAUVを海底サーバーとして機能させるよう装備し、船舶から新しいミッションプランを受信し、それを海中のAUVに中継する能力を持たせている。BPAUVは近距離音響で潜航中のAUVと通信するが、ミッションクリティカルな情報の送受信が必要な場合は、海面直上で電波を送信する新しい長波長アンテナを使用する。この機能により、BPAUVは最大60海里離れた船舶と静かに通信できるようになる。
経済性を高めるもう一つの方法は、複数の特殊機を揃えるのではなく、多様な機能を備えたモジュール式のAUVを開発することです。SPAWARのエンジニアたちは、ミッションに応じて再構成可能なAUVを設計しています。目標は、潜水艦の魚雷発射管から発進・回収できる、通信から偵察まであらゆる用途に対応できる、多用途で長距離航行が可能な機体です。潜水艦の運用者が敵地の海岸線付近で無線信号を監視したい場合、「アンテナを装備して受信し、情報を収集した後、安全な深海に戻って情報を利用する関係者に情報を提供します」とSPAWARのエンジニア、バーバラ・フレッチャー氏は述べています。搭載物を変更すれば、機体で機雷の無力化や敵潜水艦の追跡を行うこともできます。この次世代AUVの試作型は、2009年に艦隊に加わる予定です。
次のステップ：技術的なハードル
ロボット潜水艦にとって、おそらく最も難しいのは自律性だろう。AUV は、潜在的な脅威を回避し、入ってくる情報を評価し、ミッションの優先順位を調整する必要がある。これらすべてを人間が直接介入することなく行う必要がある。これらすべてを実現するためには、センサー (ソナー、磁気、光学) を改良し、AUV がさらに遠距離で高解像度の画像を収集できるようにする必要がある。それを可能にする技術の 1 つが合成開口ソナーだ。これは、レーダーで使用される技術を水中用に応用したものだ。海底の特定の点に対して、サイドスキャンソナーは 1 回の音波を発信して受信するが、合成開口ソナーは、車両が移動しながら同じ点に何度も音波を照射する。実質的に、これによりソナーの開口が 12 インチから 100 ヤードに広がる。バージニア州アーリントンの Dynamics Technology のエンソン チャン氏は、この新技術により、財布大の物体を 1 キロメートル離れた場所から見分けられるようになると述べている。
もう一つの改善が必要な分野は、推進力となるエネルギーです。現在、レムスのような小型AUVは最大22時間、シーホースのような大型AUVは最大72時間稼働できますが、軍事計画担当者は、より長時間自力で航行できる車両を必要としています。小型AUV用のバッテリー、そして大型AUV用の燃料電池などの電源を開発することが鍵となります。現在のシステムがいかに原始的であるかを示す例として、シーホースは懐中電灯などに使われるアルカリ単1電池9,216個で稼働しています。ヘッド氏によると、現時点ではこれが最も効率的な方法だそうです。単1電池は、現在利用可能な充電式電池よりもエネルギー密度が高いからです。
理想の世界では、海軍の科学者たちはもっと多くのことを成し遂げたいと考えている。彼らは、サケのように水質の化学変化に敏感なAUVや、タコが波打つ皮膚で移動するのと同じように推進力のあるポリマースキンを備えたAUVを開発したいと考えている。そして、AUVのソナーをイルカのソナーに近づけたいと考えている。イルカの広帯域音響送信周波数は30ヘルツから10万ヘルツの範囲だ。「イルカはアルミニウム製シリンダーの壁の厚さがわずか0.2ミリメートルしか違わなくても検知できる。これは素晴らしいことだ」と、SPAWARのバイオソナープログラムを率いるパトリック・ムーア氏は言う。
未来：ロボット戦闘機
海軍が描く未来の戦争において、おそらく最も未来的な要素と言えるのが、丸みを帯びたデルタ形状から「マンタ」と呼ばれる潜水艦だ。ロードアイランド州ニューポートにある海軍潜水戦センター部門で、マンタの母艦は新型潜水艦で、船体は巨大な金属製のサメのような「スマートスキン」で覆われ、武装は船体外部に搭載される。全長100フィート（約30メートル）のマンタが数隻、この新型潜水艦の船体凹部に流線型に収められる。連結されている間は、大型潜水艦と一体となる。しかし、進水後は母艦と音響的に連結され、潜水艦が航行できない峡谷や浅瀬にも航行可能となる。
沖合に停泊中の母潜水艦は、巨大なAUVを展開し、偵察哨戒や沿岸調査、主力部隊の防衛哨戒、そして潜水艦のあらゆる兵器を用いた敵艦や沿岸施設への襲撃を行う。しかし、マンタ自体が母艦となる。ステルス性の高いマトリョーシカ人形のように、マンタは自ら小型AUVと無人航空機ドローンの群れを発進させる。そしておそらく、これらの小型ロボットもまた、さらに小型のAUVの群れを発進させることができるだろう。
この目標達成に向けて、ニューポートのエンジニアたちは3分の1スケールのマンタ試験機を開発しました。やや大型化したコンコルドのような形状のこの8トンの船は、最高速度10ノット、深度800フィート（約240メートル）まで潜航でき、様々なペイロードを搭載できます。この船は1999年にナラガンセット湾で海上試験を開始し、以来、小型AUVの展開や通信といった能力を実証してきました。湾内を進むマンタ試験機は、ネス湖の怪物を彷彿とさせますが、海中戦士にとっては、むしろ未来の姿と言えるでしょう。
カール・ポージーはバージニア州アレクサンドリアを拠点とする作家です。
