航空宇宙エンジニアのデイビッド・グラハムと3人の同僚には締め切りが迫っていた。そして、小さな茶色のカメがそれを危険にさらしていた。昨年8月のある朝、モハーベ砂漠から太陽が昇る数時間後、ノースロップ・グラマンF-5E戦闘機2機が地平線を駆け抜けていくはずだった。ハーパー・ドライ湖の上空3万フィートを時速920マイル（約1440キロメートル）で飛行する2機は、長いソニックブーム（超音速飛行特有の音響特性）を尾を引いている。通常、このソニックブームによって陸上での高速飛行は不可能になるのだ。
ノースロップ・グラマンが率いる研究チームの全メンバーで構成されるエンジニアたちは、これらの衝撃音を著しく目立たなくすることに取り組んでおり、2 つの衝撃音は互いに異なるだろうと予想していた。その違いは、超音速衝撃波を緩和することを目的とした 30 年前の理論が、実際の乱気流と泡沫大気で機能するかどうかを調べるために耳を澄ませても聞き取れないほどわずかだが、SUV の後部にある計器で検出できるほど大きいものだった。
しかし、湖底に積み込まれた荷物をぎっしり詰め込んだこのSUVは、砂漠ガメが爬虫類のような尻をどかすまでどこにも行けなかった。土地管理局の指示は厳格だった。絶滅危惧種であるこの動物を驚かせると命を脅かす可能性がある。夜明け前の時間帯は、オスの砂漠ガメが水、餌、そしてメスの仲間を求めて動き回る時間だ。これは大変な仕事であることは、どのカメも知っている。そして、オスは時には休息を必要とするのだ。この獣がよちよちと歩き出すまで、15分もかかった。
ついに湖底に到着すると、NASAの調査官エド・ヘーリングが、自ら設計した超高感度ブレル＆ケアー4193マイクロフォンを内蔵した携帯型計器群を、幅約4キロメートルに配列する作業監督を行った。はるか北の方角では、ノースロップのテストパイロット、ロイ・マーティンが愛機のF-5Eを機体に並べていた。グラハムがウェルコ・ガシックによる1956年の優雅な設計をほとんど認識できないほどに改造した機体だった。マーティンが操縦桿を前方に押し込むと、ペリカンのような機首を持つF-5Eは浅い急降下で速度を上げ始め、音速の壁を突破して加速を開始した。
機体を正確に方向づけるのは容易ではなかった。グラハム・ヘーリング・アンド・ワイル研究所のブーム専門家、ケン・プロトキンは、8月の遅い時間帯には砂漠の底から上昇気流が上昇し、大気が乱れるため、試験飛行に夜明けを選んだ。選ばれたコースは、昇る太陽がマーティンの顔の真正面に迫ることになる。マーティンは計器に目を細め、試験速度をマッハ1.36、音速より36%速い速度に設定し、ロックした。
ソニックブームの円錐はマーティン機の何マイルも後方に広がり、圧力波がヘーリング機のレーダーを横切った頃には、ヘーリング機は減速し、2回目の飛行の可能性を探っていた。その後方を45秒遅れで、ネバダ州ファロン海軍航空基地所属の標準型F-5Eが続いていた。プロトキンは、2機の爆風の間隔が30秒以上2分以内であれば、2機の爆風の比較は公平になるだろうと考えていた。
2回目の爆発音は、いつもの迫力で湖底に到達した。轟音のような二重の衝撃音（1回目は機体前方、もう1回目は機体後方）は数マイル先まで聞こえ、データは完全だった。「確かに違いが分かりました」とグラハムは回想する。しかし、それは異論の余地があるかもしれない。それぞれの爆発音の2つの衝撃波の間隔は10分の1秒未満で、チームは改造された機体の後半の爆発音を改変しようとさえしていなかった。しかし、数瞬のうちにエンジニアたちは車のトランクに置かれたノートパソコンで2つの爆発音を確認していた。青い線は改造されたF-5Eの圧力波、赤い線は海軍戦闘機を表していた。
まさに予測通りの結果だった。出席者の中で誰よりも長くブーム業界に携わってきたケン・プロトキン氏が、小さな踊りを披露した。グラハム氏によると、プロトキン氏の目に涙が浮かんでいたという。プロトキン氏はニューヨーク州イサカにあるコーネル大学に電話をかけた。「うまくいったよ！」と彼は言った。返答は落ち着いたものだった。「そうだろうと思っていました」
8月にモハーベ砂漠上空で行われた試験飛行は、低ソニックブーム設計に関する重要な疑問に答えを与えました。エンジニアたちは、ソニックブームが飛行機から耳に届くまでどのように発達していくかを予測できるようになったのです。これは、低ブーム航空機の設計・製造に伴う投機的なリスクが大幅に減少することを意味します。数年以内に、低ブームXプレーンは超音速ビジネスジェット機への道を開く可能性があります。調査では、1億ドルの価格設定であっても、そのような航空機への需要が一貫して高いことが示されており、ボーイングとガルフストリームはSBJ開発に取り組んでいることが知られています。あるいは、敵地に高速で潜入しても、鋭いソニックブームによって存在が露見しない静かな超音速爆撃機への道も開かれるかもしれません。ほとんどの観測者が実現不可能とみなしていた性能を持つ飛行機を飛ばしてきた長い歴史を持つロッキード・マーティン社は、コードロックされた金庫で開発中で身元不明のスポンサーの資金提供を受けている、実用可能な超音速ビジネスジェット機をすでに製造できる可能性があるという兆候さえある。
しかし、依然として大きな障害が残っています。例えば、離着陸時の騒音を許容できるレベルまで下げ、課題に対応できるエンジンを製造すること、そして、確かに見苦しい外観を持つF-5E改造型機よりも見た目に許容できる静かな超音速機の設計を改良することなどです。しかし、陸上移動のための超音速飛行を可能にする上で最大の課題は、地上の人々にとってどの程度の低空飛行が適切か、その衝撃が空軍のジェット機からなのか、億万長者の特急便からなのか、誰にも分からないことです。そして、これは究極的には政治の問題であり、技術の問題ではありません。
それでも、そこに至るまでのあらゆる困難に比べれば、最後の政治的ハードルは容易な仕事かもしれない。それは、プロトキン氏がモハーベ湖の湖底から話しかけた声から始まった、30年にわたる競争だった。その声は、コーネル大学のアルバート・ジョージ氏のものだった。ジョージ氏は、ソニックブームが喫緊の課題だった1960年代後半、コーネル大学でプロトキン氏の論文指導教官だった。超音速旅客機コンコルドとそのロシア版が飛行し、ボーイング社は全長300フィート、時速1,800マイルの怪物を設計していた。しかし、これらの航空機は、破壊的なブームによって足かせになっていた。純粋な音響理論に基づいて、ジョージ氏は、ブームを鋭利な二重の衝撃から柔らかく無害な圧力波に作り変える方法を発見した。同僚のリチャード・シーバス氏（「シーバス氏がその理論を思いついたのは、その30秒後だっただろう」とプロトキン氏は言う）は、その背後に数学的構造を構築した。その結果が、シーバス・ジョージ理論となった。
研究者たちは1971年1月に理論を発表しました。2か月後、議会はボーイングの超音速輸送機の計画を却下しましたが、その後30年以上にわたって、この理論はそのまま残りました。数学は複雑で、単純な形状には有効でしたが、実用的な航空機の設計にどう応用すればいいのか誰も知りませんでした。試してみたとしても、たとえ部分的にでも正しいかどうかを知る唯一の方法は、風洞で模型をテストし、間違いを観察し、模型を修正して再度テストすることだけでした。これは長く費用のかかる作業であり、次回のテストで異なる問題が発生するのではなく、より良い結果が得られるという確かな保証はありませんでした。シーバス・ジョージの理論は「理想論です」とプロトキンは言います。「実際の航空機に取り組めば、この方法は必要なほど正確ではありません。」
1990年代初頭、より高性能なコンピュータと数値流体力学（CFD）（航空機周囲の気流をコンピュータでモデル化する技術）のおかげで、この問題の解決策が見えてきました。CFDを用いることで、風洞実験よりもはるかに迅速に設計を評価し、結果を詳細に分析し、ほぼ瞬時に修正を加えることが可能になりました。
しかし、たとえシーバス＝ジョージの理論に従って飛行機を設計できたとしても、まだ致命的な問題が残る。地上の爆発音は、飛行機の横にある爆発音と同じではないのだ。大気中を圧力波が拡大するにつれ、その形状は変化し、個々の脈動が流れて混ざり合い、地面に当たる二重の爆発音となる。シーバス＝ジョージは、適切な設計であればそのような事態は起こらないだろうが、それは超音速巡航高度のほぼ真空状態から地表レベルのより濃い空気まで滑らかに変化する理想的で安定した大気の場合だけだと言う。現実の大気はそうではなく、空気の密度は変わりやすく、大気は乱流や風のシアなどに満ちており、いかなる CFD も取り囲むには大きすぎる。多くの懐疑論者は、こうした欠陥が理論を無効にするのに十分だと考えた。
シーバス＝ジョージの理論を証明するには、飛行機を製造し、飛行させなければならないことは明らかでした。しかし、予測不可能な要因が山積しているため、完全な失敗に終わる可能性が非常に高かったのです。このジレンマを解決したと多くの人が認める研究者は、ドメニック・マグリエリです。NASAを退職して久しいマグリエリですが、ソニックブームに関する経験は他に類を見ません。「私は自分が世界の専門家だと思っています」と彼は言います。「誰よりも長生きしてきたからです」
1990年代初頭、NASAが超音速輸送機を再検討し始めたとき、マグリエリは「ブームはある程度の安定を維持できるのか、それとも飛行機から離れるにつれてN波になるのか」という重要な疑問に答える唯一の方法は飛行実証であることを認識した。1993年、マグリエリは超音速無人標的ドローンであるファイアビー2のブームを低減する改造を行う計画を提出した。資金が逼迫したため、このプログラムは中止され、NASAが同様のテストのためにロッキード SR-71 ブラックバード偵察機を改造する計画も中止された。しかし、ロッキード・マーティン社の有名なスカンクワークスでSR-71を製造した人々は、密かに低ブームの問題に新たな目を向けていた。1990年代半ば、スカンクワークスはマクドネル・ダグラス社から低ブームの専門家であるジョン・モーゲンシュテルンを雇い、当時コロラド大学ボルダー校にいたリチャード・シーバスをコンサルタントとして雇った。 1998年までに、スカンクワークスのチームは低音ブーム問題を解決したと確信し、ガルフストリームと提携して超音速ビジネスジェット機の開発に着手した。両社は、以下のような潜在顧客と交渉を行った。
ネットジェッツ。投資家ウォーレン・バフェット氏の会社は、ビジネスジェットの株式販売事業のパイオニアであり、既に数百機のジェット機を発注済みだった。低成長が実現すれば、ネットジェッツは買収に応じる構えだった。
この朗報が届いたのは、ボーイング社の悲観的な予測によりNASAの超音速輸送機が打ち切られた直後だった。
しかし、ロッキード・マーティン、ガルフストリーム、そしてその仲間たちは連邦議会で影響力を発揮し、低爆音速研究のための最初の予算が2000年2月に国防総省の予算に計上されました。国防高等研究計画局（DARPA）の静粛超音速プラットフォーム（QSP）プロジェクトは翌年に開始されました。DARPAは企業向けジェット機の製造を専門としていないため、QSPの目標は、ビジネスジェット機と長距離超音速爆撃機の両方に使用可能な、いわゆるデュアルユース技術の開発でした。そこでノースロップ・グラマンが登場しました。
外交的なエンジニアを見分ける方法があると言われている。それは、話しかける時に相手の靴を見ることだ。しかし、2000年にノースロップ・グラマンのQSPプログラムを引き継いだ、熱心で雄弁、そして洒落た服装のチャールズ・ボッカドーロ氏には、それは全く当てはまらない。ボッカドーロ氏は以前、将来の攻撃機の研究に参加し、QSPのマッハ2（約1,320mph）の速度が次世代航空機の「スイートスポット」であると結論付けていた。
静かな超音速機の魅力は、これまで以上に明らかだとボッカドーロ氏は言う。テロからミサイルに至るまでの「接近阻止」の脅威は、米軍の駐留地を戦場からより遠くへ移すことを意味する。「数百機もの短距離戦闘機を戦場に投入することはないだろう」とボッカドーロ氏は指摘する。しかし、ノースロップのB-2のような亜音速爆撃機は、遠方の基地からの飛行に時間がかかりすぎるため、迅速な対応が不可能だ。一方、超高速の極超音速機は、たとえ建造できたとしても維持管理が困難だろう。ステルス性、高度、速度を備えたマッハ2の爆撃機は、「毎日飛行できる」のだ。
ボッカドーロは時間を無駄にすることなく、イーグル・エアロノーティクスとワイル研究所を自身の QSP チームに迎え入れ、それによってマグリエリ、プロトキン、そしてマクドネル・ダグラスの高速民間輸送チームの主要メンバーだったジュリエット・ペイジに独占的にアクセスできるようになった。設計者のジム・カーズウェルは、「彼らの影響力は決定的でした」と話す。「DARPA は非常に積極的な目標を掲げていました」と彼は言う。「そして誰もが爆発音を抑える魔法のメカニズムを探していました」。研究者たちは、プラズマから超音速複葉機まであらゆるものを提案していた。「ケン、ドメニック、そして我々の社内の人々は、提案されたものの一部は物理法則に合わないか、堅牢でないということで一致していました」と、現在の QSP プログラムマネージャーであるノースロップのスティーブ・コマディナは言う。「それらの理論は飛行機の真下では機能するかもしれませんが、横では機能しません」。解決策は明らかに、シーバス・ジョージ理論のコンピューター強化版を用いて形作られつつあった。
その時点で、マグリエリはファイアビーをベースにした実証機の構想を復活させた。しかし、誰もが欠点があることを承知していた。その最大の欠点は、無人試験機は墜落しやすいということだった。航空力学者のデビッド・グラハムは別のアイデアを持っていた。ノースロップ・グラマン社製のF-5E戦闘機だ。ノースロップのテストパイロット、ロイ・マーティンがグラハムのブースの前を通りかかった時、エンジニアは彼に声をかけ、機首を大幅に改造したF-5Eを飛ばすことについてどう思うか尋ねた。マーティンが出した条件はたった2つ。前部胴体を広くしないこと（空気取り入れ口への空気の流れに影響する可能性があるため）、そして主脚ドアはそのままにしておくこと（F-5Eの胴体着陸の手順は単純明快だ。「やらない」）。
グラハムのチームはF-5Eの新しい機首の設計に16ヶ月を費やした。超音速飛行の副作用であるインレットスピル（インレットで吸い込めない空気が前方に押し出され、機首付近に衝撃波を発生させる）から、ブーム形状の変更を策定するために使用されたロッキード・マーティン、ノースロップ、ボーイングのコード間の大きな相違まで、あらゆる問題に苦戦した。チームは2002年の大半を、飛行試験にほとんど近づくことなく、ただひたすらに作業に追われた。「最終設計は24B4と名付けられました。この数字から、どれほど多くの設計を検討したかお分かりいただけると思います」とグラハムは語る。
2002年12月、DARPAはハンティントンビーチでF-5Eの改修案を検討する会議を開催した。プロトキン、マグリエリ、そしてノースロップ・グラマンのチームは、NASAとDARPAとの会合の前に一室に集まり、「『これで本当に完成するのか？』と自問自答した」とグラハムは回想する。最終的な設計は、巨大なペリカンのくちばしのような、かなり大掛かりな改修だったが、チームはこれで十分だと判断した。こうしてノースロップ・グラマンは、試験機である海軍のF-5Eの改修に着手することができた。F-5Eは7,200時間飛行し、海軍はこれを廃棄場へ送る準備が整っていた。ノースロップ・グラマンは50時間の機齢延長を確保した。
心配な問題：
F-5Eは最初の飛行試験を夏に延期した。気温が高くなると空気の乱流が激しくなり、局所的な音速が上昇するため、マッハ1.4の目標は達成不可能となるためだ。「朗報だったのは、我々の抗力予測が正しかったことだ」とマーティンは言う。「そうすればマッハ1.3に到達できる」。ゼネラル・エレクトリックは、誰もそのエンジンを使用しないという条件で、老朽化したJ85エンジンの「スロットルプッシュ」を承認した。改良された機体は信頼性が高く、簡単に飛行できることが証明された。プロトキン氏によると、シーバス・ジョージ理論に取り組んだ者でそれを疑った者は誰もいなかったという。そして、8月27日の試験が予想外の成功を収め、予測と理論がほとんど不思議なほど一致したことは、踊りを踊る価値があるほどだった。「現実世界ではあんな結果は得られないと言う人もまだいた」と彼は言う。マグリエリ氏はこう付け加える。「このテストの本質は、形状を作ることではありませんでした。形状の効果が実際の大気中、実際の距離でも持続することを証明することが目的だったのです。」
老朽化した試験機の貴重な残り時間がわずかとなったため、チームは一連の追加試験のための資金を確保し、異なる条件下でも結果が再現できるかどうかを確認した。飛行は2004年1月に行われた。気温が下がったため速度エンベロープはマッハ1.45まで上昇し、午後1時まで飛行しても良好なデータを取得することができた。天候は完璧だった。「9日連続で本当に幸運でした」とヘーリング氏は語る。F-5Eはまるで新品のホンダ車のように快調に飛行し、チームはさらに21回の飛行を記録した。
ヘーリングはセンサーを搭載したF-15を発進させ、ブームの形状を調査するとともに、米空軍テストパイロット学校からブラニックのグライダーを借用し、渦や乱気流のない地上6,000～8,000フィートの高度で計測を行った。プロトキンは「プッシュオーバー」機動を考案した。これは、航空機が旋回する際に起こり得るように、ブームを地上の特定の領域に集中させる操作である。そして、結果は再び理論と一致した。「プロトキンの歓喜のダンスを再び見ることができた」とグラハムは言う。
現在、ノースロップ・グラマンのチームは研究用航空機を収容する博物館を探しており、他の企業と同様に次の段階に目を向けている。ボッカドーロ氏は、空軍の超音速爆撃機への関心が高まっていると感じており、6社が超音速商用機を検討している。その中には、可変翼設計と、前方衝撃波を分散・弱める伸縮自在のメカジキのような機首スパイクを開発したガルフストリーム、ロッキード・マーティン、ボーイングなどがある。GEエアクラフト・エンジンズの先端技術マーケティングおよび政府プログラム担当マネージャー、ハーベイ・マクリン氏は、潜在的市場は巨大だと語る。「ネットジェッツは、超音速ビジネスジェットをすぐに100機発注すると言うだろう」と同氏は指摘し、超音速ビジネスジェットの市場規模は、1機当たり1億ドル近い価格であっても500機近くになるとの複数の予測を引用している。
国防総省かネットジェッツが本格的な開発計画を開始する前に、Xプレーン、つまり低爆音シグネチャーを実現するよう設計された全く新しい航空機が必要になるだろう、という点では、ほとんどの人が同意するだろう。これには資金がかかる。「技術は素晴らしい状態ですが」とマクリン氏は言う。「しかし、現時点ではそれを実現するためのリソースがありません。」バージニア州にあるNASAラングレー研究センターで新型超音速機チームを率いるピーター・コーエン氏によると、NASAはXプレーンの計画を策定中であり、その耐用年数を通して一連の技術を実証していくという。その最初のミッションは、連邦航空局（FAA）と国民に対し、超音速商業飛行の現在の全面禁止を、爆音強度の制限に置き換えることができることを証明することだ。
特にエンジンには特別な注意が必要です。主要エンジンメーカーであるゼネラル・エレクトリック、ロールス・ロイス、プラット・アンド・ホイットニーは、軍用機と民間機向けの超音速巡航エンジンを研究しています。主な課題は、民間エンジンは離着陸時に静粛性を保つ必要がある（軍用エンジンはそうではない）こと、そして超音速エンジンは常にフルパワーで稼働するため、オーバーホール間隔を数千時間にわたって維持することが困難であることです。
おそらく最も進んでいるのはロッキード・マーティンだろう。正体不明のスポンサーの資金提供を受け、同社の超音速ビジネスジェット機プロジェクトは2001年から進行中だ。プログラムマネージャーのトム・ハートマン氏は、このプロジェクトについて語ろうとはしないものの、2000年に亡くなるまでロッキード・マーティンで働いていたシーバス氏に敬意を表した。「歴史が記される時、シーバス氏は低空飛行のオービル・ライトとウィルバー・ライトのような存在になるでしょう」と彼は言う。
ロッキード・マーティンは11月のプレスリリースで、同社の航空機の低爆風技術が実証され、機体設計が「完成」したと淡々と述べていた。つまり、同社は形状、サイズ、性能、重量の組み合わせが完成しており、実用化可能であるとしている。同社は、デモンストレーターは必要なく、1平方フィートあたり0.5ポンドの最大過圧で限定的な超音速飛行を許可するFAAの新しい規則さえあればよいと主張している。同社と、その正体不明のスポンサーは、競合他社に先駆けて飛行できれば、500機規模の市場を獲得できると考えている。
2010年までに、Xプレーン、あるいはビジネスジェットのプロトタイプでさえ、15年前ならほとんどの人が物理法則に反すると考えていたことを実現するかもしれない。それは、地面に目に見えるほどの爆音を残さずに超音速で飛行することだ。もしそれが実現すれば、優雅な小型戦闘機に非常に醜い改造を施すことは、その道のりにおける重要な一歩となるだろう。
