「シーウルフが山に墜落した」というのは、本当にアクティブソナーが作動していなかったからでしょうか？

制作：中国科学普及協会

プロデューサー：ダフイ

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

2021年10月2日、アメリカのシーウルフ級攻撃型原子力潜水艦「コネチカット」が海中で衝突事故を起こしたことについて、アメリカ軍は事故原因の隠蔽を行っている。米第7艦隊が事故調査声明を発表し、南シナ海の海域で潜水艦が衝突した物体は「未知の海底山」だったと明らかにしたのは11月1日になってからだった。

10月20日に撮影されたUSSコネチカット原子力潜水艦の衛星写真（写真提供：The Driveウェブサイト「War Zone」コラム）

なぜ最新鋭の「シーウルフ」級原子力攻撃型潜水艦が「シーマウンテン」と衝突したのか？同様の「シーウルフの海山衝突」事故は回避できるのか？潜水艦は水中を航行する際に、どのようにして衝突やその他の航行事故を回避するのでしょうか?

今日は、「シーウルフ号山衝突」事件を機に、公開情報をもとに潜水艦の水中航行、位置測位、衝突回避方法についてお話します。

アクティブソナーをオンにしなかったことが山への墜落の原因ですか？

衝突後、多くのアナリストは、衝突の主な原因は原子力潜水艦が秘密裏に活動しており、アクティブソナーが作動していなかったことだと考えた。

しかし、本当に「シーウルフ号が海山に衝突」したのはアクティブソナーのせいなのでしょうか？

周知のとおり、音波は現在、海水中で長距離にわたって情報を効果的に伝送できる唯一の媒体です。潜水艦の航行と測位のための主な装置であるソナーは、音を利用して水中での航行、測定、測位を実現します。

「SONAR」という言葉の由来は、実は英語の「Sound Navigation And Ranging」の略語です。

現代の先進的な潜水艦には通常、船首に球状ソナーアレイ、側面にサイドアレイソナー、船尾に曳航式リニアアレイソナーが装備されています。特に攻撃型原子力潜水艦には最大15個のソナーを搭載できる。

潜水艦の水中航行ソナー検出の概略図（写真提供：Phoenix.com）

これらのソナーは、その機能により、警告ソナー、攻撃ソナー、機雷探知ソナー、通信ソナー、識別ソナー、パッシブ測距ソナー、環境騒音記録・分析、音速測定、音軌跡計算ソナーに分類されます。

これらは基地局システムの形で潜水艦に統合されており、船舶や潜水艦、機雷、魚雷などの水上目標、および氷山や海底障害物などの水中の活動目標または固定目標の捜索、識別、追跡、警告、検出、測位、水中音響通信に使用されます。

潜水艦と水上艦艇および航空機間の水中音響対決の模式図（画像出典：参考文献1）

同時に、潜水艦ソナーシステムは、活動海域の音波伝播状況、潜水艦自体、および環境騒音を継続的に監視および分析し、最適な戦術的操作とソナーの使用方法を選択できます。

原子力攻撃型潜水艦を含む現在の潜水艦のほとんどが、艦首に「アクティブソナー」を装備しているのに対し、側面アレイおよび艦尾曳航アレイソナーは、ほとんどが「パッシブソナー」であることを強調しておく必要がある。

いわゆるアクティブソナーは、水中の目標の検出と通信のために音波を能動的に放射するものです。

パッシブソナーは音波を発しませんが、検出、方向付け、追跡のためにターゲットの音情報を受動的に監視および収集します。

ステルス性を維持するために、潜水艦のソナーシステムは主にパッシブモードで動作します。

アクティブ動作モードは、魚雷を発射する前にターゲットの位置を特定し、魚雷兵器発射コマンド システムに正確なターゲット座標データを提供するためにのみ使用されます。

アクティブソナーは潜水艦の航行を確保するためではなく、主に魚雷攻撃を行うために使用されていると言えます。

公開されている情報によると、シーウルフ級原子力潜水艦にはAN/BQQ-10 ARCI V5ソナーシステムが搭載されている。このうち、船首にはBQS-13DNAアクティブ/パッシブソナー、側方にはBQG-5広口径アレイソナーを6個（左右各3個ずつ）、船尾には曳航式ソナーアレイ2個（TB-16D粗線アレイ、TB-29A細線アレイ）を装備している。さらに、BQR-20騒音方向探知ソナー、BQS-24機雷探知・衝突回避ソナー、WLR-9A偵察ソナー、WQC-2通信ソナーも搭載されています。

特に注目すべきは、シーウルフ級のソナーシステムは非常に先進的で、攻撃型原子力潜水艦の最高レベルに達しているということだ。パッシブソナーを使用して、船の操縦中にターゲットの側面角度を正確に測定し、遠方のターゲットの運動要素を正確に計算し、射撃制御パラメータを自動的に生成できます。

だから、アクティブソナーがオンになっていなかったためにシーウルフが山に墜落したと言うのはやめてください!

では、ソナーの他に、潜水艦が水中を航行し、位置を特定するための手段にはどのようなものがあるのでしょうか?

潜水艦は水中を航行する際にどのように航行し、位置を決めるのでしょうか?

水上船舶や自動車などの航行や位置確認については、すでによくご存知かと思います。詳細な海図や地図、海上航行標識や道路標識があれば、安全かつ便利に道路を走行し、目的地に正確に到着することができます。

しかし、潜水艦が水中を航行しているときは、無線信号を効果的に受信することはできないだけでなく、航行標識を見ることも、GPS信号を受信することもできません。コマンド情報の受信も指定された時間内に完了する必要があります。特に原子力潜水艦が水中ステルス航行任務を遂行しているときは、潜水艦内で過度な騒音さえも発生させてはならない。

この場合、潜水艦はどのように航行し、位置を決め、衝突を回避するのでしょうか?ソナーが唯一の手段ですか?

実際、現代の潜水艦には、高度な電子海図システム、慣性航法システム、地磁気測位システム、重力場測位システム、海底地形/画像マッチングシステムも一般的に装備されています。

その中で、慣性航法システムは、水中潜水艦が進路を決定し、維持できるようにする高度な航法装置です。システムの主なコンポーネントはジャイロスコープと加速度計です。ジャイロスコープの出力に基づいてナビゲーション座標系を確立し、加速度計の出力に基づいてナビゲーション座標系における車両の速度と位置を計算します。

さらに、慣性航法システムは、強力な耐干渉性能を備えた自律航法システムです。外部の情報に依存することも、外部にエネルギーを放射することもありません。長時間にわたり水中を密かに航行する必要がある潜水艦に最適です。

このシステムは潜水艦に搭載されています。潜水艦の加速度を計測し、自動的に積分演算を行うことで、潜水艦の瞬間速度と位置データを取得し、航行座標系に表示することで、潜水艦の方向、速度、ヨー角、位置などの情報を取得します。

慣性航法システムが潜水艦の方向と速度の認識問題を解決した後、潜水艦自身の位置、潜水艦とさまざまな水中航行障害物（障害物）の相対位置、潜水艦と他の水中移動目標との位置認識関係を解決し、相対運動姿勢の全範囲を確立して、衝突を効果的に回避し、安全な航行を確保することも必要です。

この際、ソナーシステムに加え、地磁気、重力場測位システム、海底地形・画像マッチングシステムなどを総合的に活用し、潜水艦自身の位置、針路、速度などの情報、潜水艦周辺の海洋環境情報、未確認潜水艦、機雷、氷山、海底障害物などの情報を電子海図システムを通じて総合状況図の形で提示する必要がある。潜水艦の艦長はこれを利用して潜水艦を操縦し、危険を回避して敵を攻撃します。

現代の潜水艦は、ソナーシステムに加えて、相互に補完・検証するさまざまなシステムに依存していると言えます。また、インテリジェントな表示技術を通じて、障害物を迅速に検出し、さまざまな航行上の危険を正確に回避し、設定されたコースと深度で潜水艦が安全に水中を航行することを保証できます。

潜水艦の航行安全問題はこれまでも人々の関心事であり、今回の「シーウルフ号山衝突」事件は、潜水艦の航行安全に対する各方面の注目を改めて呼び起こした。したがって、中国外務省の汪文斌報道官が述べたように、事故の関連状況を詳細に説明することによってのみ、各界の懸念や疑問に十分に応えることができる。

参考文献:

Du Zhaoping他「海外ソナー技術の発展に関するレビュー」、船舶科学技術、2019.41-1。