これが超音速機からの衝撃波をとらえた画像だ

NASA

アメリカ航空宇宙局（NASA）は、2019年3月6日、アメリカ空軍の超音速練習機「T-38」2機からの衝撃波を鮮明にとらえた画像を公開した。

高度3万フィートで超音速で通過する「T-38」を待ち構えた

NASAの航空機部門（ARMD）で10年以上かけて開発された空対空撮影の新技術により、米カリフォルニア州エドワーズ空軍基地内のNASAアームストロング飛行研究センターで実施された飛行実験において撮影されたものだ。

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この飛行実験では、この新技術を採用した最新のカメラシステムをNASAのサポート航空機「B-200キング・エア」に搭載し、高度3万フィート（約9.14キロメートル）で飛行させて、2000フィート（約610メートル）下を超音速で通過する「T-38」2機を待ち構えた。

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このカメラシステムは、より広角で、1秒あたり1400フレーム毎秒のフレームレート（fps）で撮影でき、従来に比べて3倍のデータ量を取得できるのが特徴だ。2機の「T-38」は約30フィート（約9.1メートル）離れ、後続機は先行機の10フィート下を飛行し、「B-200キング・エア」のカメラシステムがその様子を3秒間にわたって記録した。

NASAエイムズ研究センターのジェームズ・ハイネック研究員は、撮影された画像について「これほど鮮明で美しいものとは夢にも思わなかった」と驚き、「最新のカメラシステムによって、画像の質とスピードを格段に向上できた」とその成果を強調している。

画像では「T-38」2機からの衝撃波が相互に作用し合う様子も確認できる。エイムズ研究センターのニール・スミス研究員は、とりわけ興味深い点として「後続機の衝撃波が相互作用で曲がっている」ことを挙げ、「後続機は先行機の後を追って飛行するため、その衝撃波も異なる形状になるのだろう。この画像は、衝撃波がどのように作用し合っているのかを解明するのに役立つ」と述べている。

騒音を抑えた超音速機X-59 QueSSTの開発

一般に、航空機が飛行する際、前方の空気が押されて波を生じるが、「T-38」のように音速を超える速度で飛行すると、空気がスピードに追いつけずに圧縮し始め、衝撃波と呼ばれる特有の波が生成される。この衝撃波は人間の目には見えないが、大気中に伝わりながら結合し、ソニックブームと呼ばれる大音響が生じる。ソニックブームは、人間や動植物、地上施設などに被害を及ぼす可能性があることから、これまで陸地上空での超音速飛行は厳しく制限されてきた。

NASAでは、2022年末までの飛行開始を目指し、騒音を抑えた超音速機「X-59 QueSST」の開発に取り組んでおり、この新たな空対空撮影の技術は、「X-59 QueSST」の実用化に向けたデータ取得などにおいても活用される見込みだ。

X-59 QueSST - NASA