宇宙戦闘機
宇宙戦闘機を作るには、宇宙での戦闘がどのようなものになるかを最初に設定しなければなりません。作家・谷甲州の小説『航空宇宙軍史』シリ−ズは宇宙での戦闘を非常にリアルに書いたものがあり、これを基にしました。詳細は小説の方を是非読んでいただきたいと思います。宇宙での戦闘がどのようなものになるかを突き詰めていくとこの小説のようなものになると思います。基本的に宇宙船同士のでの戦闘は、各宇宙船の速度が非常に大きいため、すれ違う形で行なわれるはずです。（同一方向に両者が向かっているのなら別ですがまず非常に少ないでしょう。）お互いを目視しながらの格闘戦はまずありえません。こういう状況ではどんな戦闘が起きるのでしょうか？小説では敵の前方軌道上に爆雷を投射し、爆雷の爆砕破片中に高速度で飛翔中の敵を突入させることで破壊するというものでした。理にかなってます。もし、敵の後方から攻撃するとすれば、ミサイルは敵の軌道速度を上回る速度に到達できる能力が必要でしょう。これには宇宙船の能力に近いエンジンと燃料を必要とするため、ミサイルは非常に大きく、高価なものになり、実際には不可能と言えるでしょう。ということで前方軌道上に爆雷を配置すれば敵のほうがそこに突っ込んできてくれるのでとても都合がいいわけです。宇宙船同士の戦いは、非常に高速で行なわれるために爆雷の破片と言えども衝突時の運動エネルギ−は非常に大きく、宇宙船に致命傷を与えることができます。
航空宇宙軍史では主に『第一次外惑星動乱』について書いており、宇宙戦は主に船によって行なわれてます。歴史でいうと第一次世界大戦に当たるもので宇宙戦闘機は余り出てきません。しかし第二次世界大戦になり、空母が海戦の主役になったように、宇宙戦でも母艦と艦載機の組み合わせがより強力なものとして主役となっていくでしょう。攻撃を艦載機に任せることにより、母艦の位置を敵に秘匿しできるからです。また、艦載機の加速度は宇宙船をはるかに上回るため、敵を攻撃できる自由度も増します 。しかし海戦の場合と大きく異なるのは、戦闘が母艦の速度で行なわれるところで、この速度を殺せるほどのエンジンと推進剤を艦載機は持たないはずです。つまり、母艦のエンジンは加速性は低くいけれども長時間運転できるので、最終速度は非常に大きくできる一方艦載機のエンジンは高加速が可能だが運転できる時間は短いため最終速度は低いでしょう。そのため戦闘中の各部隊の速度は、母艦が作り出した速度のまま行われることになります。このことは戦闘が主に一撃離脱の形になることを示しています。母艦の速度は戦闘の間ほぼ一定でしょうからどうしてもすれ違う形になります。
さて、艦載機はどのようなものが必要になるでしょうか？ここでは爆雷を積んで対艦攻撃を行う攻撃機と、各種のセンサ−を積んで索敵を行う偵察機の２種類を考えます。不必要に艦載機の種類を増やすことは避けたほうが良いので最低限度の２種類とします。戦闘は、偵察機が観測した敵目標に攻撃機が攻撃をかけると言う形で行なわれます。
さて、ようやく｢宇宙戦闘機｣の設定が出来ました。ここでは上の２種のうち偵察機を取り上げます。偵察機はアクティブレ−ダ−、レ−ザ−レ−ダ−、赤外線センサ−、光学望遠鏡等の各種のセンサ−を装備します。偵察機が敵の戦闘母艦を発見できなければ攻撃しようがないので偵察機は非常に重要で、そのセンサ−は非常に高性能なものになるはずです。これらのセンサ−は機体の全方向に指向できなければなりません。機体の機動時にも観測を行う必要があるからです。
また、偵察機はアクティブレ−ダ−を使用するために、真っ先に敵に発見されるので、攻撃をうける可能性はとても高くなります。敵の攻撃機の爆雷攻撃を避け、観測を続けるために偵察機は高い加速性と機動性を持ちます。
次に機体の姿勢制御についてですが、２通りのやり方が考えられます。一つはスラスタ−とメインエンジンの推力偏向の組み合わせで、もう１つは、内部回転方式です。高機動が必要な場合はスラスタ用の燃料が多量に必要となるため、内部回転方式が有利になると思われます。ここでは『ジャイロホイ−ル』という高速で二重反転回転する2つのホイ−ルから成るコマのようなものを内部回転機構として考えてみました。ホイ−ルの回転はリニアモ-タ−によりおこなわれます。この形式ですと回転するホイ−ルにブレ−キをかけると電力を得ることがきます。銀河英雄伝説に出てくるワレキュ−レのように機体構造を内部回転に用いれば死荷重は無くなりますが設計にかかる制約も大きくなるためここでは採用しません。ジャイロホイ−ルはピッチ、ロ−ルの2軸に配置され、軸にそって機体を回転させたい場合は回転させたい方向に回転しているホイ−ルにブレ−キをかけてトルクを得ます。同時にブレ−キによって発電された電力によって反対方向に回転するホイ−ルをさらに高回転に加速し、反トルクを得ます。この両トルクにより機体を回転させます。これによりピッチ、ロ−ル軸回りの機体の回転ができますが、ヨ−軸の回転はジャイロホイ−ルが配置されてないために直接はできません。しかしヨ−軸回りの機体の回転は、ロ−ルとピッチ回転の組み合わせで実現できるためにヨ−軸にまでジャイロホイ−ルを配置する必要はありません。また、ジャイロホイ−ルはまた機体の静安定を保つ役割があります。回転するコマは少々の外的刺激があっても安定しています。これと同じ原理です。しかし、機動時にはその静安定が機動性を下げることになるため、例えばロ−ル回転ではピッチ軸ジャイロの回転を低下あるいは停止させなければならないでしょう。ピッチジャイロの回転を止めることにより得られた電力はロ−ルジャイロに供給されます。このように２軸のジャイロホイ−ルにより機体の姿勢制御と安定性を実現できます。
ジャイロホイ−ルはまた、機体の電力貯蔵場所として機能します。発電機はエンジンを動かさないと発電しないため、エンジン停止中に電力を供給することができません。このために当然バッテリ−が必要となりますが、ジャイロホイ−ルは電力をホイ−ルの角運動量として蓄えます。この角運動量はエンジン停止中に電力に変換され、電子機器等に供給されます。
次にエンジンについてですが、核分裂で生じた熱で水素を熱してノズルから噴射するタイプとします。原子炉は始動、推力調節がすばやく行える回転流動ベッド炉形式とします。炉内で熱された水素の一部は燃料タ−ボポンプの駆動と発電機のタ−ビン駆動に使われます。推力を上げるには、炉心温度を上げれば良いので、艦載機の原子炉は安全性を無視して限界に近い温度で運転されます。このため原子炉は絶えず炉心融解の危険があります。加速性だけを重視するなら化学燃焼エンジンの方が遥かに軽く、大推力のものが得られますが、艦載機にはある程度の航続距離が求められるため、比推力の大きな核分裂エンジンを装備しています。化学燃焼エンジンはミサイル用とします。ちなみに戦闘母艦は核融合エンジンを装備してます。（実用化に何百年かかるか分かりませんが。）
次にパイロットについてですが、偵察機はアクティブレ−ダ−を使用するため、敵に発見されて攻撃が集中します。まず生還率はとても低く、人など乗せられないでしょう。無人機になると思われます。パイロットを宇宙放射線や核攻撃による放射線から守る重い放射線シ−ルドや生命維持装置が省けるため大幅な重量軽減もできます。
次にワイヤ−システムについてですが、これは機体の前面中央部に配置されています。万能アンカ−をバネで打ち出す仕組みになってます。ワイヤ−の先端に付いているアンカ−により、目標物に取り付きます。母艦への回収にも使われます。アンカ−を母艦の回収装置に引っ掛けることにより、着艦します。このアイデアは、映画｢ミッショントウマ−ズ｣の中で宇宙遊泳中の人間が使用しているところから得ました。
次にセンサ−類の詳細についてですが、センサ−類は長距離の索敵用と機動時の追尾用の二群からなります。索敵用センサ−は大型で、長距離の捜索ができます。光学望遠鏡、高感度赤外線センサ−及び放射線センサ−が上部のポッドに、レ−ダ−が下部のポッドに配置されてます。追尾用センサ−は戦闘機動時に使用され、高度な追随性があります。センサ-は赤外線とレ−ザ−レ−ダ−を組み合わせたもので、左右端２箇所に配置され、完全な全周観測能力があります。レ−ザ−レ−ダ-に使用されるレ−ザ−は、レ−ザ−通信にも使用されるものです。また、敵のセンサ−攻撃も考慮されているため、ある程度の出力をもっています。レ−ザ−本体は機体中央部に配置され、左右のレ−ザ−砲塔に発振します。レ−ザ−による敵の直接破壊は目標とされていないため、それほど大きなモノではありません。レ−ザ−攻撃は、表面を反射面にすることで簡単に防御されてしまいます。これを破るには相当な出力のレ−ザ−が必要となるため、艦載機には搭載できません。大出力レ−ザ−は戦闘母艦の護衛艦が装備します。
次に通信機器についてですが、レ−ザ−通信と電波通信の二種を装備します。レ−ザ−通信は送信がレ−ザ−砲塔で行なわれ、受信は機体の上下二箇所にあるレ−ザ−警報装置兼通信レ−ザ−受信機で行なわれます。電波通信は指向性マイクロ波通信と無指向性ラジオ波通信の二種を用います。マイクロ波アンテナは下部レ−ダ−ポッドの後ろ面に配置され、ラジオ波アンテナは機体左右に配置さています。偵察機の通信機器は、とても重要です。発見した敵の位置と情報を味方に通信できなければなにもならないからです。このため通信機器は波長変換などの高度なＥＣＣＭ能力を持ちます。
左図は推進剤のタンクを取り付けたものです。大きく長いのが水素タンクで、球が原子炉冷却用の水タンクです。エンジンノズルの両脇に突き出ているパイプは、タ−ボポンプと発電機タ−ビンを駆動した水素の排気口です。メインエンジンを駆動しない場合でも排気口から水素を噴射し、推進力を得ることができます。推進剤タンクは必要に応じて大きさが異なるタンクを組み合わせて装備します。
前方から見たところです。ワレキュ−レに似ているのは、この宇宙戦闘機を作ろうとしたそもそもの動機が、ワレキュ−レのようなものを作りたいと思ったことから来ているからです。ワレキュ−レは今までに見た中で一番心をつかむデザインをしてました。なぜあんなスタイルになったのか。内部回転による姿勢制御がコンセプトになっていることは分かったものの、深く考えていくと矛盾点が見えてきました。これを直そうとすると、どうもジャイロホイ-ル式の内部回転のほうがメリットが大きく思えたのです。ですからワレキュ−レの改良とも言えるでしょう。
表面は一応対レ−ザ−反射装甲になってるものとします。
斜め後ろから見たところです。