風は最悪だ。髪の毛はぐちゃぐちゃになるし、目のなかにゴミが入る。最も有名な歴史的事例としては、1940年の強風でワシントン州の橋がよじれて波のようにうねり、崩壊したこともある。

たしかにその事故は、風というよりはエンジニアの責任だったのだろう。それでも強い突風は、多数のテクノロジーを脅威に晒す可能性がある。

ドローンという新しい技術も例外ではない。風の強い日にクワッドコプターを飛ばしたことがある人は、その苦労を知っているだろう。

近い将来、都市の空は配送用ドローンで覆われる［日本語版記事］はずだ。もしそれらのドローンに頭上から落ちてきてほしくないなら、強風などに耐えられる設計にしなければならない。

あらゆる種類の強烈な天候を再現するアリーナ

そこでカリフォルニア工科大学は、エンジニア向けに新たなドローン用アリーナを用意した。マシンたちは非常に強力な空気の乱れに晒される。従来の風洞は、実験用の空気力学をつくり出すために1つか少数の大型ファンで風を吹きつけるが、ここでは約3平方メートルの「壁」を構成する1,300個ものCPU冷却ファンを採用している。しかも、それぞれのファンの風速を変えることができる。

同大学の航空宇宙学エンジニアであるモルテザ・ガリブは、「これらのファンによって突風から乱気流、渦巻きから小さなハリケーンのようなものまで、あらゆる種類の強烈な天候をシミュレートできます」と語る。

VIDEO COURTESY OF WIRED US（字幕は英語のみ。画面右下の「CC」ボタンで字幕のオン/オフが可能）

開発中の「救急ドローン」の5分の1サイズモデルがあるとしよう。もちろんカリフォルニア工科大学は、そういったモデルをもっている。森林火災や地滑りに巻き込まれた人たちに到達し、そこから5〜6マイル（約8〜10km）離れた場所まで運ぶというものだ。そうすれば、パイロットは危険な空路を飛ぶ必要がない。

積荷となる人命の“重さ”を考慮すると、乗りごこちはよくしたいところだ。従来のクワッドコプターはフルサイズの救助ヘリと同様に、加速する際に前傾する必要があるが、これは患者の乗り心地にとって理想的とはいえない。前傾によって振動が多く生じるからだ。

従ってカリフォルニア工科大学の研究者たちは、次のような設計を選択した。ヘリコプターのように垂直に離着陸ができる、しかも固定翼によって飛行機のように水平姿勢を保って巡航できるハイブリッド方式だ。

エンジニアたちは、固定翼の航空機やヘリコプターが風洞でどのように機能するかについては、よく理解している。だが、ハイブリッド設計はもっと複雑だ。

「そのような設計をシステムとして組み立てた場合、それはこれまで試されたことがない、非常に新しいデザインとなります」とガリブは語る。「この風洞によりわたしたちは、このマシンを極端な天候に晒すことができます」

大気力学とドローンとの闘い

奇妙なことに、最も強烈な天候条件の一部は都市のなかで見られる。超高層ビルの間を歩いたときにやたらと強風が吹くと感じたなら、あなたは正常な感覚の持ち主だ。ビルとビルの間の空間へと風が収縮していくベンチュリ効果と呼ばれる現象のせいで、風速が加速されるのだ（ファンと段ボール箱でこの実験をしてみよう）。

このような大気力学が、未来の配送ドローン隊と正面衝突することになる。アマゾンやグーグルなど、さまざまな多数の企業のドローンが互いに衝突するのを防ぐシステムを考案することは、エンジニアにとって非常に難しい（ご心配なく。NASAがそれに取り組んでいる）。

だが一陣の風は、そのようなドローン同士のコミュニケーションをさらに難しくするだろう。予期せぬ強風により、ドローンがビルへ、またはほかのドローンに向かって吹き飛ばされてしまったらどうなるだろうか？

だからこそエンジニアたちは多様な風の条件が、個々の、または一群としての機体にどのような影響を及ぼすかを深く理解するために、カリフォルニア工科大学にあるような風洞を使う必要があるのだ。

火星での飛行という挑戦

そして、こうしたことが難しそうに感じられるとしたら、火星での飛行について考えてみてほしい。カリフォルニア工科大学は地球上でのこうした実験に加えて、NASAと共同で火星ヘリコプターの実験を行っている。これは偵察機として将来のローヴァーに同伴する可能性があるものだ。

研究チームはドローンアリーナで実験を行ってから、火星のより薄い大気状態をシミュレートするために、真空槽でさらに実験を重ねることを目指している。「もちろん、重力を変えることはできません。しかし、はるかに薄い空気のなかをこのマシンが飛べるのかテストすることは可能です」と、ガリブは言う。

カリフォルニア工科大学のドローンアリーナの中では、地上だけでなく、はるかに遠い星での未来の飛行がかたちづくられつつある。まさに、風への挑戦が行われているのだ。