有名な故事の1つに「矛と盾」の話があるが、ステルス技術も例外ではない。一方が「レーダーやソナーで探知されにくくする技術」を開発すれば、他方は「探知されにくくする技術を打ち破る技術」を開発する。というわけで今回は、後者、すなわちカウンター・ステルス技術の話。

逸らすなら、そちらで待とう、レーダー波

対レーダー・ステルス技術の1つに、レーダー電波を明後日の方向に逸らす手法がある。「飛んできた電波が反射して、発信源の方に戻っていくから探知されるのであって、明後日のほうに逸らしてしまえば発信源のほうに戻らないから探知不可能」という考え方だ。

しかし、そうすると今度は「それなら、明後日のほうに受信用のアンテナと受信機を置いておけばいい」という考えが出てくる。その受信用のアンテナを1つ設置する場合はバイスタティック探知、複数設置する場合はマルチスタティック探知という。

ただ、探知目標が動いている場合、発信源と探知目標の位置関係は時々刻々変化する。だから、反射波が逸らされる方向も時々刻々変化する。そこで、反射波が反らされる場所に都合良く受信用のアンテナを置いておけるかどうかは、運任せという話になってくる。

すると、バイスタティック探知では探知できる可能性が低くなってしまうので、複数の受信用アンテナを設置するマルチスタティック探知のほうが良いと考えられる。

そして、「探知されない技術」だけでなく「探知するための技術」を開発する上でも、ステルス性を備えた実験台があるほうが好ましい。そもそも、ステルス技術を打ち破るには、まずステルス技術のことを知らなければならない。敵を知らず、己を知らず、では勝てない。そこのところは第139回でも触れた話だ。

しかし、口で言うだけなら簡単だが、バイスタティック探知やマルチスタティック探知を使い物になる形で実現するのは、意外と難しそうである。

普通のパルス・レーダーは、電波のパルスを出したら、しばらく送信を止めて聞き耳を立てる。つまり、間欠的に電波を出している。そうすれば、反射波を受信した時に「いつ、自身が発信した電波の反射波なのか」がわかるので、電波の往復に要した時間がわかり、距離を計算できる。

ところが、これが成立するのは送信機と受信機が同じところにあるからだ。それらが別々のところにあるバイスタティック探知やマルチスタティック探知では、受信用アンテナの側では唐突に電波(の反射波)がポンと入ってくることになる。それでは、電波が入ってきた方位しかわからない。

ちゃんとした探知を成立させるには、「どこにある送信用アンテナが」「いつ送信した電波なのか」という情報が必要になる。ということは、バイスタティック探知やマルチスタティック探知を成立させるには、送信側と受信側がネットワークを組んで、情報をやりとりできるようにする必要があることになる。

つまり、送信側が「いつ、どちらの方向に向けて電波を出しました」という情報と、そのときの自身の位置に関する情報を送る。受信側で、その後に何か反射波を受信した場合、先に受け取っておいた送信側の情報、それと受信用アンテナの位置に基づいて、探知目標の位置を計算する。

送信側から直接来た電波であれば、その電波の入射方向は送信側の方位と一致する。しかし、何かに当たって反射した電波であれば、その電波の入射方向は送信側の方位とは一致しない。

そして、送信側の位置、受信側の位置、受信側における電波の入射方向がわかれば、この三者を頂点とする三角形を描き出すことができる。そして、送信のタイミングと受信のタイミングがわかれば、電波の伝搬に要した時間がわかるので、描き出した三角形のサイズを割り出すことができる。

つまり、バイスタティック探知やマルチスタティック探知を成立させる場面でもまた、情報通信技術は不可欠な存在となる。データのやりとりや計算処理が不可欠だからだ。

ちなみに、この方法はレーダーだけでなくソナーでも使われている。海上自衛隊の護衛艦でも、すでにマルチスタティック探知に対応したソナー・システムの導入が始まっている。

周波数を下げてみよう

もう1つの方法として、周波数が低いレーダーを使用する手がある。航空機にとって最大の脅威は、探知目標を捕捉・追尾して交戦のための諸元を割り出す射撃管制レーダーや、ミサイル誘導レーダーである。いずれも高い分解能が求められるため、周波数は高めだ。

そこで、対レーダー・ステルスを適用する際は、射撃管制レーダーやミサイル誘導レーダーが使用する、高めの周波数帯に最適化させた設計とするのが一般的。裏を返すと、それより低い周波数の電波が相手になると、対レーダー・ステルス技術の効果が落ちる可能性がある。

携帯電話でもそうだが、周波数が低い電波のほうが回折が起こりやすい。つまり障害物の陰まで電波が回り込みやすい傾向がある。周波数が低い電波を使用するレーダーは、この回折現象の影響を受けやすい。それが結果として、レーダー電波の反射を増やして探知につなげられる可能性がある。

そんなこんなの事情により、周波数が低いレーダーはステルス機の探知に向いているという考え方ができた。ロシアや中国ではVHFレーダーがいろいろ作られているし、アメリカでもE-2ホークアイ早期警戒機は昔からUHFレーダーを使用している。

なお、VHFやUHFを使用すると、減衰が少ないので探知距離が伸びる利点もある。その代わり、周波数が低いレーダーは分解能が低くなる傾向がある。すると、距離の算定が大雑把になったり、密集して飛行する複数の航空機を単一の目標と見誤ったり、といった事態につながる可能性が高くなる。

だから、単に「VHFレーダーやUHFレーダーがあれば、ステルス機を探知できる」というだけの話では済まない。低い周波数のレーダーで、できるだけ高い分解能を実現しなければ、交戦の役には立たない。

E-2シリーズの最新型、E-2Dアドバンスト・ホークアイが「ステルス・ハンター」との異名をとっているのは、分解能の面では不利なUHFレーダーを使用しつつ、そのUHFの電波に対するシグナル処理の工夫によって探知能力を上げているからだ。単純に「UHFレーダーだからステルス・ハンター」といっているわけではない。

そして、シグナル処理とはすなわち、コンピュータで受信した電波を解析・処理して探知目標からの反射波を拾い出す作業のことである。その処理を実現するためのソフトウェアとシグナル処理ロジック、そしてソフトウェアが要求する処理能力を実現できる性能を備えたコンピュータがあって初めて、「UHFレーダーを備えたステルス・ハンター」が実現する。