前のページ 1/4 次のページ

レーダー(Radar)は電磁波を対象物に向けて発信し、その反射波を測定することにより、対象物までの距離や方向を明らかにする装置である。

電波法施行規則第2条では「決定しようとする位置から反射され、又は再発射される無線信号と基準信号との比較を基礎とする無線測位の設備をいう。」と定義されている。遠くにある物との距離を電磁波によって計測し、図示することで、飛行機の位置を把握したり、雨量の計測に使用するシステムに使われている。

◆ 語源

その単語は定着したアクロニムであり、英語の Radio Detection and Ranging(無線探知測距) からきている。これは、アメリカ人による命名であり、当初イギリスでは無線方向探知機(RDF:Radio Direction Finder(Finding))もしくは高周波方向探知器(HFDF:High Frequency Direction Finder(Finding))と呼ばれていた。

◆ 原理

強い電磁波を一方向へ向けて放射し、反射して返ってくる電磁波を受信して放射と受信までの時間差を計測することで、その方向にある何らかの電波反射物までの距離を知ることが出来る。気象用レーダーでは、空中に漂う雨粒や雪片との距離に加えて反射波の強度からそれらの密度を検知することで、その地点での雨量(降水強度)を予測する。

レーダーでは、波長の長い(=周波数が低い)電波を使うと電波の減衰が少なく、遠くまで探知する事ができるが、分解能が低くなるため、目標の解像度は悪くなる。逆に、波長の短い(=周波数が高い)電波は、空気中に含まれる水蒸気や雲・雨などに吸収・反射され易いので減衰が大きく、遠くまで探知する事は出来ないが、高い解像度を得る事ができる。

したがって、対空レーダーや対水上レーダーなど、遠距離の目標をいち早く発見する必要性のあるものでは周波数が低い電波を、射撃管制レーダーなど、目標の形・大きさなどを精密に測定する必要性のあるものでは周波数が高い電波を使用するのが適している。

◆ 歴史

◇ 発明

電波による遠隔物体の感知の歴史は電磁波研究の最初期、つまりドイツのハインリッヒ・ヘルツが電磁波の実験を行っている時、周囲に存在する導体との干渉を発見した時にまで遡る。1900年初頭には、ドイツでは航海安全のための電波利用が実際に行われていた。1904年にドイツのクリスチャン・ヒュルスマイヤー(Christian H?lsmeyer)は、火花式送信機とコヒーラー受信機により距離5kmの船舶の探知を実用化し、英国において"Telemobiloscope"の名で特許を取得したが、この技術には需要が無く忘れられてしまった"DEFLATING BRITISH RADAR MYTHS OF WORLD WAR II, Maj. Gregory C. Clark, The Research Department, Air Command and Staff College, USA, March 1997"。

◇ 黎明期

1930年頃から英米国では、電離層の観測目的で電波の利用が行なわれていた。その後、航空機の通過で観測が妨害される現象を逆に使用して、航空機を発見するためのラジオ・ロケーターと呼ばれるレーダーの開発が始められた。イギリスはこの電磁波を兵器(殺人光線)に利用できないかロバート・ワトソン=ワットに打診し、殺人光線としては利用できないが、航空機の早期発見には役立てることができるだろうとの見通しを得た。最初に航空機の探知に成功したのは1935年の英国である。

◇ 実用化と軍事への応用

1930年代にドイツでは、ヴィルスンとアーブスローが海軍司令官エーリヒ・レーダーの指示のもとで、イギリスでは、ロバート・ワトソン=ワットらにより航空省が援助して開発が進められ実用化され、1940年にイギリスはドイツ空軍の空襲に対する迎撃戦闘で大々的に使用し、ドイツのイギリス侵攻の阻止に大いに役立った。

ドイツ空軍の空襲に対してイギリス空軍はレーダーを使った防空システムの整備により有効に対処することができ、この戦いは戦局の分水嶺となった。また、イギリス空軍は、ドイツ空軍による夜間爆撃に対抗するため、機上レーダーを搭載した夜間戦闘機を、1941年に世界に先駆けて実用化し、ドイツ空軍の夜間爆撃を封殺した。

海上戦闘でも、サボ島沖海戦やビラ・スタンモーア夜戦で、アメリカ海軍がレーダーを活用して日本海軍を相手に勝利をおさめた。補給路を脅かす潜水艦に対しても、レーダーは有効に働き、連合軍の海上輸送路の防衛に、大きな役割を果たした。こうしてレーダーは戦略上重要な兵器であることを実証した。

ドイツ本土防空戦においては、イギリス空軍が夜間爆撃機の航法ために、マッピング・レーダーを搭載した。一方でドイツ空軍は夜間爆撃機に対して、夜間戦闘機にリヒテンシュタイン・レーダーなどを搭載して対抗したが、イギリス空軍も夜間戦闘機を護衛につけるなど対抗策を取ったため、イギリス空軍の夜間爆撃機が大打撃を被ること少なかった。

日本でも、本土防空用にレーダーを組み込んだ早期警戒システムを整備したり、レーダー搭載の夜間戦闘機を開発したが、情報を管理するシステムに問題があり、戦闘機の数自体も不足していた為、有効に機能することはなかった。

◇ 八木・宇田アンテナ

1925年(大正14年)日本人の発明した八木・宇田アンテナ(以下八木アンテナ)は、既存の技術に比べると非常に容易に指向性を得ることが出来る実に画期的な技術だった。しかし、日本では全く反響が無く学会から無視された[外部リンク] COBS ONLINE 20世紀の発明品カタログ 第4回 世界の屋根に君臨する、八木アンテナ(2002年1月9日)。ところが欧米で大々的な評判を呼び、各国で軍事面での技術開発が急速に進んだ。英国ではバトル・オブ・ブリテンの時点では無指向性アンテナを使用する短波帯の「CHレーダー」により、複数地点より観測して目標位置を特定していたが、直ぐに八木アンテナを使用したVHFレーダーを実用化した。

◇ 日本での歩み

日本でのレーダーは1939年に陸軍が連続波で航空機からの反射波の受信に成功している。その後、陸軍ではいくつか電波警戒機という名の装置を銚子や東京湾入り口に備えたが役には立たず、その後も「た号1型」「た号2型」を開発し対空高射砲陣地に備えたがあまり成果は挙がらなかった。このためもあり、1942年8月、ドイツの新型「ウルツブルグ・レーダー」の入手を計画し、伊号第三〇潜水艦で輸入を試みたがシンガポールで触雷し沈没した。

一方、海軍技術研究所では、伊藤庸二造兵中佐の下でマイクロ波パルスを利用した「暗中測距儀」の実験を独自に行っていた。1940年秋の大観艦式の際に艦船からの波長10cmの反射波が捕らえられ、レーダー開発の可能性がもたらされた"海軍技術研究所―エレクトロニクス王国の先駆者たち, 中川 靖造"。さらに、1941年には伊藤ら海軍の視察団がドイツへ渡ってレーダーを含む軍事技術の供与を依頼したが、ドイツにとってもレーダーは極秘事項だったために伊藤らに公開された情報はわずかなものだった。また、ロンドン駐在の濱崎諒中佐もバトル・オブ・ブリテンにおける英国のレーダー部隊の実戦投入と活躍を報告し、その有効性を主張している。しかし、海軍中央は八木アンテナやレーダーの効果よりも、自ら電波を出して敵に発見される危険性の方を重視したため、開発には消極的であった。第二次世界大戦の最初期では、まだレーダーはそれほどの性能を持たなかったため、戦局は日本が優位に進めた。しかし、時代が進みレーダーの性能が加速度的に進化した結果、日本軍は多くの戦いでアメリカ軍に苦汁を飲まされる事となる。

前のページ 1/4 次のページ

・レーダー page1

・レーダー page2

・レーダー page3

・レーダー page4