日本、試験艦「あすか」から試作艦載レールガンを標的船に発射、洋上では初

地域の安全保障に影響する画期的な試験

日本は、実用的な艦載レールガンの配備に向けて大きく前進した。防衛装備庁（ATLA）は、6月から7月初旬にかけて、技術者が海上試験中に試験艦「あすか」から試作電磁レールガンを標的船に向けて発射したと明らかにした。同庁は試験の画像4枚を公開し、艦載レールガンを実際の船舶に向けて発射したのは初めてだと述べた。試験は海上自衛隊の支援を受けて実施された。同隊の試験艦「あすか」は、新システムの浮かぶ実験室として使われている。

レールガンは、化学推進薬ではなく電気を使って小型の金属弾を加速させる。2本の導電レールと、その間を滑るアーマチュアが強力な磁場を生み、弾丸を極めて高速で砲身から押し出す。この構想では、誘導ミサイルよりも1発当たりのコストを大幅に抑えながら、長射程で高速の射撃が可能になる。レールガンに炸薬弾頭は必要ない。運動エネルギーそのものを利用するため、保管上の危険を減らし、ミサイル発射セルと比べて艦の弾薬搭載量を増やせる可能性がある。

6月と7月の試験は、日本が地域で拡大するミサイル戦力に対抗する先進防衛への投資を進めるなかで行われた。東京の当局者は、多層的な防空・ミサイル防衛構想の一環として、レールガン、高出力マイクロ波システム、レーザーを挙げている。防衛装備庁は、海上試験の技術的な詳細を11月の防衛技術シンポジウムで発表するとしている。政府は現行の予算年度に、将来のレールガンに関する研究を推進するための資金を計上した。目標は、複数発を連続して発射でき、射撃管制と連携し、飛翔中の弾丸を安定させる完全な砲システムを成熟させることだ。

海上で試験されたのは何か

1995年に就役した全長151メートルの研究開発艦「あすか」は、後部甲板に試作レールガンを搭載している。試験の写真には、コンパクトな砲塔、砲架付近に見えるセンサー用支持マスト、砲口初速レーダーのアンテナが写っている。防衛装備庁は、発射の瞬間を調べ、発射後の分析に役立てるため、砲身の下などにカメラも設置した。標的は小型の作業用タグボートに搭載され、移動する水上目標として航行した。画像には標的板も確認できる。

防衛装備庁によると、試験には長距離射撃と標的船への射撃が含まれていた。同庁は今回の試験で弾丸が命中する映像を公開していない。射撃データ、センサーの記録、映像は、陸上試験場で始まり、2023年後半に海上へ移行した大規模な試験計画に活用される。海上自衛隊の艦艇開発隊が試験を支援した。春には幹部自衛官が設置状況を視察するため「あすか」を訪れ、その後、同艦は試験に向けて横須賀を出港した。

レールガンの仕組み

レールガンはローレンツ力を利用して弾丸を加速させる。大電流パルスが一方のレールから、弾丸の後方にあるアーマチュアを通ってもう一方のレールへ流れると、磁場と電流の相互作用によってレールに沿った力が生じる。エネルギーは大型のコンデンサー群などのパルス電源モジュールに蓄えられ、ミリ秒単位で放出される。最大加速度と電流は極めて大きく、技術上の課題となる。

電力と冷却

艦艇への搭載には、コンパクトな構成で安全に発電・蓄電できる電力システムが欠かせない。連続射撃には、急速な再充電と排熱も必要になる。大電流によってレールやアーマチュアの電流経路が発熱するため、熱管理が中心的な課題となる。深刻な性能低下を起こさず複数回の射撃を続けられるよう、技術者は電力変換装置、ケーブル、冷却回路の規模を設計しなければならない。試験機材や大型発電機を搭載できる「あすか」が初期の試験プラットフォームに使われているのは、こうした事情による。より小型の戦闘艦には、はるかに小型化した電力システムが必要になる。

砲身寿命と材料

火薬式の砲とは異なり、レールガンは爆発圧力による侵食を受けないが、レールや接触面は電流、熱、摩擦によって大きく損耗する。防衛装備庁によると、初期の砲身には銅製レールが使われ、その後、異なる材料のレールが採用された。同庁は、砲口初速を安定させたまま砲身寿命を120発にする目標を掲げている。電流を運ぶアーマチュアの改良、レールのコーティング、高速で濃密な大気を突き進んでも安定を保つ弾丸の開発が進められている。

日本がこれまでに達成したこと

防衛装備庁は2016年、電磁加速システムの本格的な研究開発を開始した。陸上試験で段階的に成果を積み重ね、2023年後半には艦上からの初射撃を実施した。今年4月には、海上試験に先立って「あすか」への砲の搭載が完了した様子を示す画像が公開された。現在の試作砲は砲身長約6メートル、口径約40ミリ。これまでの射撃では、砲口初速が秒速約2,000メートルから2,400メートル超に達したとチームは報告している。高度の高い場所ではマッハ7に近い速度だが、実際の海面付近での飛翔速度は空気密度や弾丸の形状によって変わる。

防衛装備庁は過去の実証で5メガジュールの射撃を行い、将来型では蓄積エネルギーを20メガジュール近くまで高める構想を示している。計画は単発射撃の試験から連続射撃へと移行しており、再充電、蓄熱、安定性が主要な技術課題となる。海上試験では、砲の隣に専用の射撃管制卓を設置し、艦のセンサーと連携させるとともに、測定した砲口初速や弾丸の発射角度などの精密なデータを収集した。最近の発表に添えられた写真にも、その様子が写っている。

日本の産業界も製造と試験に加わっている。防衛当局者が挙げた取り組みでは、日本製鋼所などが製造を担い、防衛装備庁が設計と試験を主導している。計画では、データや手法の交換に向け、仏独サンルイ研究所との協力も検討されてきた。こうした取り組みはいずれも、実際のプラットフォームで製造、整備、訓練ができる完全な砲システムの確立を目指している。

戦闘でどのような役割を果たせるか

完成度の高いレールガンは、幅広い目標に対処できる可能性がある。海上では、ミサイルを使うには費用がかかりすぎる小型艇や無人水上艇に対し、艦艇の乗員が射撃できる。適切な弾丸を使えば、空中で炸裂する破片弾によってドローンや巡航ミサイルを迎撃できる可能性もある。高空を高速で飛ぶ弾道ミサイルや極超音速兵器の脅威に対しては、多層防衛の一環として、レールガンはミサイルやセンサーと連携して運用されるとみられる。利点は射撃量にある。艦艇は数百発の運動エネルギー弾を搭載し、短時間に多数を発射できるため、飽和攻撃への対処に有効だ。

弾薬搭載量とコストが、この技術への関心の中心にある。現代の軍艦が搭載するミサイル発射セルの数には限りがあり、海上で再装填することはできない。低価格のドローンを高性能迎撃ミサイルで撃墜するたびに、艦艇は数百万ドルを費やし、長期航海中には補充が難しい発射セルを1つ失う。レールガンの弾丸は小型で保管しやすく、1発当たりの費用も大幅に安い。長期展開に向くほか、紅海で見られたようにドローンやミサイルを阻止するため多数の迎撃ミサイルを発射する状況でも有望とされる。

陸上では、対砲兵射撃、沿岸砲、従来型の火砲より遠距離にある固定目標への攻撃に使える可能性がある。研究計画では、終末段階で複数のタングステン子弾を放出し、高速で接近する目標への命中率を高める弾丸も検討されてきた。また、飛翔中の軌道を修正するための簡易GPS受信機など、誘導補助手段の試験も行われている。ただし、極端な加速度を受ける弾丸に電子機器を搭載するのは容易ではない。

各国の取り組みとの比較

米海軍は、数億ドルを費やしながら実用システムを配備できず、2021年にレールガン計画を中断した。主な障害は、レールの摩耗、深刻な発熱、電力需要、そして発射に耐えたうえで精密誘導もできる弾丸の開発だった。中国は河川のはしけに大型のレールガン試作機を搭載して試験し、誘導技術の進展を主張しているが、実用的な艦載システムの公的な証拠はない。韓国、トルコ、欧州の研究機関も技術開発を続けている。

艦載レールガンの実海域試験では、日本が先行している。艦隊の支援を受けた試験で標的船に向けて発射したことで、防衛装備庁は実験室での実証から、実際の運用に近い海上の試験へと進んだ。日本はまた、豊富な電力を持つ新型大型戦闘艦や、目標追跡の精度と射撃管制に必要なセンサーの統合を含む、より大きな計画にこの研究を組み込んでいる。

日本のレールガン計画の今後

防衛装備庁は、6月と7月の射撃試験の追加データを11月の技術シンポジウムで共有するとしている。当局はすでに、2026年度までに完全な砲システムを完成させる研究計画を示している。2024年度の国家予算では、飛来する脅威を迎撃できる将来型レールガンの研究費が確保された。次期計画に新たな予算項目が見当たらないのは、継続中の研究を複数年度の予算措置で賄っているためとみられる。

当面の課題には、弾丸の飛翔安定性の向上、多数の射撃後も砲口初速を維持できるようレールと接触面を強化すること、射撃管制システムの改良がある。チームは電源システムの小型化にも重点を置いている。駆逐艦や将来の大型イージス艦に搭載するには、コンパクトな発電機と蓄電モジュールが欠かせないためだ。陸上の試験設備では開発中の弾丸の射撃を続ける一方、「あすか」は艦上システムとの統合、安全確認、戦術開発を支援する。

計画が順調に進めば、初の量産相当システムは、十分な電力余力を持つ大型艦に搭載される可能性がある。沿岸防衛任務に使う地上配備型の砲台も選択肢となる。いずれの形であれ、高速で多数の精密弾を目標方向に撃ち込む能力は、日本の防衛態勢に新たな層を加えることになる。

リスク、限界、未解決の課題

射程や殺傷能力に関する主張は、機動し、まとまった数で接近する現実的な標的を相手に、海上で実証されなければならない。巡航ミサイルや弾道目標を迎撃するには、確実な追跡、飛翔時間の正確な推定、発射に耐え、操舵し、適切なタイミングで起爆する弾丸が必要だ。弾丸周辺の発熱やプラズマの発生、大気抵抗も課題を複雑にする。最新の写真からは、砲口初速レーダーや高速度カメラによる計測に力を入れていることがうかがえるが、厳しい条件下で命中できることを示す必要がある。

連続射撃は、電力だけの問題ではない。衝撃や熱によって、機械的な照準やレール間の電気接点が変化する。わずかな変化でも砲口初速が低下したり、弾丸の安定性が損なわれたりする可能性がある。また艦艇では、大電流の射撃によって他の精密システムが妨害されないよう、電磁両立性を確保しなければならない。乗員がいる艦内で大量の電気エネルギーを蓄える際には、安全性も考慮が必要だ。解決可能な技術課題ではあるが、克服には時間と改良の積み重ねが必要となる。

コストと産業基盤の問題もある。レールガンは高価なミサイルを安価な弾丸に置き換えるが、兵站上の負担がなくなるわけではない。艦隊は依然として大量の弾丸を製造、試験、輸送、保管しなければならない。メーカーには、希少な原材料に頼らず大量生産できる素材が必要だ。複雑な状況で弾薬を無駄にしたり、砲の能力を過大評価したりしないために、訓練、運用方針、レールガンとミサイルを使い分ける基準も整える必要がある。

要点

• 防衛装備庁は6月から7月初旬の海上試験で、試験艦「あすか」から試作レールガンを標的船に向けて発射した
• 艦載レールガンを実際の船舶に向けて発射したのは初めてだと同庁は説明した
• 公開画像には、コンパクトな砲塔、砲口初速レーダー、データ収集用カメラが写っている
• 標的は標的板を取り付けた移動中の作業用タグボートに搭載された
• 初期試験では、砲口初速が秒速約2,000メートルから2,400メートル超に達した
• 防衛装備庁は5メガジュールの射撃を実証し、将来は20メガジュール近くまで高めることを目指している
• 計画の目標には、連続射撃、砲身寿命120発、専用射撃管制システムが含まれる
• 日本は2024年度、将来のレールガン研究に約1億6,700万ドルを計上した
• 技術的な追加情報は11月のシンポジウムで発表される見通し
• 米国は2021年にレールガン計画を中断した一方、日本は海上試験を継続している
• 想定される任務には、ドローンや巡航ミサイルへの防衛、水上目標への攻撃、沿岸砲としての運用がある