水中音響信号は航空最大の謎を解くことができるか？

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マレーシア航空MH370便は2014年3月8日に乗客239名とともに消息を絶った。徹底的な捜索活動にもかかわらず、機体の最終的な位置は不明のままである。これは航空界最大の謎の一つとなっている。

私たちの新しい研究では、MH370 の衝突と推定されるような航空機の墜落によって生成された水中音響信号を検出し、その運命に関する新たな洞察を提供する可能性を探ります。

MH370便はクアラルンプールから北京へ向かう途中、レーダー画面から消えた。公式調査によると、同便は予定の航路を外れ、インド洋上を南西方向に向かったとみられる。いわゆる「第7の弧」（衛星と飛行機の最後の交信で特定されたエリア）沿いやその付近での大規模な水中捜索を含む多国間の捜索活動にもかかわらず、主要な残骸は見つかっていない。

インド洋西部の島々に打ち上げられた残骸のうち、MH370便のものであることが確認されたのはわずか数個だけである。これにより、乗客の家族、捜索隊、そして世界中が未解決の疑問に悩まされている。

音響分析
ハイドロフォンは、海中の音波と圧力変化を捉える水中マイクです。この技術は、航空機の墜落など、さまざまな事象の圧力信号を検出するのに有望であることがわかっています。これらの信号は数千キロメートルも移動することがあり、ハイドロフォンは海洋環境での事象を識別および分類するための貴重なツールとなります。

私たちの研究では、包括的核実験禁止条約機構（CTBTO）の水中音響観測所のデータを分析しました。西オーストラリアのルーウィン岬とインド洋の島、ディエゴガルシア島の観測所のデータに焦点を当てました。

両地点とも、MH370が墜落したとみられる時間帯には稼働していた。これらの観測所は、第7弧から信号到達時間数十分以内の場所に位置している。CTBTOの観測所はこれまでにも、航空機墜落による特徴的な圧力信号や、5,000キロ以上離れた場所でのさまざまな規模の地震を検出している。

衝撃のモードによって、持続時間、周波数範囲、音量などの信号の特性が決まります。これらの信号を調査することで、MH370 の墜落の潜在的な音響証拠を特定できると期待しました。

カーティン大学の科学者による以前の分析と、その後の私たちによる分析により、第 7 弧の方向にあるケープ ルーウィン ステーションで記録された未知の発生源からの信号が確認されました。ただし、その信号は公式の捜索で示された時間枠外でした。

最新の研究は、公式かつ狭い時間枠に焦点を当てました。分析により、ケープ・ルーウィン基地で記録された、第 7 アークの方向に関連する信号が 1 つだけ特定されました。しかし、この信号はディエゴ・ガルシア基地では検出されませんでした。このことから、その起源について疑問が生じます。MH370 の最初の飛行経路に沿った信号のデータも調査しましたが、対応する音響シグネチャは見つかりませんでした。

過去の飛行機事故はほんの数件しかないため、私たちの調査結果は決定的なものではありません。しかし、200トンの飛行機が秒速200メートルで墜落すると、小さな地震と同等の運動エネルギーが放出されます。そのエネルギーは、数千キロ離れた場所にある水中マイクで記録できるほどの大きさです。

ハイドロフォンの感度を考えると、大型航空機が海面に衝突しても、特に近くのハイドロフォンに検出可能な圧力痕跡を残さないということはまずあり得ません。しかし、海洋状況が悪ければ、そのような信号が弱まったり不明瞭になったりする可能性があります。

制御された爆発
MH370の音響信号の検出可能性に関する議論を解決するには、ARAサンファン潜水艦で行われたものと同様に、第7弧に沿って制御された爆発を行うという現実的なアプローチが考えられます。

2017 年 11 月 15 日、アルゼンチン海軍が運用する ARA サン ファンが演習中に行方不明になりました。数時間後、CTBTO 局で異常な信号が記録されました。捜索を支援するため、2 週間後に最後の場所付近で空中投下による較正用手榴弾の投下が行われました。

CTBTOの水中音響ステーションでも記録された校正用手榴弾は、潜水艦の爆縮から放射された異常な信号に似ていた。潜水艦は1年後に発見されたが、乗組員44人全員が行方不明だった。

MH370 に関連すると考えられるものと同等のエネルギー レベルの爆発またはエアガンを使用した同様の演習を、第 7 アークに沿って実施できます。そのような爆発からの信号が、関心のある信号と同様の圧力振幅を示した場合、今後の捜索をその信号に集中させるのに役立ちます。ケープ ルーウィンとディエゴ ガルシアの両方で検出された信号が問題の信号よりもはるかに強い場合、両方のステーションからの信号をさらに分析する必要があります。

これにより、最新の調査結果に基づく新しいシナリオを考慮し、第 7 アークの特定に使用されたデータの再評価につながる可能性もあります。さらに、信号強度の変化により、変動に影響を与える条件に関する洞察が得られ、特定の地形や経路に基づいて影響領域をより正確に特定できる可能性があります。

したがって、私たちの研究はMH370の正確な墜落場所を特定することはできませんが、この航空の謎を解く上で水中音響技術の可能性を浮き彫りにしています。私たちの手法を改良し、さらに実験を行うことで、MH370の運命に関する新たな洞察を提供し、将来の海上事故への対応を改善できる可能性があります。

MH370便の行方を追う継続的な取り組みは、被害を受けた家族に心の整理をつけるだけでなく、広大な海洋上で発生する航空事故を追跡し、理解する能力を高めることも目的としています。

著者
カーディフ大学応用数学講師、ウサマ・カドリ

（出典： The Conversation ）