気球撃墜におけるレーダー探知とクラッター処理

2023年2月4日にアメリカ東海岸・サウスカロライナ州ミルトルビーチの沖合で、米空軍のF-22ラプターがAIM-9X空対空ミサイルを用いて、中国から飛来した気球を撃墜する事件が発生した。この事件の後にも、アメリカやカナダの上空で相次いで「謎の飛行物体」が見つかり、撃墜されている。→連載「軍事とIT」のこれまでの回はこちらを参照。

中国から飛来した情報収集用の気球は、F-22ラプターによって撃墜された　撮影：井上孝司

「レーダーの精度を高めた」?

それまで、気にもとめられていなかったような「謎の飛行物体」がいきなりいくつも見つかり、相次いで撃墜された。もちろん、“気球事件” がトリガーになったわけだが、この件に関する報道で「レーダーの精度を高めたら謎の飛行物体が見つかり～」と書かれているのが、ちょっとひっかかった。一般向けの媒体としては、そういう書き方をするしかなかったのだろうが、真相はどうなのだろうか。

最初におさらいをしておくと、レーダーとは「電波を放って、その電波が何かに当たって反射してきたときに、反射波を受信することで探知を成立させる」センサーである。いいかえれば、レーダー電波を反射する物体があれば、それは何でも探知目標としてスコープに現れる。

今回の事案で問題になったのは、空中に浮いている気球だから、対空捜索レーダーについて考えてみる。用途からすれば当然、空に向けてアンテナを指向して電波を放つわけだが、空中にあるレーダー電波の反射源は飛行機だけではない。

例えば、雨・雪・雲といった、空中の水粒もレーダー電波の反射源となる。現に気象レーダーというものがあり、気象情報を提供するWebサイトにアクセスすれば、雨雲レーダーの情報も見られるのが一般的だ。

水粒のサイズは飛行機と比べると桁違いに小さいから、それを確実に探知するためか、気象レーダーが使用する電波の周波数は比較的高い。総務省の資料によると、主流はCバンド(5 GHz帯)とXバンド(9.7GHz帯)で、前者は遠距離用、後者は近距離用とされている。しかし世界的には、Sバンド(2.8GHz帯)を気象レーダーに使用する事例もあるという。Sバンドといえば、イージス艦のAN/SPY-1レーダーなど、艦載対空捜索レーダーでも多用している周波数帯だ。

ちなみに、気象レーダーでもドップラー・シフトを利用している。動きがある雨雲は、移動している飛行物体と同様にドップラー・シフトを生じて、送信波と反射波の間に周波数のズレを引き起こす。そのズレの度合から、移動速度を知る仕組みとなる。