飛行機における電波の役割は不可欠ですが、同時に数々の課題も抱えています。この記事では、飛行機と電波の関係性、障害の原因、携帯電話の使用制限、そして電波が及ぼす影響について、深く掘り下げて解析します。
飛行機と電波の基本的な関係性
飛行機における電波の役割は、なぜこれほどまでに重要なのでしょうか？このセクションでは、飛行機と電波が持つ基本的な関係性とその根底にある原理について探ります。飛行機の安全で効率的な運行に不可欠な電波の使用について、その基本原理と重要性を明らかにします。
通信と航空安全のための電波
飛行機は、地上や他の航空機との通信のために電波を利用します。これらの電波は、音声メッセージや情報を無線で伝送するために使用され、航空機のナビゲーションにも重要な役割を果たしています。
電波は人間の目には見えない電磁波で、ガンマ線、X線、紫外線、赤外線、可視光線などと同じ電磁スペクトルの一部です。これらの波は大気中に満ちており、特定の周波数で発生し、それぞれに対応する波長を持ちます。
飛行機における電波の技術と利用
電波の送信には、アンテナの中点に交流発電機が設置されます。アンテナに流れる交流電流が増減すると、それに伴って磁場と電場も増減します。これらの電磁場はアンテナの周囲で変動し、継続的な電波が宇宙空間に伝播します。
異なる周波数の電波は、大気中を伝播する際に独特の特性を持ちます。例えば、非常に低い周波数（VLF）、低周波（LF）、中周波（MF）の電波は比較的長い波長を持ち、それに応じて長いアンテナを使用します。これらの周波数で生成される電波は、地波または地表波として知られ、地球の曲面に沿って長距離伝播するため、特に長距離通信に役立ちます。
高周波（HF）の電波は直線で進み、地球の表面に沿って曲がることはありません。しかし、HF電波は大気の電離層から反射する特性があり、その結果、HF信号の射程を視線外まで拡大します。そのため、大洋横断航空機はしばしばHFラジオを音声通信に使用します。
航空機におけるVHF通信ラジオは、118.0 MHzから136.975MHzの周波数範囲で動作し、航空機と航空交通管制（ATC）間、または航空機間の通信に使用されます。
ラジオ波の生成と放送自体は重要な情報を伝えません。基本的なラジオ波はキャリア波として知られており、有用な情報を伝送・受信するために、この波は情報信号によって変調されます。情報信号には伝えたい独自の音声やデータ情報が含まれています。
飛行機における電波障害の原因と対策
電波障害は、飛行中の安全に大きな影響を与える可能性があります。ここでは、その原因と対策について詳述します。
電波障害の主な原因
「電波障害」とは、認可されたRTF周波数のユーザー以外の送信により、ラジオ受信が妨げられる様々な状況を指します。これは、しばしば地上の商業ステーションから発生します。
天候、特に雷雲によって発生する静電気や、高気圧状態などの特殊な伝播条件では、保護範囲外のステーションからの送信が、認可された航空通信周波数と干渉することがあります。また、航空周波数に近い周波数、またはその副調波周波数で不正な送信装置が設置された場合も干渉の原因となり得ます。
障害への対策と技術的挑戦
ATCレシーバーは、アンテナが地上に近いため、電波障害の影響を受けにくいことが多いです。もし障害が発生した場合、短期的な解決策として周波数を変更することが有効です。ATCは使用不可能な周波数に気づいたら新しい周波数を割り当てます。しかし、極端な場合、航空機は割り当てられた周波数を聞くことができないことがあります。
ラジオのスクエルチコントロールを慎重に調整することで、干渉の影響を減らすことが可能です。この調整は、不要なノイズや干渉を除去するために重要です。また、一部の空港では同じ航空管制周波数を共有していますが、数百海里離れているため、気象条件によっては一方の空港へ向かう航空機が、他の空港のATCや航空機からの干渉を受けることがあります““。
悪意を持った送信も稀にあり、不正なステーションが航空周波数で誤解を招くような送信を行うことがあります。これらの送信は通常、非標準的なタイミング、内容、または形式のために信憑性が欠けていますが、例えば離陸中などの重要な段階で行われた場合、非常に危険な結果を招く可能性があります““。
飛行機内での携帯電話使用と電波への影響
携帯電話の使用が飛行機の電波に与える影響は、多くの議論の的となっています。このセクションでは、その影響と規制について考察します。
携帯電話の使用と電波干渉
携帯電話や他の電子機器の使用が飛行機のアビオニクスに干渉する可能性があるとされています。特に、アクティブな無線送信機器である携帯電話は、飛行機のシステムに電磁干渉を引き起こす可能性があります。
一部の報告では、携帯電話がオンの状態で特定のアビオニクスシステムに干渉が観測され、その後電話がオフにされると干渉が消失することが記載されています。
飛行機内での携帯電話規制の現状
アメリカでは、FCCにより飛行中の携帯電話の使用が禁止されていますが、FAAは航空会社がそのデバイスが航空機のナビゲーションや通信システムに干渉しないと判断した場合に限り、個人電子機器の使用を許可しています。
ヨーロッパでは、一部の商業便で乗客の携帯電話の使用が限定的に導入されており、世界中の多くの航空会社が飛行中の携帯電話使用に向けて動いています。ただし、多くの航空会社は依然として飛行機内での携帯電話の使用を許可していません。
飛行機における電波影響の実例と対応
実際に電波が飛行機に与える影響には、さまざまな事例が存在します。このセクションでは、その事例と対応策を探ります。
具体的な電波影響の事例
一例として、高強度の放送塔の近くでの飛行は、飛行機のエンジンパワーの不意の減少につながる可能性があります。2014年には、放送塔近くで飛行していたR44ヘリコプターが、ラジオ周波数干渉によりエンジンパワーの不意の減少を経験し、ハードランディングに至った事例が報告されています。
また、5Gワイヤレス技術の導入により、3.7–3.98 GHzのラジオ周波数帯が利用されることで、航空機のレーダー高度計への不安全なRF干渉が発生する可能性があります。このような干渉は、航空機の安全運航に広範囲にわたる影響を及ぼす可能性があるとされています。
事例に対する対応策と予防
高強度放送塔の近くでの飛行時には、特に高度な注意と適切な飛行計画が必要です。また、機器の設計とメンテナンスにおいて、干渉を防ぐための対策が重要になります。例えば、R44ヘリコプターの事例では、ラジオ周波数干渉による潜在的な問題を認識し、対応策を講じることが重要でした。
5G技術の導入に関しては、航空業界とモバイルワイヤレス業界が協力し、航空機の安全性を損なうことなく利用できる方法を見つけることが必要です。このためには、5Gネットワークの影響に関するさらなる研究と、リスク軽減の方法の開発が必要です。
飛行機と電波の未来：技術的進展と展望
技術の進歩は、飛行機と電波の関係性に新たな展望をもたらします。このセクションでは、将来的な技術的進展とその影響を探ります。
新技術と飛行機の電波利用
NASAは、航空の未来とグローバルな技術、環境、経済のトレンドに基づいて新しい戦略的ビジョンを策定しました。このビジョンは、航空が引き続き国の主要な経済ドライバーおよび文化的拠点であり続けるようにするために設計されています。
新技術は、航空産業に革新をもたらし、航空機の安全性、効率性、環境性能を向上させることが期待されています。たとえば、次世代の超効率的な航空機は、エネルギー効率と環境性能の大幅な向上を目指しています。
未来の航空通信技術の展望
アジア太平洋地域の急速な経済成長や、都市化と中間層の拡大は、航空サービスの新たな需要を創出しています。これに応えるため、航空業界は日々の運行を安全かつ効率的に行うための変革が求められています。
環境問題に対する意識の高まりは、航空業界に低炭素推進技術の導入を促しています。また、新技術の急速な進歩は、航空における自動化や自律性の高いシステムの実現を可能にするでしょう。
NASAは、航空研究のほぼ世紀にわたる歴史を持ち、その技術は今日飛行するほぼすべての航空機や航空交通管理のプロセスに採用されています。新しい戦略的ビジョンは、航空分野における革新的な改善を短期的にも長期的にも確実に続けることを保証します。
まとめ
飛行機と電波は切っても切り離せない関係にあります。本記事では、この複雑なテーマを深く掘り下げ、読者が技術と課題の両面について理解を深めることを目指しました。飛行機と電波の未来は、技術的な進歩により、更なる可能性を秘めています。
