[M-IS19] 大気電気学：大気電気分野の物理現象解明から防災への応用まで

[MIS19-07] ドローンを利用した冬季雷の誘雷実験

*長尾 篤¹、山下 由美子¹、枡田 俊久¹、池田 高志¹ (1.NTT宇宙環境エネルギー研究所)

キーワード：誘雷実験、ドローン、高耐圧スイッチ

落雷対策の新たな手法として，落雷を安全な場所に誘導する落雷制御技術が検討されている[1]．落雷制御技術により，意図した場所，タイミングで雷を発生させ，安全な場所に導くことができれば，インフラ設備等における落雷被害を限りなくゼロに近づけることが可能と考えられる．NTT 宇宙環境エネルギー研究所では，落雷制御の方法として，重要ビルや設備，街の上空に飛行させたドローンに意図的に雷を落とし，安全な場所に誘導すると共に、誘導した雷をエネルギーとして有効活用を行う技術を研究している．[2] 本稿では，耐雷ケージを具備することで雷を受けても飛行し続けることを可能としたドローンを利用し，意図的に雷を誘発し，誘導する誘雷実験を実施したので，その結果について報告を行う．[3] 本実験は，ドローン誘雷手法の検証を目的に，2024年12月～2025年1月の期間，島根県浜田市山間部の標高 900m地点で実施した．本実験では，フィールドミルを使用して地上電界を観測し，付近の電界強度が高くなったタイミングでドローンを高度300mでホバリングさせている．また，ドローンと地上の間は導電性のエナメル線で接続しており，地上側に高耐圧スイッチを取り付け，スイッチの遠隔操作によっ てドローンと地上を接続し，急激にドローン周囲の等電位面を変化させることで雷の誘発を促した．[4][5] 実験地への雷雲接近時，フィールドミルで観測した付近の電界強度が+3.7 kV/mとなったタイミングでドローンをホバリングさせ，スイッチをOFFからONの状態とし，ドローンと地上を接続した．その結果，エナメル線に大電流が流れ，同時に破裂音，発光，耐雷ケージ部やエナメル線，スイッチ部の焼損を確認したことから，本実験はドローンを使用した誘雷に成功した．ドローンを用いた誘雷の成功は世界初である．また，耐雷ケージを具備したドローンについては誘雷後も安定して飛行を続けたことを確認している．なお，誘雷の直前では，エナメル線と地面の間に約 2.0 kV の電圧が生じていることを確認しており，スイッチの遠隔操作によって急激に等電位面を変化させ，上空のドローン付近のコロナ帯電層の影響を打破したことで，ドローンに雷が誘発したと考えられる．

参考文献
[1] Wang, et al., 30th ICLP, paper No.730, 2010.
[2] A. Nagao. et al. “Fundamental Study on method of Generating Compressed Air by Utilizing the Electromagnetic Force Caused by Lightning Surge Currents,” 2024 International Symposium on EMC Europe,10.1109, 2024.
[3] 枡田俊久 他“ドローンの耐雷性向上に関する基礎的検討,”電子情報通信学 会ソサイエティ大会, B-4-6, 2021.
[4] 丸山雅人 他”ドローンからの導線投下による人工誘雷,” 日本大気電気学会, S2-1, 2023.
[5] J.C.Willet, et al. “An experimental study of positive leaders initiating rocket-triggered lightning,” Geophys. Res. Lett., Volume 45, pp. 3698-3705, 2018.

謝辞
実験の実施にあたり，北海道大学 大学院理学研究院 稲津 將教授，佐藤光輝教授，佐藤 陽祐准教授 には多大なご協力をいただきました．ここに厚く御礼申し上げます．