
未来の潜水艦は、水中を超高速で移動する泡状の潜水艦としてアメリカにやってくるかもしれない。中国のハルビン工業大学の研究者たちは、潜水艦の新たな概念「スーパーキャビテーション」を開発した。これは、水中の潜水艦が周囲に空気の塊を作り出すというものだ。この泡の中では、潜水艦は水の摩擦による抵抗を受けず、速度を低下させることなく、はるかに高速で航行できる。理論上、ロケットエンジンを搭載したスーパーキャビテーション船は、この空気の塊の中をほぼ音速で航行できる可能性がある。
潜水艦の液体内に空気の空洞を形成するという科学的な仕組みは複雑ですが、この現象は大学でよくあるいたずらで簡単に観察できます。ビール瓶を1本ずつ重ねてガチャガチャと鳴らすと、下の瓶のビールが圧縮され、急速に気泡が放出されて溢れ出します。潜水艦の場合、この気泡は船首の特殊なノズルから噴出されるガスから発生しますが、スーパーキャビテーションが発生するには、船が高速で航行している必要があります。つまり、前方の空気が圧縮されている状態です。空気の空洞の中で超高速で航行すると、船はまるでミサイルのように挙動し、操舵が困難になります。
ハルビンの研究者たちの構想は、潜水艦がスーパーキャビテーションが発生し始める速度まで加速するのに役立つかもしれない。まず、潜水艦は特殊な液体膜を艦体表面に放出し、スーパーキャビテーションが効果を発揮する前に抗力を低減する。次に、操縦装置が液体膜の補充量と補充場所を調整することで、摩擦の少ない領域と多い領域を作り出し、潜水艦を旋回させる。(設計の詳細と仕組みは軍によって秘密にされている。)
膜操縦はスーパーキャビテーションの画期的な進歩ですが、ハルビンの複雑流れ伝熱研究所の科学者たちは、それだけでは超高速潜水艦の実現には不十分であることを認めています。そのような潜水艦には、水中で作動し、太平洋横断航海を完遂するのに十分な持続時間を持つロケットエンジンが必要です。
スーパーキャビテーション自体は新しいものではない。複数の国の軍事研究者が数十年前からこのアイデアに取り組んできた。1960年代には、ロシアが最大射程距離約4マイル(約6.4キロメートル)のシュクヴァル・スーパーキャビテーション「水中ロケット」の開発を開始した。米国は1997年にスーパーキャビテーション魚雷の開発に着手し、2006年には国防高等研究計画局(DARPA)がスーパーキャビテーション小型潜水艦の開発プログラムを発表した。これらのプロジェクトではいずれも航続距離と操縦性が課題となっていたが、ハルビン研究所の液体膜は、潜水艦をロケットのように水中飛行させるために必要なブレークスルーとなるかもしれない。運が良ければ、超音速潜水艦は極超音速ミサイルの開発よりも優れた成果を上げるだろう。