NTT、ドローンによる雷の誘発・誘導に世界で初めて成功

Contents

背景実験概要と成果技術のポイント（1）ドローンの耐雷化技術（2）電界変動を利用した雷誘発技術今後の展開

背景

落雷は人類社会に大きな被害をもたらす自然現象の1つである。NTTグループの通信設備をはじめとする重要インフラにはさまざまな落雷対策が施されているが、今日においても落雷被害はなくならず、その被害額は国内だけでも毎年1000億円から2000億円と推定されている。NTTは、これまで培ってきた、通信設備を雷から守る技術を大きく発展させ、重要インフラや街への落雷そのものをなくす技術の実現を目指している。

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従来の雷対策としては、避雷針を用いる手法が広く使われているが、避雷針によって雷を受ける範囲は限定的であり、また、風力発電の風車や屋外のイベント会場といった避雷針を設置すること自体が困難なケースも存在する。

NTTでは、近年発展著しいドローンを用い、雷雲の位置に合わせてドローンを移動させ、積極的に雷を誘発した上で、安全な場所に誘導する「ドローン誘雷」について研究を進めている。

今回、ドローンに雷が直撃しても誤作動・故障を発生させない「ドローンの耐雷化技術」、および積極的に雷をドローンに落とさせる「電界変動を利用した雷誘発技術」を実証するため、実際の雷雲下でドローン誘雷実験を行った。

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実験概要と成果

2024年12月～2025年1月の期間、島根県浜田市山間部の標高900m地点でドローンを使用した誘雷実験を実施した。本実験では、フィールドミルと呼ばれる装置（大気電界を測定する計測器）を使用して地上電界を観測し、雷雲の接近に伴って付近の電界強度が高くなったタイミングで、独自の耐雷ケージを具備したドローンを飛行させ、雷の誘発を試みた（図1）。

2024年12月13日の雷雲接近時、フィールドミルで観測した電界強度が上昇したタイミングで、ワイヤをつけたドローンを高度300mまで飛行させ、地上に設置したスイッチで、ドローンと地上を導通させた（図2）。その結果、ワイヤに大電流が流れ、同時に周囲の電界強度が大きく変化することを確認した（図3）。

さらに、雷誘発の直前にはワイヤと地面の間に2000V以上の電圧が生じていることを確認しており、急激にドローン周囲の電界強度を変化させたことで、ドローンに雷が誘発された。ドローンを使用した誘雷の成功は世界で初めてとなる。

また、誘雷と同時に、破裂音、ウインチ部の発光、ドローンの耐雷ケージの一部溶断を確認した（図4）。一方で、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た。

技術のポイント

ドローン誘雷を行うためには、雷が落ちてもドローンが飛行し続ける必要がある。さらに、雷雲下にドローンを飛行させるだけではドローンへ雷を落とすことは困難であるため、雷を積極的に誘発する必要がある。そのため、以下の（1）、（2）の技術を提案し、実証した。

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（1）ドローンの耐雷化技術

ドローンに雷が直撃しても誤作動・故障しない、かつ、市中のドローンに具備することができる耐雷ケージの設計手法を考案した。耐雷ケージは金属製のシールドで、ドローンに雷が直撃した際に流れる大電流を迂回させることでドローン本体に雷電流が流れることを防止する。また、雷電流を放射状に流すことで、大電流により発生する強磁界を互いに打ち消しあい、ドローンへの磁界影響を低下させる。（図5）

さらに、耐雷ケージを具備したドローンについて、人工雷の印加試験を実施した。その結果、自然落雷の98％以上をカバーし、自然落雷の平均値の5倍に相当する150kAの人工雷を印加した場合においても、ドローンに故障や誤作動が発生しないことを確認した。

（2）電界変動を利用した雷誘発技術

雷を誘発するため、飛行させたドローンと地上の間を導電性のワイヤで接続し、その地上側に高耐圧スイッチを取り付け、スイッチの操作によってドローン周囲の電界強度を変化させる手法を考案した。スイッチによって最適なタイミングでドローンと地上を接続し、急激にドローン周囲の電界強度を上昇させることで、雷の誘発を促すことができる（図6）。