水中ドローンは多大な費用を必要とする海洋研究に、福音となるかもしれません(Underwater drones may be the gospel for costly marine research)

2020/10/28 ブログ

 海洋の研究開発といえば、研究船に多くの探査機器を搭載し、未知の大海原へ出航するというイメージを持つ方が多いと思います。実際、海洋研究開発機構の一般公開や船の科学館で、海洋調査船や南極観測船を見た方もいるでしょう。しかし、船を動かすということ、多大なコストがかかります。船を運航する船員さん達、海洋調査を行う機器を管理運転する技術者、そして研究者達、これらの人たちの人件費が第一に必要です。次に研究船の燃料や係留費用、そして研究船や海洋調査機器のメンテナンス費用です。単に海上を移動するだけでも、1週間で1千万円以上かかってしまいます。これが、海洋研究を行う上で一つのハードルとなっています。


 日本の研究者は、研究費の獲得のため競争的資金に応募しています。最も多くの研究資金を得る機会の一つに、日本学術振興会が行っている科学研究費助成事業があります。いわゆる「科研費」です。自由なテーマで申請できる研究費の中で、最も高額な研究費でも3-5年間で5千万円です。例え運よく研究費が獲得できても、天候不良による調査中止の可能性もあります。もちろん、支払った費用は返ってきません。これを考えると、一般の研究者が研究調査船を自由に使って研究することは、不可能と言えるでしょう。

 

海の研究に船舶は必要でしょうか?

 

 ここで一つの疑問が出てきます。果たして、海の研究に経費の掛かる船舶は必要でしょうか?もちろん、有人潜水艇「しんかい6500」のように大型の機器を運用する場合、母船となる研究船は必須です。しかし、現在光学機器や各種センサーが発達し、有人探査船の意義が薄れてきていることも事実です。人を乗せるよりも、多くのセンサーやカメラを搭載した無人探査機の方が、安全で多くの情報を得られるからです。さらに、有人探査船では潜航不可能な悪天候でも、無人探査機なら投入できるという日が多くあります。研究を進める上で、海洋調査が予定通り行われることは、任期雇用型の研究員にとって最重要事項です。今後、有人探査機はその役目を終えて、体験型観光施設になるでしょう。無人探査機が海洋調査および研究の主力となります。さらに、無人探査機も各種センサーの小型化、船上作業の簡便化、海中での機動力向上へ向け、小型化されることでしょう。
 小型化した無人探査機の運用に、船は不必要でしょう。実際、船は航行速度が時速30-40kmと遅く、調査地点まで時間がかかります。時間がかかると、運用する上で多くの費用がかかります。これでは、海洋調査に対する費用対効果に疑問が投げられ、他の研究{例えば抗ウイルス薬の研究}に研究費が配分されてしまうでしょう。そこで、研究船の代替え案として、水上飛行機の利用が挙げられます。無人探査機が十分に小型化できれば、水上機で運用が可能だと思います。

 

侮れない水上飛行機の性能

 

 水上飛行機の一例として、自衛隊でも利用されている新明和工業のUS-2機が挙げられます。US-2機は海洋救難機として使用されていて、乗組員も機長と整備士を除けば、8人搭乗可能です。さらに航続距離も4700kmと東京―父島間を2往復できます。また、ゴムボートの出し入れも可能で、無人探査機を投入できるように改造もできるでしょう。経費も地方空港の格納庫を利用すれば、年額200万円前後で保管できます。また、速度が時速400km以上出て、天候を見てから調査に行けるという長所もあります。さらに、海洋調査の予定が入っていない日には、観光用飛行やプライベート飛行という運用が可能であり、経費の軽減に役立つでしょう。ただ、US-2機は1機あたり140億円もするので、そこが一番のハードルでしょうか。もっと価格が安いUS-3機が開発中なので、そちらに期待しましょう。ちなみに、最新海洋調査船「かいめい」は建造費約200億円だそうです。

 

水中ドローンなら、水上飛行機で十分に運用可能です。

 

 ただし、水中ドローンと現行の海洋探査機では、性能に雲泥の差があります。一つに潜航深度です。潜航深度が8000mを超えるくらい、水中ドローンも性能が向上すれば、海洋研究に利用できる機器の一つになるでしょう。さらに、海底堆積物の採取、鉱物の採取、採水、生物採取などの機能も搭載可能である必要があります。まだまだ発展途上の水中ドローンですが、未来の海洋国家を目指す日本としては、開発を行って欲しいと思います。無人探査機の機能が水中ドローンに搭載できれば、水上飛行機での運用が可能となり、海洋調査の費用も格段と軽減されるでしょう。日本には、世界3位の面積を誇る排他的経済水域があるので、これを開発するためには、もっと簡易で、迅速な海洋研究ができる手段が必要だと思います。当社では、水中ドローンのレンタルサービスを行っています。未来の機器を是非使ってみませんか?
 

 Speaking of marine research and development, I think that many people have the image of mounting a lot of exploration equipment on a research vessel and sailing to an unknown ocean. In fact, you may have seen an oceanographic research vessel or an Antarctic research vessel at the Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology or at the Museum of Maritime Science. However, moving a ship is very costly. The labor costs of the sailors who operate the ship, the engineers who manage and operate the equipment for marine surveys, and the researchers, are the first priority. Next are fuel and mooring costs for research vessels, and maintenance costs for research vessels and marine research equipment. It costs more than 10 million yen a week just to move over the sea. This is one of the hurdles for conducting marine research.

 

 Japanese researchers are applying for competitive funding to obtain research funding. One of the opportunities to obtain the most research funds is the Grant-in-Aid for Scientific Research conducted by the Japan Society for the Promotion of Science. This is the so-called "Kakenhi". Of the research funds that can be applied for on any theme, even the most expensive research funds are 50 million yen in 3-5 years. Even if you are lucky enough to get research funding, there is a possibility that the survey will be canceled due to bad weather. Of course, the cost you paid will not be returned. Considering this, it can be said that it is impossible for general researchers to freely use research vessels for research.

 

Do you need a ship to study the ocean?

 

One question comes up here. Do you really need a ship that costs money to study the ocean? Of course, when operating large equipment such as the manned submersible "Shinkai 6500", a research vessel that serves as a mother ship is indispensable. However, it is also a fact that the significance of manned exploration vessels is diminishing due to the development of optical equipment and various sensors. This is because an unmanned spacecraft equipped with many sensors and cameras is safer and provides more information than carrying a person. In addition, there are many days when unmanned spacecraft can be used even in bad weather where manned spacecraft cannot dive. It is of utmost importance for fixed-term researchers to carry out marine surveys on schedule in order to proceed with their research. In the future, the manned spacecraft will finish its role and become a hands-on tourist facility. Unmanned spacecraft will be the mainstay of oceanographic research and research. In addition, the unmanned spacecraft will be downsized to reduce the size of various sensors, simplify onboard work, and improve mobility in the sea.

 

 A ship would not be needed to operate a miniaturized unmanned spacecraft. In fact, the ship has a slow sailing speed of 30-40km / h, and it takes time to reach the survey point. If it takes time, it will cost a lot to operate. This would raise questions about the cost-effectiveness of marine research and would allocate research funding to other research (eg, antiviral research). Therefore, as an alternative to research vessels, the use of seaplanes can be mentioned. If the unmanned spacecraft can be made sufficiently small, I think it will be possible to operate it with a seaplane.

 

The performance of a seaplane that cannot be underestimated

 

An example of a hydroplane is the US-2 aircraft of ShinMaywa Industries, which is also used by the Self-Defense Forces. The US-2 aircraft is used as a marine rescue aircraft, and the crew can carry up to eight people, except for the captain and mechanics. In addition, the cruising range is 4700km and you can make two round trips between Tokyo and Chichijima. In addition, rubber boats can be taken in and out, and it will be possible to modify it so that an unmanned spacecraft can be introduced. If you use the hangar at the regional airport, you can store the expenses for around 2 million yen per year. It also has the advantage that the speed is over 400km / h and you can go to the survey after seeing the weather. In addition, on days when there are no plans for marine surveys, tourist flights and private flights are possible, which will help reduce costs. However, the US-2 aircraft costs 14 billion yen per aircraft, so is that the biggest hurdle? A cheaper US-3 machine is under development, so let's look forward to it. By the way, the latest marine research vessel "Kaimei" is said to cost about 20 billion yen.

 

Underwater drones can be fully operated by seaplanes.

 

However, there is a difference in performance between underwater drones and current marine probes. One is the dive depth. If the performance of underwater drones improves to the extent that the dive depth exceeds 8000 m, it will become one of the equipment that can be used for marine research. In addition, it must be equipped with functions such as seabed sediment collection, mineral collection, water collection, and biological collection. Although it is still a developing underwater drone, I would like Japan to develop it as it aims to become a maritime nation of the future. If the function of the unmanned spacecraft can be installed in the underwater drone, it will be possible to operate it on a seaplane, and the cost of marine research will be significantly reduced. Japan has an exclusive economic zone, which boasts the third largest area in the world, so I think we need a simpler and faster means of marine research to develop it. We offer an underwater drone rental service. Why don't you use the equipment of the future?