今回は、「外国出願の禁止」というブログ記事の続きになります。
最初の外国出願が禁止される技術分野に、「例えばレーザ兵器、電磁パルス(EMP)弾のような新たな攻撃又は防御技術」があります。
そこで、今回は電磁パルスについて解説いたします。
「電磁パルス」という用語は、electromagnetic pulseの訳語になりますが、赤外線パルス、マイクロ波パルスなどが典型例になります。赤外線レーザーから赤外線パルスを照射することができますし、マイクロ波レーダーからマイクロ波パルスを照射することもできます。
電磁パルスの特徴は、時間平均出力はそれほど大きくなくても、パルス照射中の出力は極めて大きく設定することができる点にあります。
マイクロ波レーダーに、マイクロ波パルスが使われているのですが、２１世紀の技術水準では、パルス幅が１マイクロ秒に設定するのは容易です。
ここで、時間平均出力について、エネルギーで１ジュールの場合に限定して考えます。１ジュールは０．２３９カロリーに相当するので、１グラムの水を０．２３９℃加熱することができます。
マイクロ波が連続波のときには、１ワットの出力で１秒間、連続して照射したときには、時間平均出力は１ワットになり、エネルギーは１ジュールになります。
次に、マイクロ波がパルス幅１マイクロ秒のパルスのときを考えます。１マイクロ秒というパルス照射時間は１００万ワットの出力であり、パルス照射直後の９９９９９９マイクロ秒は全くマイクロ波を照射しないとき、エネルギーは１ジュールになります。
パルスを照射している１マイクロ秒と、パルスを照射していない９９９９９９マイクロ秒を加算したときには、１００万マイクロ秒になりますが、１００万マイクロ秒は１秒と同一です。
マイクロ波を人体に照射するときに、出力１ワットで１秒間、連続して照射する場合と、出力１００万ワットで１マイクロ秒という極めて短い時間だけ照射し、かつ、９９９９９９マイクロ秒は照射しない場合とを比較すると、エネルギーは１ジュールで同一ですし、時間平均出力も１ワットで同一ですが、人体に与える影響は同一でしょうかね。
出力１００万ワットでパルス幅１マイクロ秒というようなマイクロ波パルスが、電磁パルスの例示になります。
次に、赤外線レーザーで考えます。赤外線レーザーでは、フェムト秒レーザーが既に開発されています。フェムト秒レーザーでは、赤外線パルスのパルス幅が、１フェムト秒から９９９フェムト秒の範囲になります。
単位の接頭語は、ミリ、マイクロ、ナノ、フェムトとなっているのですが、１フェムト秒は、１マイクロ秒の１００万分の１であり、１秒の１兆分の１になります。
更に、赤外線がパルス幅１フェムト秒のパルスのときを考えます。１フェムト秒というパルス照射時間は１兆ワットの出力であり、９９９９億９９９９万９９９９フェムト秒は全く赤外線を照射しないとき、エネルギーは１ジュールになりますし、時間平均出力は１ワットになります。
出力１兆ワットでパルス幅１フェムト秒というような赤外線パルスが、電磁パルスの例示になります。
このブログでは気楽に１兆ワットという数字を記載いたしましたが、現実に出力１兆ワットの赤外線レーザーを空気中で照射いたしますと、空気中に含まれる窒素分子、酸素分子などが電離してプラズマが生成します。パルス幅が１フェムト秒のように短いときであっても、プラズマは生成します。
プラズマといっても、一般人に馴染みがないかもしれませんが、天然のプラズマは電離層になりますし、オーロラは天然のプラズマにより発光しています。
地球の大気の上層部に電離層がありますが、電離層では、気体分子は電離してプラズマになっています。電離層は上空１００キロ前後から８００キロ前後であり、太陽光が照射されている時間帯では上空６０キロ前後以上で気体分子は電離してプラズマになっています。
プラズマが生成するか否かという観点では、電離層のように気圧が極めて低いときであってもプラズマは生成しますし、フェムト秒レーザーを使えば、１気圧前後であってもプラズマは生成します。
また、空気は絶縁体ですが、プラズマは導電体になります。