航空業界は、世界の温室効果ガス排出量の約2%を占めています。
高速の商業航空旅行が勢いを増す中、高速航空機を持続可能なものにするにはどうすればよいのでしょうか。
低排出技術と燃料、特に持続可能な航空燃料（SAF）が極めて重要になるでしょう。
商業用の高速航空旅行は加速しています。米国政府は航空旅行の速度を、その戦略的優先事項に組み込んでおり、NASAおよび欧州連合は、高速機の設計に関する研究に投資しています。Boom Supersonicの商用機Overtureのような製品は、既存の航空輸送の速度を2倍にすることを目指して開発が進んでいます。
航空旅行の利点は明らかです。世界をつなぎ、人々を結びつけ、最終的には世界経済の繁栄を可能にします。高速航空旅行は、新たな渡航先や可能性を開くことで、世界をさらに身近なものにする可能性を秘めています。
しかし、高速飛行（ここでは超音速と定義）への関心が再び高まる中、航空業界は気候変動への影響の低減を目指しています。航空業界は世界の温室効果ガス排出量の約2%を占めており、環境負荷の低減を優先課題として取り組んでいます。このような状況において、速度と持続可能性は両立できるのでしょうか。
持続可能性と高速移動は互いに排他的な概念ではなく、BoomのOverture（速度、安全性、持続可能性を重視して最適化）などの製品や、他の機体がそれを示しています。さらに、航空宇宙技術の進歩により、現代の高速機は持続可能な飛行に向けて有利なスタートを切ることができます。この勢いを維持するには、低排出技術と燃料が不可欠です。これらが導入されれば、より速い移動が安全で持続可能であり、社会にとって純便益をもたらすものとなるでしょう。
持続可能な航空燃料：高速飛行の脱炭素化に不可欠
持続可能な航空燃料（SAF）は、航空業界の脱炭素化に向けた、即効性がありスケール可能な解決策として認識されています。SAFは化石燃料由来の原料ではなく、既に炭素循環の一部となっている有機物や廃棄物由来の炭素原子を利用するため、化石ジェット燃料と比べてCO2排出量を最大100%削減できます。現行の国際基準では、化石ジェット燃料へのSAFの混合率は50%が上限とされていますが、100% SAF向けの新たな基準が策定されつつあります。
高速機メーカーは、100% SAFに対応できるよう機体を設計することが不可欠です。特に、非ドロップイン型SAF（より高い性能と排出削減効果をもたらす強化仕様の燃料ですが、互換性を持たせるために既存設備の改修が必要となる可能性があるもの）への対応が重要です。
高速飛行には、エネルギー要件が2～3倍大きく、同等の亜音速旅行と比べて、SAFに対応した設計の重要性が浮き彫りになっています。100% SAF向けに機体設計を最適化することで、OvertureやエンジンSymphonyは、大規模で時間のかかる改修を行わずに、就航時からネットゼロのカーボン運航を実現できる見込みです。これらの公約を果たすため、Boomは飛行試験および引き渡し運航用に年間1,000万ガロンのSAFを調達しています；他の業界関係者も同様の動きに追随しています。
業界全体で、SAFの需要は引き続き強調です。現在、100社を超える航空会社、機体メーカー、空港がSAFの調達に関心を示しており、燃料利用者と生産者の間の複数年契約は112億ガロンを超えています。このうち57億ガロン超は2022年のみで締結されました。
SAFの生産は、この強く増加し続ける需要に応えるため急速に拡大する必要があり、業界と政府の双方による今すぐの協調的な取り組みが求められています。風力や太陽光などの再生可能エネルギー産業が成功を収めた急激な成長と同様に、SAF産業を拡大するうえで重要な4つの中核的施策は、早期導入、継続的な研究開発資金、強力な政府のインセンティブ制度、そして一貫したSAF政策です。これらの施策を通じて、SAFは高速移動だけでなく、世界の航空業界全体において炭素排出削減をもたらす態勢が整うでしょう。
効率を高めるための技術革新
航空機技術における持続的な革新と改善は、より速い飛行の長期的な持続可能性を確保する上で中心的な役割を果たします。心強いことに、航空業界の進化を振り返ると、技術の継続的な改善への根強い意欲が確認できます。
ジェットエンジンの登場により、1960年代には商用航空輸送の速度がレシプロエンジン旅客機と比べて2倍になりました。しかし、初期のジェット機は、当時の技術的に成熟したレシプロエンジン旅客機と比べて、（座席キロあたりで）約3倍のエネルギーを消費していました。その後の30年間に、航空機およびエンジン技術の研究開発と改善が進み、ジェット機のエネルギー効率は向上し、レシプロ旅客機の水準に達し、さらにはそれを上回るまでになりました。
現代の高速機が航空会社の機材に加わるにつれ、亜音速機やエンジン技術の進歩を活用して、より高い効率を実現する好機が生まれています（例：より軽量な複合材料や、より高精度なモデリング）。技術革新を通じて高速機にも効率改善が見込まれることと相まって、より速い飛行の利点を持続可能な形で提供できるようになるでしょう。
CO2以外の気候変動影響の理解と対応に向けたさらなる研究開発の必要性
航空機エンジンからのCO2以外の排出物も気候に影響を与えますが、その大きさは高度によって異なります。最近の研究によると、飛行機雲（コントレイル）は航空に起因する気候変動の最大の要因である可能性がありますが、超音速機が典型的に巡航する高度では、飛行機雲の発生は大幅に抑えられます。一方で、成層圏における窒素酸化物や水蒸気の排出は、より低い高度での排出よりも大きな気候への影響をもたらす可能性があります。
成層圏における排出の影響の正確な大きさについては、依然として議論が続いています。高速飛行の全体的な影響をより良く理解するには、さらなる気候科学研究が必要です。これにより、飛行機雲を回避するための最適な航空機の経路設定や、気候に最適な巡航高度などの潜在的な緩和策の評価が可能になります。
注目すべきエンジン排出削減技術には、リーン燃焼、アイドルサイクル制御、プラズマ燃焼があり、いずれも気候や地域の大気質に影響を与える窒素酸化物やその他の汚染物質の低減を目的としています。次世代のSAFは、燃料性能の向上に加え、飛行機雲の形成に寄与する煤の排出を削減する大きな可能性を示しています。
速度と持続可能性は両立できる
高速飛行の再導入は、現代の航空機設計の柱として最初から持続可能性を組み込む新たな機会をもたらします。新規参入企業は、当初から持続可能性を重視して機体を最適化できるため、有利な立場にあります。持続可能性への共同の取り組みは、SAFの拡大やCO2以外の影響を理解し軽減するための研究の推進に向けて、官民の連携によって裏付けられる必要があります。これにより、速度が持続可能性を犠牲にすることは決してなくなり、より速い移動が安全で持続可能であり、社会にとって有益なものになるでしょう。
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