0
1

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?

焦点を外すための、パラボラアンテナによる電波密度の計算ゲーム。

Posted at

ショートストーリー: 焦点を外す

東京の喧騒が静まりかけた深夜、アキラは自宅のオフィスでキーボードを叩いていた。彼は才能あるプログラマであり、国家プロジェクトの一環として最新の装甲車両の防御システムを開発していた。近年、ドローンによる成形炸薬弾攻撃が増加しており、東京の安全が脅かされていた。そのため、彼の仕事はかつてないほど重要だった。

成形炸薬弾は、金属ジェットを高速で放出することで、強力な破壊力を持っている。その焦点距離を特定し、無効化することが、この防御システムの肝となる。アキラは、プログラムに新しいアルゴリズムを実装することを決意した。彼は金属ジェットが最も効果を発揮する焦点距離を特定し、その距離を巧妙にかわす方法を考えた。

防御システムの開発
彼の開発チームは、成形炸薬弾の特性を徹底的に分析した。金属ジェットが形成される瞬間、爆風の圧力波が発生し、その後、焦点が定まる。アキラは、装甲車両の動きとシールドの展開を同時に行うことで、焦点距離を回避し、ダメージを最小限に抑えるアルゴリズムを設計した。

「焦点を外せば、威力は無効化できる」と彼はチームに説明した。システムはリアルタイムで周囲の環境を分析し、攻撃を受けた際には自動的に適切な回避行動をとるようにプログラムされていた。

image.png

実験と成果
数週間後、システムは実際の試験運用に移行した。装甲車両がテストトラックに配置され、アキラはその様子を見守った。ドローンからの攻撃を模倣したシナリオが設定され、実際に成形炸薬弾が発射される。

瞬間、警報が鳴り響き、成形炸薬弾が発射された。アキラは息をのんで見守った。装甲車両は即座にデータを処理し、焦点を外すために急激に回転を始めた。シールドが展開され、金属ジェットが接触する前に、その威力を無効化することができた。

爆発音が響く中、アキラの心臓は高鳴った。試験の結果が画面に表示された。装甲車両は無傷だった。彼のプログラムが、東京を守るための確かな手段となったのだ。

image.png

パラボラアンテナによる電波密度の計算は、モンロー効果(Mach effect)によるメタルジェットの生成にも類似した概念を適用できます。特に、電磁波やエネルギーが特定の焦点に収束する現象は、メタルジェットの生成においても焦点の位置が重要な役割を果たします。

モンロー効果とメタルジェット
メタルジェットにおいても、エネルギーが集中する焦点があり、その焦点に向けてエネルギーが集まることで物質の噴出(ジェット)が生成されます。

類似点
焦点の重要性: パラボラアンテナでは、焦点に電波が集まり、電波密度が最大となります。同様に、メタルジェットも特定の焦点でエネルギーが集中し、その焦点がジェットの生成に必要です。

エネルギーの拡散: 焦点から外れる位置では、エネルギーが拡散し、効率が低下します。これも電波やエネルギーが拡散するため、焦点以外ではジェットの効果が低下することを示唆しています。

効果を消滅させる方法
焦点を外すことで、エネルギーが集まりにくくなり、ジェットが生成される効果も減少します。これにより、メタルジェットの効果を消滅させることが可能です。エネルギーが拡散してしまうため、ジェットのような強力な物質噴出は発生しません。

実際の計算
パラボラのような構造体でエネルギーの収束点を計算するためには、以下の点が考慮されます。

曲率: パラボラの曲率がジェットの焦点距離を決定するのと同様に、メタルジェットにおいても物質の形状や反射面の性質が焦点位置に影響します。
エネルギーの集中: 電波や圧力波が特定の点に集まることでエネルギーの集中が起こり、その集中点を制御することで効果を調整できます。
このように、焦点をコントロールすることで、メタルジェットの生成を抑制または消滅させることが理論的に可能とも考えられます。

<!DOCTYPE html>
<html lang="ja">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>パラボラアンテナの電波密度シミュレーション</title>
  <style>
    canvas {
      background-color: #f0f0f0;
      display: block;
      margin: 0 auto;
    }
    .slider-container {
      text-align: center;
      margin-top: 20px;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <h2 style="text-align:center;">パラボラアンテナの電波密度シミュレーション</h2>
  
  <canvas id="parabolaCanvas" width="600" height="400"></canvas>

  <div class="slider-container">
    <label for="aSlider">パラメータ "a" (パラボラの開き具合): </label>
    <input type="range" id="aSlider" min="0.005" max="0.05" step="0.001" value="0.01">
    <span id="aValue">0.01</span>
  </div>

  <script>
    const canvas = document.getElementById("parabolaCanvas");
    const ctx = canvas.getContext("2d");

    let a = 0.01; // 初期値の "a" パラメータ

    // スライダー要素
    const aSlider = document.getElementById("aSlider");
    const aValueDisplay = document.getElementById("aValue");

    // パラボラの頂点 (座標空間では下にある)
    const parabolaVertex = { x: 300, y: 300 };

    // 焦点位置を計算
    function calculateFocus() {
      const focusY = parabolaVertex.y - (1 / (4 * a));
      return { x: parabolaVertex.x, y: focusY };
    }

    // パラボラを描く関数
    function drawParabola() {
      ctx.beginPath();
      ctx.moveTo(100, 300); // パラボラの左端
      for (let x = 100; x <= 500; x += 1) {
        const y = 300 - a * Math.pow(x - 300, 2); // y = -a(x - h)^2 + k (パラボラ上向き)
        ctx.lineTo(x, y);
      }
      ctx.strokeStyle = "blue";
      ctx.lineWidth = 2;
      ctx.stroke();
    }

    // 電波密度を描画する関数
    function drawDensity() {
      const focus = calculateFocus();
      const densityData = ctx.createImageData(canvas.width, canvas.height);
      const data = densityData.data;

      for (let y = 0; y < canvas.height; y++) {
        for (let x = 0; x < canvas.width; x++) {
          // パラボラ内の点かどうかを確認
          const parabolaY = 300 - a * Math.pow(x - 300, 2); // パラボラのy座標
          
          // パラボラの下側でのみ色付け
          if (y <= parabolaY) {
            // 焦点からの距離を計算
            const distance = Math.sqrt(Math.pow(x - focus.x, 2) + Math.pow(y - focus.y, 2));
            const intensity = Math.max(0, 255 - distance * 2); // 密度の強さを決定(距離に反比例)

            // RGB値を設定(青から赤へグラデーション)
            const index = (y * canvas.width + x) * 4;
            data[index] = intensity;      // R
            data[index + 1] = 0;          // G
            data[index + 2] = 255 - intensity; // B
            data[index + 3] = 255;        // A
          }
        }
      }

      ctx.putImageData(densityData, 0, 0);
    }

    // 電波の反射を描画する関数
    function drawWavesAndReflection() {
      const focus = calculateFocus();
      const numWaves = 10;
      for (let i = 0; i < numWaves; i++) {
        const waveX = 100 + i * 40; // 左から電波が入ってくる位置
        const waveY = 300 - a * Math.pow(waveX - 300, 2); // パラボラ曲線に沿ったY位置

        // 入射波の描画
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(waveX, 50); // 電波が上から来る
        ctx.lineTo(waveX, waveY); // パラボラにぶつかるまで
        ctx.strokeStyle = "green";
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.stroke();

        // 法線の計算
        const slope = 2 * a * (waveX - 300); // 接線の勾配
        const normalSlope = -1 / slope; // 法線の勾配
        const normalAngle = Math.atan(normalSlope); // 法線の角度

        // 入射角と等しい反射角を使って反射方向を計算
        const incidentAngle = Math.atan(-slope); // 入射角
        const reflectedAngle = normalAngle + (normalAngle - incidentAngle); // 反射角

        // 反射後の方向ベクトル
        const reflectedX = Math.cos(reflectedAngle);
        const reflectedY = Math.sin(reflectedAngle);

        // 反射後の線を描画
        ctx.beginPath();
        ctx.moveTo(waveX, waveY);
        ctx.lineTo(waveX + 100 * reflectedX, waveY - 100 * reflectedY); // 延長して反射線を描画
        ctx.strokeStyle = "red";
        ctx.lineWidth = 1;
        ctx.stroke();
      }
    }

    // 焦点を描く関数
    function drawFocus() {
      const focus = calculateFocus();
      ctx.beginPath();
      ctx.arc(focus.x, focus.y, 5, 0, Math.PI * 2, true);
      ctx.fillStyle = "red";
      ctx.fill();
    }

    // 描画実行
    function draw() {
      ctx.clearRect(0, 0, canvas.width, canvas.height);
      drawDensity(); // 電波密度を描画
      drawParabola(); // パラボラを描画
      drawWavesAndReflection(); // 反射を描画
      drawFocus(); // 焦点を描画
    }

    // スライダーが変更された時の処理
    aSlider.addEventListener("input", function() {
      a = parseFloat(aSlider.value); // スライダーの値を"a"に反映
      aValueDisplay.textContent = a.toFixed(3); // 現在の"a"の値を表示
      draw(); // 新しいパラメータで再描画
    });

    // 初回描画
    draw();
  </script>
</body>
</html>

0
1
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
0
1

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?