微小重力下での高速衝突におけるクレーター形成過程の解明
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19K14824
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology (2021-2023)
Japan Aerospace EXploration Agency (2019-2020) |
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Principal Investigator |
岡本 尚也 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (80756130)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 衝突実験 / 低重力 / クレーター / 小天体 / クレーター形成 / 微小重力 / 高速衝突実験 / 室内衝突実験 / 数値衝突計算 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、様々な小天体表面上のクレーター詳細画像が取得されてきただけでなく、はやぶさ2計画により世界初の小惑星上での宇宙衝突実験が行われた。これらの天体は非常に重力が微小であるが、クレーター形成に微小重力がどう影響を与えるかの理解は乏しい。本研究では簡易な落下塔を高速衝突施設のチャンバー内に構築し、秒速数キロメートルの衝突速度での微小重力衝突実験を実現することを目指す。また同時に数値シミュレーションを実行し、衝突実験の結果との比較を通して数値シミュレーションの妥当性を検証し入力パラメータの較正を行う。得られた結果をもとに、小天体、特に小惑星Ryuguの表層について議論を行う予定である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで簡易な落下装置を構築し, 低重力下でのクレーター直径の観察を行ってきた．本年度はこれに加え，クレーター深さやクレーター形状に対して重力がどのような影響を及ぼすかを調べるため, 断面的な観察が可能な計測システムの開発を行った.
標的容器内部をアクリル板で鉛直方向に仕切り，片方の空間に標的物質を充填し，もう片方の空間にデジタルカメラおよび光源を設置した．弾丸をアクリル板近傍に衝突させることで，標的粒子層をアクリル板越しに水平方向から撮影でき，クレーター成長過程の断面的な観察を行うことが可能となった.
珪砂標的に対し 0.04 G でのクレーター形成過程の観察を行ったところ, クレ ーターキャビティの断面は判別できるが，1 G の結果と比較するとその形状は不鮮明であった．また，標的の落下とともに標的表層が容器に対して鉛直上向きに浮き上がっていく現象が観察された．この標的表層の浮き上がりが標的の密度および空隙率を不均一に変化させ，そこに弾丸が衝突したため不鮮明なクレーター形状となったと考えられる. 低重力下で標的表層の乱れの少ない状態で改めて衝突実験を行うための改善策を講じてゆく．
研究機関全体を通じて, JAXAの大学共同利用装置である超高速衝突実験施設にある縦型飛翔体加速器に設置可能であり地球重力の0.04-0.07倍の重力条件を模擬可能な実験装置を開発した．本装置を用いて、様々な粒状物質に対して低重力下での超高速度衝突実験を行った結果，粒径が大きな標的試料ではクレーター直径の形成において重力の影響が支配的であるのに対し，粒径が小さい標的試料では固着力の影響が支配的となることが明らかとなった．重力と固着力の影響が逆転する領域を実験的に観察し，その境界条件を定量的に決定した．以上の結果は2023年 7 月 米科学雑誌 「Icarus」に掲載された．
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Report
(5 results)
Research Products
(19 results)
