衛星表面への微小物体の超高速衝突にともなう電磁プラズマ現象の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655365
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 佐々木 進 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 宇宙科学研究本部・宇宙情報・エネルギー工学研究系, 教授 (00092221)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 孝治 独立行政法人宇宙航空研究開発機構(宇宙研), 宇宙科学研究本部・宇宙情報・エネルギー工学研究系, 助教授 (90321570)
• Keywords: デブリ / イジェクタ / 超高速衝突 / 衝撃プラズマ

Research Abstract

軌道上の衛星とデブリなどの微小浮遊物体との相対速度は10km/s以上であり、1mm程度のサイズの微小物体でも衛星表面に衝突した場合は、表面にクレーターを生じるだけでなく衝撃プラズマを発生させる。本研究は超高速物体の衝突時に発生するプラズマとその電磁的な性質を調べることにより、(1)固体同士の高速衝突で発生するプラズマの生成機構と輸送現象、(2)衝撃プラズマの電磁的振る舞い、を解明することを目的としている。本年度はターゲットとしてアルミニウム、ユーピレックス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、銅を使用して実験を行った。ターゲットの前後に多数の円形電極ダブルプローブを三次元的に配置して発生する衝撃プラズマの伝搬を計測した。プローブによる計測の結果、プロジェクタイルの進行方向側にはプロジェクタイルと同程度の速度を持つプラズマが、後方側にはプロジェクタイルよりはるかに低速で拡散するプラズマが観測された。本研究に関連して2枚の薄膜ターゲットを用いて前方ターゲットで発生したイジェクタが後方ターゲット与える熱的、機械的破壊についての研究も行った。イジェクタは、ターゲットの破片、溶融する材料の場合は溶融滴、蒸発した高温ガス、発生したプラズマ、で構成される。ターゲットの破片や溶融滴などのフラグメントの内、大きいものは後方ターゲットを物理的に破壊して貫通するが、小さいものは後方ターゲット上にクレーターを形成する。蒸発した高温ガスとプラズマは後方ターゲット上に熱損傷を与えるとともに付着する。薄膜の場合のフラグメントは全て後方に飛散するが、ガスとプラズマはターゲットの前後方向に伝搬すると考えられる。

Research Products

• [Publications] 斉藤陽亮, 田中孝治, 佐々木進, 矢守 章, 川端 潔: "レールガンによる薄膜構造物の破壊"平成15年度スペースプラズマ研究会. (2004)