2018 Fiscal Year Annual Research Report
高空隙標的のクレーター形成に伴う衝撃圧伝播過程の解明：小天体表層進化への応用
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18J00027
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
岡本 尚也 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | クレーター / 小天体 / 高空隙率 / 室内衝突実験 / 数値衝突計算 / 圧力伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、彗星や小惑星といった空隙率の高い小天体への探査が活発であり、その表面の詳細な画像が得られてきた。クレーター直径だけでなく、その深さや内壁の形状までわかってきており、 探査機が得た天体表面の詳細なデータを正確に解釈し、過去に起こった表層衝突進化史を明らかにするには、クレーター形成の素過程の理解が重要となる。本研究は高速衝突実験と数値衝突計算の両方の手法を用いて空隙の大きな標的のクレーター形成の物理素過程についての理解を深める研究である。
平成３１年度は実験で使用する標的試料の強度測定を行うための強度試験機の測定値の確認を行った。応力測定可能なロードセルを強度試験機に挟み、ロードセルが受ける荷重と強度試験機側に表示される荷重の値を比較したところ両者は同程度を示すことがわかり，強度試験機側で正しい値が計測できていることを確認した。一方、当初考えていたピエゾフィルムゲージを用いた圧力の直接計測は本研究で使用する標的では計測困難であることがわかった。ピエゾフィルムゲージにより応力値を定量的に評価するためには、ピエゾフィルム素子に均ーに応力が付加されていることと素子に曲げ変形が生じないことが必要となる。本研究で使用する非常に空隙率の大きい標的の場合、応力波面の不均一性が非常に大きくなることが示唆された。加えて球面応力波の伝播を対象とすることから、ピエゾフィルム素子への均ーな応力負荷および曲げ変形の除去を達成することは非常に困難となる。ピエゾフィルムの剛性向上ならびに不均一応力を緩和させるためのゲージパッケージ構成の検討が必要不可欠であり、本研究の予算枠での研究は困難であると判断し、別の実験手法を検討した。また数値衝突コー ド iSALE を本研究費で購入したコンピューターに導入し環境構築を行い、正しいインストールと計算が行われていることの確認を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ピエゾフィルムゲージを用いて3次元的に高空隙標的内に伝播する衝撃圧を計測する方法を考えていたが、この方法では定量性を持って正確に衝撃波の伝播を測定することは非常に困難であることが判明したため、当初計画していた実験を行うことができなかったため。一方、数値シミュレーションに関してはデモンストレーション計算を行い正しいインストールと計算がなされていることが確認され、実験と同条件で計算を行う準備はできている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピエゾフィルムによる圧力伝播の直接測定は困難であると判断し、トレーサー粒子として鉄球を入れた標的を用いて高速衝突実験を行うことで間接的に衝撃圧の分布を知ることを目指す。高速衝突時に、フラッシュX線を用いた撮像を行うことでクレーター成長過程、 及び内部のトレーサー粒子の位置の変位を測定し標的内の粒子速度の分布を調べる。この方法は、 衝突破壊過程を調べるために空隙率が50%を持つ標的で実験が過去に行われており、標的空隙率が高い場合でもトレーサー粒子の速度計測が可能であることが先行研究により示されている。この実験方法では直接衝撃圧の計測を行うことはできないが、 同条件で行う数値衝突コードiSALEによるシミュレーション結果と粒子速度の比較を行う。クレーター形成過程からシミュレーションの入カパラメーターの較正（解像度，選択する強度モデル， 強度モデル内のパラメーター等）を行い、実験的に妥当性が検証されたシミュレーション結果を利用することで間接的に衝撃圧の分布並びに圧力減衰率についての評価を行っていく。
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