粒子計算手法による衝突掘削物の放出角度決定機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K03955
• Research Institution: Chiba Institute of Technology
• Principal Investigator: 和田 浩二 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 主席研究員 (10396856)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 天体衝突 / 数値シミュレーション / イジェクタ / 掘削流 / 宇宙衝突実験

Outline of Annual Research Achievements

固体天体上に隕石のような天体が衝突すると，衝突クレータが形成される．その際掘削された物質が放出される(放出物はイジェクタと呼ばれる) が，その放出角度を決定する機構は衝突探査によって天体の表層・内部状態を推定するうえで必要であるが，十分理解されていない．本研究では，衝突数値シミュレーションを通じて，衝突掘削物の放出角度が衝突・標的環境条件にどう依存するかを明らかにしてモデル化する．
2021年度においては，衝突シミュレーションを行う準備を整えつつ，貴重な観測データである「はやぶさ２」搭載衝突体による小惑星リュウグウへの衝突時に発生したイジェクタカーテンの解析を踏まえ，標的層粒子の粒径や空隙率を変えた衝突の数値シミュレーションを行った．結果に関しては現在整理解析中である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2021年度は数値シミュレーションを進めつつあるが，COVID-19感染拡大の影響（大会運営委員長を務める地球惑星科学連合大会がオンライン開催を余儀なくされその対応準備に忙殺されたという事情も大きな要因）もあって，計算結果の整理・解析が十分に進められていない．一方で，「はやぶさ２」における本物の小惑星上での衝突実験の解析も進み，シミュレーション結果との比較を通じてより大きな成果を得られることになると期待される．

Strategy for Future Research Activity

2022年度は，これまでのシミュレーション結果の整理・解析を進める，すなわち掘削流をはじめ圧力・密度分布等も可視化し，圧縮・非圧縮領域の把握やそれによる粒子の運動制約など物理的描像を明確にしながら，Z-モデルとも比較しつつ，そのパラメータ依存性を明らかにする．また，「はやぶさ２」の宇宙衝突実験で得られたデータとも比較することで，結果の妥当性を確認する．

Causes of Carryover

COVID-19のパンデミックにより海外含め学会・研究会参加が難しくなったため，旅費として計上していた経費が不使用となった．これらは次年度以降の旅費に回すこととする．

Research Products

• [Int'l Joint Research] DLR(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: DLR
• [Int'l Joint Research] CNES/コートダジュール 観測所/University of Lorraine(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: CNES/コートダジュール 観測所/University of Lorraine
• [Int'l Joint Research] University of Arizona/NASA/Carnegie Institution for Science(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: University of Arizona/NASA/Carnegie Institution for Science
• [Int'l Joint Research] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
  • Country Name: SPAIN
  • Counterpart Institution: Instituto de Astrofisica de Canarias
• [Int'l Joint Research] University of Liverpool(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: University of Liverpool
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • Author(s): Tachibana S., ..., Wada K, ... et al.
  • Journal Title: Science Volume: 375 Pages: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Preliminary analysis of the Hayabusa2 samples returned from C-type asteroid Ryugu (2021)
  • Author(s): Yada Toru, ..., Wada Koji, ... et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 6 Pages: 214～220
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01550-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (2021)
  • Author(s): Honda Rie, ..., Wada Koji, ... et al.
  • Journal Title: Icarus Volume: 366 Pages: 114530～114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalously porous boulders on (162173) Ryugu as primordial materials from its parent body (2021)
  • Author(s): Sakatani, N., ..., Wada, K., ... et al.
  • Journal Title: Nature Astronomy Volume: 5 Pages: 766～774
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01371-7
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Surface environment of Phobos and Phobos simulant UTPS (2021)
  • Author(s): Miyamoto Hideaki, ..., Wada Koji, ... et al.
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 73 Pages: 214
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01406-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Particle size of Ryugu regolith inferred from SCI impact cratering (2021)
  • Author(s): Koji Wada, K. Ishibashi, H. Kimura, M. Arakawa, H. Sawada, K. Ogawa, K. Shirai, R. Honda, Y. Iijima, T. Kadono, N. Sakatani, Y. Mimasu, T. Toda, Y. Shimaki, S. Nakazawa, H. Hayakawa, T. Saiki, Y. Takagi, H. Imamura, C. Okamoto, M. Hayakawa, N. Hirata, and H. Yano
  • Organizer: Dust Workshop Reloaded
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] はやぶさ2衝突装置による科学的成果 (2021)
  • Author(s): 和田浩二, はやぶさ２ SCI/DCAM3 チーム
  • Organizer: 日本機械学会2021 年度年次大会
  • Invited
• [Presentation] はやぶさ2 の統合サイエンス (2021)
  • Author(s): 渡邊誠一郎, 薮田ひかる, 和田浩二, 平田成, 平田直之, 嶌生有理, 野口里奈, 杉田精司, 北里宏平, 岡田達明, 並木則行, 橘省吾, 荒川政彦, 田中智
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [Presentation] Particle size of Ryugu’s subsurface layer inferred from observation of SCI crater’s ejecta curtain (2021)
  • Author(s): 和田浩二, 石橋高, 木村宏, 荒川政彦, 澤田弘崇, 小川和律, 白井慶, 本田理恵, 飯島祐一, 門 野敏彦, 坂谷尚哉, 三桝裕也, 戸田知朗, 嶌生有理, 中澤暁, 早川基, 佐伯孝尚, 高木靖彦, 今村裕志, 岡本千里, 早川雅彦, 平田成, 矢野創
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2021年大会