2020 Fiscal Year Research-status Report
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 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) (80756130)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 小天体 / 微小重力 / クレーター形成 / 衝突実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は, 宇宙航空研究開発機構(JAXA)施設内にある縦型二段式軽ガス銃の真空チャンバー内に簡易な落下塔の開発を行い, 低重力下(0.04-0.07G)でのクレーター直径の成長に関するデータ取得に成功した． 本年度はクレーター直径の重力依存性, および低重力下で粉体層の強度がクレーター直径に与える影響について調べるため, 開発した装置を用いて高速度衝突実験を行なった．標的物質は硅砂, ガラスビーズ，アルミナの3種類を用いた．それぞれ粒径は~425 μm, ~44 μm, ～40 μmである. これらの標的に衝突速度1.2 km/sで直径1 mmのガラス球弾丸, および直径4.76 mmのポリカーボネイト球弾丸を衝突させ, ハイスピードカメラによりクレーター形成過程を観察した．
硅砂標的では，1G下よりも低重力下で形成されるクレーターの方が大きくなり，クレーター直径は重力加速度の－0.18乗に比例した．これは先行研究で得られた重力依存性と調和的である. 一方，ガラスビーズ標的とアルミナ標的では，1 G下と低重力下でクレーター直径に大きな違いが見られなかった．これは粒径が小さな後者の標的ではクレーター形成において標的強度の影響を受けていることが考えられる．実験結果から，衝突速度1.2 km/sのとき，標的のバルク密度ρ, と重力加速度, gとクレーター直径, Dの積, ρgDに対する引張り強度, Yが0.8以上では標的強度がクレーターサイズに影響を与えることがわかった. 得られた制約条件を元に, レゴリス強度が影響を与える小惑星上のクレーター直径に関する議論を行なっている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新型コロナウィルス蔓延に伴い, 共同利用施設の利用が一時停止していたため, 実験できる回数が減ってしまった．また, 開発装置の改良にも時間を要したため, 当初計画していたイジェクタ観測システムの開発については遅れが生じてしまった．一方で, 様々な粉体を用いて, 粉体層の強度がクレーター成長に与える影響についての実験データの取得とその結果に対する考察について進展させることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度はイジェクタ観測システムの開発に着手し, 微小重力下で放出されるイジェクタの様子を観察を行う予定である．また, 現在取得したデータを用いて, 標的強度がクレーターサイズに与える影響をまとめ, 小天体上で, レゴリスの強度が影響を及ぼしているクレータ直径に関する議論を行い, 国際査読誌への投稿の準備を進める．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス蔓延に伴い, 共同利用施設の利用が一時停止していたため, 実験できる回数が減ってしまったことと, それに伴い当初計画していたイジェクタ観測システムの開発に遅れが生じてしまい, その分計上していた予算を翌年度分に回すことにしたため．
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