Investigation of the crater formation process in high-velocity impacts under low gravity

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14824
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
• Research Institution: Chiba Institute of Technology (2021-2023); Japan Aerospace EXploration Agency (2019-2020)
• Principal Investigator: Okamoto Takaya 千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 研究員 (80756130)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 小天体 / 微小重力 / 衝突実験 / クレーター

Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a drop device, which enables us to conduct hypervelocity impact experiments at several kilometers per second under simulated low-gravity conditions of 0.04-0.07G at a low cost. Using this device, we performed hypervelocity impact experiments on various granular materials under low-gravity conditions. The results indicated that for target samples with particle sizes of several hundred micrometers, the effect of gravity is dominant in crater formation, whereas for target samples with particle sizes of 40 micrometers, the effect of cohesion is dominant. We experimentally observed the region where the effect of gravity and cohesion reverses and determined the conditions for the transition from gravity-dominated to strength-dominated regimes. This study is expected to contribute to a detailed understanding of collision phenomena under microgravity conditions on the surfaces of asteroids.

Free Research Field

惑星科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では, 開発された落下装置により低重力下で高速衝突実験を容易に繰り返し行うことが可能となった．これにより低重力環境でのクレーター形成の基礎的な情報が次々と得られ, 地上重力下のクレーター形成との比較を通してクレータ形成過程についての理解がより一層深まることが期待される．また，地上実験データと直接探査で得られたデータを組み合わせることで，小天体および太陽系の形成過程の研究が進展することが期待される．加えて，地球とは異なる重力環境下での粒子層のふるまいの理解は，探査機の着陸ミッションや将来的な宇宙インフラの整備などにおいても知見を与えるような進展を展望できる．