氷ペネトレータのダイナミクス解明と生命前駆物質探査への展開に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25289301
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 航空宇宙工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 宏二郎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (10226508)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2013年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
• キーワード: ペネトレータ / 太陽系探査 / 氷 / 高速衝突 / バリスティックレンジ / ダイナミクス / 流体力学 / 圧縮性流体力学 / 数値流体力学 / 極超音速流 / 化学反応流 / 生命前駆物質

研究成果の概要

太陽系天体表面の氷は、生命誕生と関連して重要な探査対象である。本研究は氷に衝突して内部を探査する槍型プローブ（ペネトレータ）のダイナミクス解明を目的とした。バリスティックレンジによる高速衝突実験（最大速度約400m/s）を行い、クレータ形成や破砕氷片の流動、貫入軌道や停止深さ、姿勢の特性を明らかにし、頭部から尾部へ通じるダクトを設けると衝撃荷重の緩和や氷サンプル捕獲に有用なこと、などを見出した。実験結果より、氷中で機体にかかる荷重と貫入軌道を計算する半経験的解析モデルを開発した。極超音速風洞実験では、激しく蒸発しながら大気中を飛行する氷片周りの流れは不安定で、軌道が分散する可能性が指摘された。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of High-Speed Impact of Penetrator into Icy Target (2016)
  • 著者名/発表者名: Kojiro Suzuki, Kazuya Namba, Yasumasa Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Flow Control, Measurement & Visualization 巻: Vol. 4 号: 02 ページ: 56-69
  • DOI: 10.4236/jfcmv.2016.42006
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 圧縮されるがほぼ膨張しない流体モデルの創成とその応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎、難波和也、渡邉保真
  • 学会等名: 平成27年度航空宇宙空力シンポジウム
  • 発表場所: 指宿いわさきホテル（鹿児島県指宿市）
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] Visualization of High-speed Impact of Penetrator into Icy Target (2015)
  • 著者名/発表者名: Kojiro Suzuki, Kazuya Namba, Yasumasa Watanabe
  • 学会等名: The 13th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization
  • 発表場所: ドーハ（カタール）
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Study on Dynamics of Penetrator into Ice (2015)
  • 著者名/発表者名: Kojiro Suzuki, Kazuya Namba, Yasumasa Watanabe
  • 学会等名: 30th International Symposium on Space Technology and Science
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] 圧縮性非膨張性流体モデルのダイナミクスに関する考察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第47回流体力学講演会/第33回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] 衝突貫入シミュレーションのための圧縮性非膨張性流体ソルバーの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] 氷へのペネトレータ貫入ダイナミクスに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎、難波和也、渡邉保真
  • 学会等名: 平成26年度航空宇宙空力シンポジウム
  • 発表場所: グランドホテル天水（鳥取県米子市）
  • 年月日: 2015-01-24
• [学会発表] SPH 法による異種物質衝突解析での計算スキーム検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 難波和也、柴田寿一、大道勇哉、渡邉保真、鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第28回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都、江戸川区）
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] 氷天体を目標としたペネトレータの衝突貫入における機体形状の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 難波和也、大道勇哉、渡邉保真、鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第58回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 長崎ブリックホール（長崎県、長崎市）
  • 年月日: 2014-11-12
• [学会発表] 氷ペネトレータの貫入ダイナミクスに関する基礎研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎、難波和也
  • 学会等名: 2014年度アストロダイナミクスシンポジウム
  • 発表場所: JAXA宇宙科学研究所（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] 強いアブレーション噴出しを伴う氷塊まわりの極超音速流れ (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎、渡邉保真
  • 学会等名: 第46回流体力学講演会/第32回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: 弘前文化センター（青森県、弘前市）
  • 年月日: 2014-07-03
• [学会発表] 氷天体用ペネトレータ衝突貫入ダイナミクスの基礎特性に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 難波和也、鈴木宏二郎
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 連合大会2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-04-29
• [学会発表] 氷ペネトレータ実現に向けた流動ダイナミクスの研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎, 矢野良輔, 難波和也
  • 学会等名: 平成25年度航空宇宙空力シンポジウム
  • 発表場所: 登別温泉 第一滝本館, 登別市
• [学会発表] 氷へのペネトレータ衝突・貫入に関するバリスティックレンジ実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 難波和也, 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 平成25年度衝撃波シンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス, 相模原市
• [学会発表] Study on Chemical Factory in Hypersonic Wind Tunnel Flow Using Ablation and Electric Discharge (2013)
  • 著者名/発表者名: SUZUKI, Kojiro and WATANABE Yasumasa
  • 学会等名: 44th AIAA Thermophysics Conference
  • 発表場所: Sheraton San Diego, サンディエゴ市, アメリカ
• [学会発表] 密度変化のある低速流れの数値解析について (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第45回流体力学講演会／航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀, 江戸川区, 東京
• [学会発表] 氷天体用ペネトレータの貫入特性に関する基礎研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 難波和也, 鈴木宏二郎
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 米子コンベンションセンター, 米子市