微小重力衝突現象シミュレーターの開発

• 研究課題/領域番号: 25610135
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 固体地球惑星物理学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 荒川 政彦 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10222738)
• 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: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 微小重力 / 衝突励起振動 / 貫入抵抗 / レゴリス層 / クレーター / 衝突実験 / 加速度計 / 粉粒体 / 加速度 / レゴリス / 天体衝突 / 応力伝播 / クレータースケール則 / 自由落下

研究成果の概要

本研究では、小惑星表面を構成するレゴリス、ボルダーの粉粒体的性質を微小重力下で実験するための「微小重力衝突現象シミュレーター」の開発を検討した。そのために、 ① 粉粒体の流動により発生する抵抗力の計測方法と ② 衝突振動とクレーター掘削過程の観測方法の開発を1G下で行った。その結果、①ではインパクターによる衝突加速度の計測が有効であり、②では加速度計による衝突振動の計測とイジェクタ粒子の速度分布の計測が有効であることがわかった。また、①と②の開発を通して、粉粒体の1G下での動的性質を明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Compressional stress effect on thermal conductivity of powdered materials: Measurements and their implication to lunar regolith (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagoya Sakatani, Kazunori Ogawa, Yu-ichi Iijima, Masahiko Arakawa, Satoshi Tanaka
  • 雑誌名: Icarus 巻: 267 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2015.12.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ejecta velocity distribution of impact craters formed on quartz sand: Effect of projectile density on crater scaling law (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujido, S., Arakawa, M., Suzuki, A. I., and Yasui, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 262 ページ: 79-92
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2015.08.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental study on impact-induced seismic wave propagation through granular materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Matsumoto, E., and Arakawa, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 260 ページ: 320-331
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2015.07.032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impacts experiments onto heterogeneous targets simulating impact breccia: Implications for impact strength of asteroids and formation of the asteroid families (2014)
  • 著者名/発表者名: Leliwa-Kopystynski, J. and Arakawa, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 235 ページ: 147-155
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.03.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact strength of small icy bodies that experienced multiple collisions (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Hayama, R., and Arakawa, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 233 ページ: 293-305
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.02.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 太陽系における高速度衝突現象と惑星の起源と進化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒川政彦, 保井みなみ, 嶌生有理
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 24 号: 1 ページ: 13-20
  • DOI: 10.4131/jshpreview.24.13
  • NAID: 130003391930
  • ISSN: 0917-639X, 1348-1940
  • 査読あり
• [雑誌論文] A formation mechanism for concentric ridges in ejecta surrounding impact craters in a layer of fine glass beads (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A. I., Nakamura, A. M., Kadono, T., Wada, K., Yamamoto, S., & Arakawa, M.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 225 号: 1 ページ: 298-307
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2013.03.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] 火の鳥 「はやぶさ」 未来編 (その 3) SCI/DCAM3 と衝突の科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川 政彦, 和田浩二，はやぶさ２ SCI/DCAM3チーム
  • 雑誌名: 遊・星・人: 日本惑星科学会誌 巻: 22 ページ: 152-158
  • NAID: 110009660454
• [学会発表] Oblique impact experiments on porous gypsum and silica glass spheres simulating planetesimals (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Yoshida, Y., Matsue, K., Takano, S., Arakawa, M., and Ogawa, K.
  • 学会等名: MISASA VI “Frontiers in Earth and Planetary Materials Research: Origin, Evolution and Dynamics”
  • 発表場所: ブランアート三朝（鳥取県・東伯郡）
  • 年月日: 2016-03-08
  • 国際学会
• [学会発表] 多孔質球の斜め衝突実験：衝突破壊強度に対する衝突角度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保井みなみ，松榮一真，荒川政彦，高野翔太
  • 学会等名: 日本惑星科学会2015年度秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 密度の異なる弾丸を用いた高速度クレーター形成実験：衝突励起地震の弾丸物質依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松榮一真，荒川政彦，保井みなみ，辻堂さやか，高野翔太，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2015年度秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] 氷・砂レゴリス層へのクレーター形成実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高野翔太，荒川政彦，保井みなみ，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2015年度秋季講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都・目黒区）
  • 年月日: 2015-10-14
• [学会発表] Experimental study on impact disruption of porous asteroids: Effects of oblique impact and multiple collisions on impact strength (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Matsue, K., Takano, S., and Arakawa, M.
  • 学会等名: IAU XXIX General Assembly
  • 発表場所: ハワイ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental study on propagation process of impact-induced seismic wave in quartz sand simulating asteroid regolith layer (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsue, K., Arakawa, M., Yasui, M., Matsumoto, E., Tsujido, S., Takano, S., and Hasegawa, S.
  • 学会等名: IAU XXIX General Assembly
  • 発表場所: ハワイ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会
• [学会発表] 衝突クレーター形成に伴うイジェクタ速度分布に関する実験的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 辻堂さやか，荒川政彦，鈴木絢子，保井みなみ，松榮一真，高野翔太，長谷川直
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会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] 粘性流体へのクレーター形成実験：彗星核上のクレーターの形成及び緩和過程への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 阿部仁美，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会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] Experimental study on propagation process of impact-induced seismic wave in quartz sand simulating asteroid regolith layer (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsue, K., Arakawa, M., Yasui, M., Matsumoto, E., Tsujido, S., Takano, S., and Hasegawa, S.
  • 学会等名: MISASA V “Comprehensive Exploration of the Solar System: Sample Return and Analysis”,
  • 発表場所: Tottori, Japan
  • 年月日: 2015-03-06 – 2015-03-08
• [学会発表] 高速度域におけるクレーターエジェクタ速度のスケール則に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻堂さやか，保井みなみ，荒川政彦，松榮一真，高野翔太，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパスさくらホ－ル
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 粉粒体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究Ⅱ (2014)
  • 著者名/発表者名: 松榮一真，荒川政彦，保井みなみ，松本恵里，辻堂さやか，高野翔太，小林直樹，長谷川直
  • 学会等名: 日本惑星科学会2014年秋季講演会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパスさくらホ－ル
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Experimental study on the impact-induced seismic wave propagating through granular materials: Implications for a future asteroid mission (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasui, M., Matsumoto, E., Arakawa, M., Matsue, K., and Kobayashi, N.
  • 学会等名: ACM2014
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-04
• [学会発表] Experimental study on the ejecta-velocity distributions caused by low-velocity impacts on quartz sand (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsujido, S., Arakawa, M., Suzuki, A. I., and Yasui, M.
  • 学会等名: ACM2014
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-04
• [学会発表] Impact experiments onto heterogeneous targets and their interpretation in relation with formation of the asteroid families (2014)
  • 著者名/発表者名: Leliwa-Kopystynski, J. and Arakawa, M.
  • 学会等名: ACM2014
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 2014-06-30 – 2014-07-04
• [学会発表] 粉流体を伝播する衝突励起地震に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本恵里，保井みなみ，荒川政彦
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 石英砂上への衝突クレーター形成実験：エジェクタの速度分布に対する弾丸密度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 辻堂さやか，荒川政彦，和田浩二，鈴木絢子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 砂を伝播する衝突励起応力の減衰過程に関する実験的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松榮一真，荒川政彦，保井みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] 砂への低速度衝突による衝突励起地震の観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本 恵里, 荒川 政彦, 保井 みなみ, 小林 直樹
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演会
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [学会発表] 普通コンドライト母天体を形成した微惑星の低速度衝突実験：同サイズ試料の衝突破壊に対する斜め衝突の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河本 泰成;荒川 政彦;保井 みなみ
  • 学会等名: 日本惑星科学会2013年度秋季講演
  • 発表場所: 石垣市民会館
• [学会発表] 複数回衝突を受けた氷天体の衝突破壊強度に関する実験的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 羽山 遼, 荒川 政彦, 保井 みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年度連合大会
  • 発表場所: 千葉・幕張
• [学会発表] 雪・氷の二層構造標的上へのクレーター形成実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川 政彦;斉田 美香;保井 みなみ
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年度連合大会
  • 発表場所: 千葉・幕張
• [学会発表] Impact strength of small icy bodies experienced multiple collisions (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川 政彦, 保井 みなみ, 羽山 遼
  • 学会等名: 5th Subaru International Conference: Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity II
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort and Spa at Keauhou Bay, Kailua-Kona, Hawai'i Island, USA
• [学会発表] Small Carry-on Impactor (SCI): Its Scientific Purpose, Operation, and Observation Plan in Hayabusa-2 Mission (2013)
  • 著者名/発表者名: 荒川 政彦, 和田 浩二, 高木 靖彦, 門野 敏彦, 佐伯 孝尚, 澤田 弘崇, 小川 和律
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 10th Annual Meeting
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 招待講演
• [備考] 実験惑星科学教育研究分野 神戸大学 大学院理学研究科 惑星学専攻
  • URL: http://epsl.sakura.ne.jp/EPSL-Kobe/Welcome.html
• [備考] 神戸大学大学院理学研究科惑星学専攻
  • URL: http://www.planet.sci.kobe-u.ac.jp/experiment/arakawa.html