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2015 年度 実施状況報告書

イジェクタカーテンの光散乱モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K05273
研究機関千葉工業大学

研究代表者

和田 浩二  千葉工業大学, 惑星探査研究センター, 上席研究員 (10396856)

研究分担者 荒川 政彦  神戸大学, 理学研究科, 教授 (10222738)
木村 宏  神戸大学, 理学研究科, 学術研究員 (10400011)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード天体衝突 / イジェクタ / イジェクタカーテン / 固体惑星探査 / 光散乱
研究実績の概要

本研究課題では,解析・数値計算・室内実験によってイジェクタカーテンの光散乱モデルを構築することを目的としている.平成27年度の研究実績の概要は以下の通りである.

(1)衝突数値計算によるイジェクタカーテンの構造モデル(和田):数値的に40万個程度の粒子を堆積させることで衝突標的をつくり,その標的に弾丸粒子を衝突させることでクレータ形成・イジェクタ放出過程を再現した.結果として,イジェクタカーテンの粒子数密度は根本から先端に行くにしたがって減じることが確かめられた.
(2)イジェクタカーテンの光散乱計算(木村,Shalima P.(研究協力者))光子一つ一つの散乱を追跡するモンテカルロ計算によって,解析解に基づく簡単な逆円錐形状の厚さが均一なイジェクタカーテンに太陽光(波長550nmで代表させる)を照射したときの散乱光による輝度を算出した.イジェクタカーテンの光学的厚さ,イジェクタ粒子の散乱位相関数,およびイジェクタカーテンの傾きをパラメータとし,それらの値を様々に変化させることで輝度値がどう変化するかを見た結果,光学的厚さもさることながら,散乱位相関数の寄与が大きく,さらにイジェクタカーテンの傾きが重要であるという傾向が判明した.これはイジェクタカーテンの観測から,粒子径(散乱位相関数)やイジェクタカーテンの形状などを押さえることが可能であることを示唆するものである.
(3)室内衝突実験によるイジェクタカーテン輝度の測定(荒川):神戸大学に導入済みの縦型式ガス銃によって弾丸をガラスビーズや自然の砂で構成された標的に衝突させ,衝突クレータおよびイジェクタカーテンを形成し,これに模擬太陽光を光源として照射し,ハイスピードカメラで撮像した.予備的な実験から,標的表面の輝度と比べてイジェクタカーテンの輝度は最大で約1.2倍程度になるという結果が得られた.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度の研究により,衝突シミュレーション,イジェクタカーテンの光散乱掲載,衝突室内実験,の各パートにおいておおよその傾向を把握できたと考えられる.この結果をもとに平成28年度以降のより詳細なパラメータスタディを効率よく進めることができると考えられ,研究進捗はおおむね順調であると言える.

今後の研究の推進方策

平成28年度の研究は衝突シミュレーション,イジェクタカーテンの光散乱掲載,衝突室内実験,の各パートにおいて次のように計画する.

(1) 衝突数値計算によるイジェクタカーテンの構造モデル(和田):衝突数値シミュレーションを確たるものにするうえで平成27年度の光散乱計算の予備計算を受けて,より重点的に調べる必要のあるパラメータ(例えば粒子サイズ分布や標的の空隙率の違いによるイジェクタカーテンの幾何形状などが予想される)を中心に,イジェクタカーテンの構造を系統的に調べモデル化する.この結果は室内衝突実験においても検証し,光散乱計算へフィードバックされる.
(2) イジェクタカーテンの光散乱計算(木村, Shalima P.(研究協力者)):平成27年度で得られたイジェクタカーテンの構造モデル,具体的にはカーテンの幾何形状や粒子数密度分布,イジェクタカーテンの厚さ分布,といったパラメータを光散乱計算に反映させる.その計算結果は,衝突実験によるイジェクタカーテンの輝度分布と比較することで妥当性を確認していく.また,光散乱計算においては,異なる波長・様々な光散乱物性をもつ粒子(例えば石英や有機物,氷といった物性の粒子)を用いた計算も行い,それら波長や物性の違いがどの程度散乱輝度に寄与するかを明らかにする.
(3) 室内衝突実験によるイジェクタカーテン輝度の測定(荒川):イジェクタカーテン構造モデル構築および光散乱計算において取り組まれる各条件を衝突実験においても取り入れ,それらの検証を行っていく.

次年度使用額が生じた理由

予定していた出張旅費の支出の必要がなくなったこと,予定より安く旅費が済んだこと,さらに洋書購入費用が為替レートにより予定していた金額より安く済んだこと,が理由である.

次年度使用額の使用計画

出張の予定並びに交通費など不確定要素のあるものを考慮しながら,目的達成のために効率よく使用する計画である.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Astrophysics(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Indian Institute of Astrophysics
  • [雑誌論文] Hayabusa2 分離カ メラ用硝材のガンマ線照射試験2016

    • 著者名/発表者名
      石橋高,小川和律,白井慶,和田浩二,池田優二,本田理恵,荒川政彦
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告

      巻: 15-005 ページ: 1-14

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Light scattering and thermal emission by primitive dust particles in planetary systems2016

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Kolokolova, L., Li, A., and Lebreton, J.
    • 雑誌名

      Light Scattering Reviews

      巻: 11 ページ: 363-418

    • DOI

      10.1007/978-3-662-49538-4_8

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 離散要素法による衝突の数値シミュレーションの歩み2015

    • 著者名/発表者名
      和田浩二
    • 雑誌名

      日本惑星科学会誌 (遊・星・人)

      巻: 24 ページ: 201-213

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ejecta curtain radiative transfer modeling for probing its geometry and dust optical properties,2015

    • 著者名/発表者名
      P., Shalima, Wada, K., Kimura, H
    • 雑誌名

      Planet. Space Sci

      巻: 116 ページ: 39-47

    • DOI

      10.1016/j.pss.2015.03.017

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamics of hypervelocity jetting during oblique impacts of spherical projectiles investigated via ultrafast imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa, K., Nagaoka, Y., Senshu, H., Wada, K., Hasegawa, S., Sugita, S., and Matsui, T.
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: 120 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1002/2014JE004730

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crater-ray formation by impact-induced ejecta particles2015

    • 著者名/発表者名
      Kadono, T., Suzuki, A. I., Wada, K., Mitani, N. K., Yamamoto, S., Arakawa, M., Sugita, S., Haruyama, J., and Nakamura, A. M.
    • 雑誌名

      Icarus

      巻: 250 ページ: 215-221

    • DOI

      10.1016/j.icarus.2014.11.030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ejecta velocity distribution of impact craters formed on quartz sand: Effect of projectile density on crater scaling law2015

    • 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] Cohesion of amorphous silica spheres: Toward a better understanding of the coagulation growth of silicate dust aggregates2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Wada, K., Senshu, H., and Kobayashi, H.
    • 雑誌名

      Astrophys. J.

      巻: 812 ページ: 67(12pp)

    • DOI

      10.1088/0004-637X/812/1/67

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Cohesion of Amorphous Silica Spheres: Toward a Better Understanding of the Coagulation Growth of Silicate Dust Aggregate2016

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Senshu, H., Wada, K., and Kobayashi, H.
    • 学会等名
      International Workshop on "Exoplanets and Disks: Their Formation and Diversity III"
    • 発表場所
      ホテル日航八重山(沖縄県石垣市)
    • 年月日
      2016-02-21 – 2016-02-24
    • 国際学会
  • [学会発表] DCAM5 in MMX2016

    • 著者名/発表者名
      Wada, K., Sawada, H., Ogawa, K., Shirai, K., Sakatani, N., Ishibashi, K., Honda, R., Yasui, M., Arakawa
    • 学会等名
      Phobos, Deimos, and Mars Workshop
    • 発表場所
      東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-02-15 – 2016-02-16
    • 国際学会
  • [学会発表] The Maximum Velocity and the Amount of the Impact Ejecta: Application to the Transportation of Martian Materials to Phobos2016

    • 著者名/発表者名
      Okamoto, T., Kurosawa, K., Genda, H., Wada, K., Matsui, T
    • 学会等名
      Phobos, Deimos, and Mars Workshop
    • 発表場所
      東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-02-15 – 2016-02-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Hayabusa2/DCAM3 による衝突実験観測2015

    • 著者名/発表者名
      小川和律, 荒川政彦, 和田浩二, 白井慶, 本田理恵, 石橋高, 澤田弘崇, 門野敏彦, 坂谷尚哉, 中澤 暁, 早川基
    • 学会等名
      「天体の衝突物理の解明」研究会(XI)
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-11-26 – 2015-11-26
  • [学会発表] 衝突放出物の最大速度とその量:火星物質輸送 への応用2015

    • 著者名/発表者名
      岡本尚也,黒澤耕介,和田浩二,松井孝典
    • 学会等名
      日本惑星科学会2015 年秋季講演会
    • 発表場所
      東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-10-15 – 2015-10-15
  • [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
      東京工業大学地球生命研究所(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-10-14 – 2015-10-16
  • [学会発表] Ejecta mass produced at collisions of monomers against large dust aggregates2015

    • 著者名/発表者名
      Wada, K. and Kimura, H.
    • 学会等名
      Cosmic Dust VIII
    • 発表場所
      千葉工大東京スカイツリータウンキャンパス(東京都墨田区)
    • 年月日
      2015-08-18 – 2015-08-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Scientific Camera System in Hayabusa2 DCAM3: Its objective and system configuration for observation of SCI asteroid impact experiment2015

    • 著者名/発表者名
      Ogawa, K., Shirai, K., Arakawa, M., Wada, K., Ishibashi, K., Honda, R., Sawada, H., Sakatani, N., Saiki, T.
    • 学会等名
      30th International Symposium on Space Technology and Science
    • 発表場所
      神戸交際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-10
    • 国際学会
  • [学会発表] はやぶさ2 搭載分離カメラ(DCAM3)撮像対象物の輝度予測と撮像戦略2015

    • 著者名/発表者名
      和田浩二, 荒川政彦, 小川和律,白井慶,本田理恵,石橋高,坂谷尚哉,門野敏彦,中澤暁, 早川基,澤田弘崇
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015 年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-26
  • [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 – 2015-05-28
  • [学会発表] 氷・石英砂混合標的に対する高速度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 – 2015-05-28

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公開日: 2017-01-06  

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