粒子計算手法による衝突掘削物の放出角度決定機構の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03955
• 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, 主席研究員 (10396856)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 天体衝突 / 数値シミュレーション / イジェクタ / 掘削流 / 宇宙衝突実験

研究実績の概要

固体天体上に隕石のような天体が衝突すると，衝突クレータが形成される．その際掘削された物質が放出される(放出物はイジェクタと呼ばれる) が，その放出角度を決定する機構は衝突探査によって天体の表層・内部状態を推定するうえで必要であるが，十分理解されていない．本研究では，衝突数値シミュレーションを通じて，衝突掘削物の放出角度が衝突・標的環境条件にどう依存するかを明らかにしてモデル化する．
2021年度においては，衝突シミュレーションを行う準備を整えつつ，貴重な観測データである「はやぶさ２」搭載衝突体による小惑星リュウグウへの衝突時に発生したイジェクタカーテンの解析を踏まえ，標的層粒子の粒径や空隙率を変えた衝突の数値シミュレーションを行った．結果に関しては現在整理解析中である．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2021年度は数値シミュレーションを進めつつあるが，COVID-19感染拡大の影響（大会運営委員長を務める地球惑星科学連合大会がオンライン開催を余儀なくされその対応準備に忙殺されたという事情も大きな要因）もあって，計算結果の整理・解析が十分に進められていない．一方で，「はやぶさ２」における本物の小惑星上での衝突実験の解析も進み，シミュレーション結果との比較を通じてより大きな成果を得られることになると期待される．

今後の研究の推進方策

2022年度は，これまでのシミュレーション結果の整理・解析を進める，すなわち掘削流をはじめ圧力・密度分布等も可視化し，圧縮・非圧縮領域の把握やそれによる粒子の運動制約など物理的描像を明確にしながら，Z-モデルとも比較しつつ，そのパラメータ依存性を明らかにする．また，「はやぶさ２」の宇宙衝突実験で得られたデータとも比較することで，結果の妥当性を確認する．

次年度使用額が生じた理由

COVID-19のパンデミックにより海外含め学会・研究会参加が難しくなったため，旅費として計上していた経費が不使用となった．これらは次年度以降の旅費に回すこととする．

研究成果

• [国際共同研究] DLR(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: DLR
• [国際共同研究] CNES/コートダジュール 観測所/University of Lorraine(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNES/コートダジュール 観測所/University of Lorraine
• [国際共同研究] University of Arizona/NASA/Carnegie Institution for Science(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Arizona/NASA/Carnegie Institution for Science
• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Canarias(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Instituto de Astrofisica de Canarias
• [国際共同研究] University of Liverpool(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Liverpool
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 2
• [雑誌論文] Pebbles and sand on asteroid (162173) Ryugu: In situ observation and particles returned to Earth (2022)
  • 著者名/発表者名: Tachibana S., ..., Wada K, ... et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 375 ページ: 1011～1016
  • DOI: 10.1126/science.abj8624
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Preliminary analysis of the Hayabusa2 samples returned from C-type asteroid Ryugu (2021)
  • 著者名/発表者名: Yada Toru, ..., Wada Koji, ... et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 6 ページ: 214～220
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01550-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor (2021)
  • 著者名/発表者名: Honda Rie, ..., Wada Koji, ... et al.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 366 ページ: 114530～114530
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalously porous boulders on (162173) Ryugu as primordial materials from its parent body (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakatani, N., ..., Wada, K., ... et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 ページ: 766～774
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01371-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Surface environment of Phobos and Phobos simulant UTPS (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Hideaki, ..., Wada Koji, ... et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 73 ページ: 214
  • DOI: 10.1186/s40623-021-01406-3
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Particle size of Ryugu regolith inferred from SCI impact cratering (2021)
  • 著者名/発表者名: Koji Wada, K. Ishibashi, H. Kimura, M. Arakawa, H. Sawada, K. Ogawa, K. Shirai, R. Honda, Y. Iijima, T. Kadono, N. Sakatani, Y. Mimasu, T. Toda, Y. Shimaki, S. Nakazawa, H. Hayakawa, T. Saiki, Y. Takagi, H. Imamura, C. Okamoto, M. Hayakawa, N. Hirata, and H. Yano
  • 学会等名: Dust Workshop Reloaded
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] はやぶさ2衝突装置による科学的成果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二, はやぶさ２ SCI/DCAM3 チーム
  • 学会等名: 日本機械学会2021 年度年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] はやぶさ2 の統合サイエンス (2021)
  • 著者名/発表者名: 渡邊誠一郎, 薮田ひかる, 和田浩二, 平田成, 平田直之, 嶌生有理, 野口里奈, 杉田精司, 北里宏平, 岡田達明, 並木則行, 橘省吾, 荒川政彦, 田中智
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] Particle size of Ryugu’s subsurface layer inferred from observation of SCI crater’s ejecta curtain (2021)
  • 著者名/発表者名: 和田浩二, 石橋高, 木村宏, 荒川政彦, 澤田弘崇, 小川和律, 白井慶, 本田理恵, 飯島祐一, 門 野敏彦, 坂谷尚哉, 三桝裕也, 戸田知朗, 嶌生有理, 中澤暁, 早川基, 佐伯孝尚, 高木靖彦, 今村裕志, 岡本千里, 早川雅彦, 平田成, 矢野創
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会