微小重力衝突現象シミュレーターの開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25610135
• 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
• 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

研究実績の概要

本研究の目的は，天体表面における微小重力を再現し，その環境下で粉粒体の流動的性質とクレーター形成過程を研究するための微小重力シミュレーターを開発することである．
平成26年度に行った実験の結果、本シミュレーターは、大型の真空チャンバー内で標的容器を落下させるシステムが現実的であることがわかった。また昨年度は、このシステムを利用した衝突励起振動の計測システムの実現性について検討を行った。平成27年度は、さらに微小重力下における本シミュレーターの応用可能性について検討を進めるために、ペネトレーターを用いたレゴリス物性計測法の開発を行った。模擬レゴリス層としては、小天体上で予想される様々な状態を仮定して、粒径（100μm~1cn）、形状、構成物質（石英、ガラス、凝灰岩等）が異なる粉粒体層を準備した。この粉粒体層に加速度計を設置した円筒型ペネトレーターやMEM型三軸加速度計を内蔵した球型ペネトレーターを様々な速度で落下させ、レゴリス層に貫入する時の加速度（貫入抵抗）を計測した。その結果、取得した加速度波形の解析から、レゴリス層の力学的な特徴を抵抗則として表すことが可能であり、さらにレゴリス層種類の特定や小天体環境における微小重力の影響を調べることが可能であることがわかった。
この結果、今回開発を検討した微小重力シミュレーターでは、レゴリス層の衝突励起振動と貫入抵抗の計測が可能であり、その重力加速度依存性を調べることができることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Compressional stress effect on thermal conductivity of powdered materials: Measurements and their application to lunar regolith (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakatani, N., Ogawa, K., Iijima, Y., Arakawa, M., and Tanaka, S.
  • 雑誌名: Icarus 巻: 267 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2015.12.012
  • 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 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 / 謝辞記載あり
• [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
• [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 – 2016-03-11
  • 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 – 2015-10-16
• [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 – 2015-10-16
• [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 – 2015-10-16
• [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 – 2015-08-14
  • 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 – 2015-08-14
  • 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 – 2015-05-28
• [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 – 2015-05-28
• [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