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2014 年度 実績報告書

超高速宇宙浮遊物の宇宙機への衝突による宇宙機電位変動の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25630397
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

佐々木 進  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (00092221)

研究分担者 田中 孝治  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (90321570)
牧 謙一郎  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50392121)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード超高速衝突 / スペースデブリ / 電位変動 / 衝突光
研究実績の概要

微小隕石やスペースデブリは、宇宙機に相対速度で数km/s~十数km/sという超高速で衝突する。小さなデブリに関しては確率的に衝突が発生するため、対策が必要である。従来デブリシールドに関する研究を始めとして、物理的破壊現象に関する研究が多くなされているが、上記のような超高速衝突現象では、被衝突物の電位の急激な変動など電気的な現象も発生する。本研究では電位計測に加え、光、プラズマ、電磁波といった、超高速度衝突に伴う急激な荷電粒子の振る舞いに関連する現象の同時観測を試み、現象の相互関連の解明を試みた。実験には、JAXAの2段式軽ガス銃を使用した。飛翔体速度は、軌道を周回する物体の速度を想定し、6-7km/sで実験を行った。ターゲットと飛翔体の材質は、金属と誘電体を組み合わせた。
本研究では、10nsという極めて高精度な時間分解能での各種現象の同時観測に成功した。その結果、衝突光の発生と電位変動は、よく一致して発生することがわかった。しかし、電磁波の発生に関しては、数μsから数十μs遅延して発生することがわかった。また、光の強度とターゲット電位は、いずれも、金属同士の衝突の場合と誘電体と金属との衝突で、変化の仕方が異なる傾向が観測された。予備的発光から主発光に移行する場合は、電位も最初に小さな変動がみられ、大きな変動に移行する。一方、最初に強い発光が観測された時は、電位も最初に大きな変動がありその後、減少することが観測された。但し、変化の応答時間は、数十μsで発光と電位の挙動に違いがみられている。
本研究では、上述の超高速度衝突における、物質の破壊とイジェクタの飛散とイジェクタ構成物の相転移のメカニズムを示す発光及び電位変動、イジェクタの相転移に起因するプラズマの変化や、ターゲットの内部破壊と周囲イジェクタの分布の影響を示す電磁波を同時観測成功し、現象解明のためのデータが取得できた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015 2014

すべて 学会発表 (3件)

  • [学会発表] 超高速衝突に伴う電気的現象の研究2015

    • 著者名/発表者名
      小林 正和,田中 真,田中 孝治,牧 謙一郎, 相馬 央令子,佐々木進
    • 学会等名
      宇宙科学に関する室内実験シンポジウム(平成26年度スペースプラズマ研究会)
    • 発表場所
      JAXA ISAS 相模原キャンパス
    • 年月日
      2015-02-23 – 2015-02-24
  • [学会発表] 超高速衝突に伴って発生する電気的現象に関する基礎研究2015

    • 著者名/発表者名
      小林正和、田中真、田中孝治、牧謙一郎、相馬央令子、佐々木進
    • 学会等名
      第15回 宇宙科学シンポジウム
    • 発表場所
      JAXA ISAS 相模原キャンパス
    • 年月日
      2015-01-06 – 2015-01-07
  • [学会発表] Basic Experiment on Electromagnetic Irradiation Caused by Hypervelocity Impact2014

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Kobayashi, Makoto Tanaka, Koji Tanaka, Susumu Sasaki
    • 学会等名
      65th International Astronautical Congress (IAC 2014)
    • 発表場所
      Toronto, Canada
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-10-03

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公開日: 2016-06-01  

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