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本研究は、プラズマ銃を使用して、直径100〜600μmのパイレックスガラス小球をアルミニウム合金に衝突させるシミュレーション実験を行ない、宇宙実験フリーフライヤーや宇宙基地モジュールの防護壁の設計に資することを目的として、昭和62年度より、2年計画で行なったものである。
同軸磁場圧縮コイルを加速部とするプラズマ銃に、圧縮ヘリウムガスを駆動力とした軽ガス銃初段部を組合せた加速システムを完成させて、0.6mmのパイレックスガラス小球を、秒速10kmに加速することに成功した。この小球を厚み1mmのアルミ合金5052に衝突させて、クレータの生成と速度の関係を明らかにすることを主な目的とする実験を行なった。電源コンデンサーを10kVに充電することによって、300kJのエネルギーをプラズマ銃の同軸磁場圧縮コイルに投入し、秒速10kmを得た。コイルから1m離れた直径50mmのターゲット板に到達できるガラス小球の数は数%であったが、小球に初速を与えることによって、10倍の数十%に高めることにも成功した。
5052アルミ合金に生成するクレータ直径は衝突速度にほぼ比例して増大し、速度10km/sでは、アルミ板に穴があいた。バンパーとなるアルミ板の後方に、同じ厚さ1mmのアルミ板を置いて、バンパーに穴があいた場合、後方に飛散するガラスとアルミ合金のダストを後方板によって停止させた。パイレックス小球の速度、大きさ、バンパーアルミ板の厚みとダストの広がりを観測し、その相関についての知見を得た。
ハイドロダイナミック計算機コード「パイセス」を使用して、実験結果と一致するパラメータを選び、最適二重防護構造を与えるシミュレーションを行なった。
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