2015 Fiscal Year Annual Research Report
氷ペネトレータのダイナミクス解明と生命前駆物質探査への展開に関する研究
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25289301
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 宏二郎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (10226508)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ペネトレータ / 氷 / 高速衝突 / バリスティックレンジ / 圧縮性流体力学 / 数値流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に開発したニュートン流理論と衝撃波理論を組み合わせた氷ペネトレータの運動解析法を改良した。貫入実験結果との比較により、モデルの重要パラメータである破砕氷中の有効音速は、ペネトレータが氷と衝突する際の動圧の減少関数として表されることがわかった。このことは、衝突速度が高いと破砕が進み、氷中に空隙が増えるため、音速が下がると解釈される。JAXAによって開発されたLUNAR-A月ペネトレータ（全長67.5cm、重量14.9kg、衝突速度300m/s）を氷天体に適用した場合について解析を行った。最大減速Gは10000以下であり、月レゴリス用に開発された機体が氷天体探査にも適用可能であることがわかった。
これまでのバリスティックレンジ実験で得られた衝突時の画像データを精査し、１）ペネトレータ貫入に伴い、氷では大破片から小、微細と破砕が進む、２）微細破片群はペネトレータの前進により再圧縮され、再度ひとつの凝集体になることがある、３）昨年の研究で衝突時の衝撃荷重を緩和させる効果が見出された機体先頭中央からの貫通穴は、入口から取り込んだ微細氷片を尾部からジェットとして放出している、などが明らかになった。
破砕された微小氷片など、凝集により非可逆的な圧縮が起こる粉体流れを表現するために前年度考案した「圧縮するが膨張しない流体」モデルを改良した。状態方程式は非可逆的圧縮過程と可逆的弾性変化から構成され、状態を一意に決めるため、質量、運動量に加え、単位体積当りのエネルギーを新たに導入した。有限体積法による数値解析に必要となる１次元リーマン問題の解を網羅的に得ることができた。計算誤差が人工的先行波を発生させてしまうなど、高精度数値解析に向けて課題はあるが、流体モデルによるペネトレータまわりの破砕片の流動ダイナミクス解析の基盤ができたと言える。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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