Study on evolution of small bodies by impact experiments on granular media under different simulated gravity

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400453
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 中村 昭子 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40260012)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 低重力 / クレーター / レゴリス / 小天体

Outline of Annual Research Achievements

小天体表面における重力加速度は地球表面よりも数桁小さい．クレーター観測から小天体表面の進化の過程や表層の物性を推定するためには，クレーター直径の重力依存性を理解することが重要となる．前年度までは，粒径140μmのシリカサンド標的に対する0.01－1Gにおける衝突速度数メートル毎秒の低速度衝突実験を行い，形成されるクレーターの直径が重力加速度の約-0.2乗に比例することを明らかにした．この結果は，先行研究による高速度衝突実験結果と調和的であった．しかしながら，クレーターサイズの重力依存性と衝突速度依存性は，弾丸密度により異なることが前年度から持ち越した課題となっていた．これについて，重力が小さい，あるいは，弾丸と標的の密度比が大きい場合，標的への弾丸のもぐりこみが深くなり，クレーター掘削にエネルギーが効率よく使われなくなることが原因である可能性を検討した．先行研究による経験則により，弾丸のもぐりこみ深さを定量的に推定し，クレーターサイズの重力依存性および衝突速度依存性と比較したところ，この仮説が否定されないことが確かめられた．以上は，研究協力者である大学院生の木内真人氏と行った研究である．
一方，微小重力下での粉粒体天体の衝突過程を考える上で重要な，粉粒体層が持ちうる空隙率について前年度に引き続き実験研究を行った．模擬レゴリス層の構造が壊れないぎりぎりの土圧（降伏強度と呼ぶ）を実験的に決定し，粒子間に働く力の理論値との比較を行った．その結果,降伏強度が，転がり摩擦力とすべり摩擦力の理論値から制限できる可能性を示した．この結果は,査読雑誌へ投稿した．以上は，研究協力者である大学院生の大村知美氏と行った．

Research Products

• [Journal Article] Centrifugal Experiments with Simulated Regolith: Effect of Gravity, Size Distribution, and Particle Shape on Porosity (2016)
  • Author(s): Omura, T., Kiuchi, M., Guettler, C., Nakamura, A. M.
  • Journal Title: Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan Volume: 14 Pages: Pk17-21
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Scientific Objectives of Small Carry-on Impactor (SCI) and Deployable Camera 3 Digital (DCAM3-D): Observation of an Ejecta Curtain and a Crater Formed on the Surface of Ryugu by an Artificial High-Velocity Impact (2016)
  • Author(s): Arakawa, M., Wada, K., Saiki, T., Kadono, T., Takagi, Y., Shirai, K., Okamoto, C., Yano, H., Hayakawa, M., Nakazawa, S., Hirata, N., Kobayashi, M., Michel, P., Jutzi, M., Imamura, H., Ogawa, K., Sakatani, N., Iijima, Y., Honda, R., Ishibashi, K., Hayakawa, H., Sawada, H.
  • Journal Title: Space Science Review Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s11214-016-0290-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 振動による微粉体の圧縮特性に関する実験的研究 (2017)
  • Author(s): 大村知美, 中村昭子
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2017-03-20 – 2017-03-20
• [Presentation] 低重力下クレーターサイズに対するレゴリス粒子固着力の影響 (2017)
  • Author(s): 木内真人, 中村昭子, 和田浩二
  • Organizer: 平成28年度 宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2017-02-28 – 2017-02-28
• [Presentation] 振動によるレゴリス層の密度進化に関する実験的研究 (2016)
  • Author(s): 大村知美, 中村昭子
  • Organizer: 天体の衝突物理の解明 (XII)～水質変成から探る太陽系物質進化～
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2016-11-12 – 2016-11-12
• [Presentation] 室内実験によるレゴリス最表層密度進化の研究 (2016)
  • Author(s): 大村知美, 中村昭子
  • Organizer: 日本惑星科学会2016秋季講演会
  • Place of Presentation: ノートルダム清心女子大学
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [Presentation] 模擬低重力下における低速度クレーター形成実験：微小重力下クレーターサイズに対するレゴリス粒子固着力の影響の推定 (2016)
  • Author(s): 木内真人, 中村昭子, 和田浩二
  • Organizer: 日本惑星科学会2016秋季講演会
  • Place of Presentation: ノートルダム清心女子大学
  • Year and Date: 2016-09-14 – 2016-09-14
• [Presentation] Experimental study on compression property of regolith analogues (2016)
  • Author(s): Omura, T., Nakamura, A. M.
  • Organizer: The 9th meeting on Cosmic
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2016-08-15 – 2016-08-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Experimental study on compression property of granular material (2016)
  • Author(s): Tomomi Omura, Akiko M. Nakamura
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-22
• [Presentation] The origin of Itokawa dimples and a comparison with the surface structure of Phobos (2016)
  • Author(s): Masato Kiuchi, Akiko M. Nakamura
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-22