2014 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25630397
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超高速衝突 / スペースデブリ / 電位変動 / 衝突光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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