微小重力下での高速衝突におけるクレーター形成過程の解明

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小天体表面での衝突現象を理解することは，小天体の表層物性や地質年代，表面進化の過程を読み解くことにつながる．これまで我々は宇宙航空研究開発機構(JAXA)施設内にある縦型二段式軽ガス銃の真空チャンバー内に簡易な落下装置を構築し，高速度域(～1.2 km/s）での低重力下でのクレーター形成実験を可能にした．この装置を用いて，異なる物性を持つ粉体試料に対して1 Gおよび模擬低重力下での衝突実験を行い，粉体標的の内部摩擦角・空隙率および固着力がクレーター直径に与える影響，ならびに重力支配域と強度支配域の境界条件を粒子層の固着力（もしくは実効強度）と重力項の比を用いて表した．以上の内容を論文にまとめ海外雑誌に投稿した．以上より，クレーター直径に関するデータについて整理を行うことができたが，低重力下でのクレーター形成をより理解するためには，クレーターの深さ方向やクレーター内部の粒子の流れを観察する必要がある．本年は，これまでに構築した低重力模擬落下装置に，クォータースペース法を用いた「断面的な観察」を行う計測システムの開発を行った．ステンレス製の標的容器の内部にアクリル板を用いて鉛直方向に空間を仕切り，一方の空間に標的粒子を充填し，もう一方にデジタルカメラと光源を設置することで，模擬重力0.04±0.03 G, 低重力継続時間約0.4 sの条件で，高速衝突によるクレーター断面の成長過程の観察を行えるようになった．弾丸はポリカーボネート(直径4.8 mm，高さ5 mm)を用い，硅砂(粒径～450 μm)および微小アルミナ粒子(粒径～40 μm)に速度1.2 km/sで衝突させその場観察を行った．