地球静止軌道を想定したスペース・デブリ衝突の模擬実験

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スペース・デブリの衝突実験は,、宇宙機の防御設計技術の確立及び新たに発生する破片による衝突頻度の変化を推定するには不可欠である.本研究ではエアガンを利用した衝突実験装置を新たに製作し,地球静止軌道を想定した衝突速度領域においてスペース・デブリの衝突実験を行った.具体的には、スペース・デブリを模擬する鋼球を人工衛生を構成する構造材料に衝突させ,衝突による構造材料の損傷状況及び衝突によって発生する破片の状況を調べた、スペース・デブリを模擬する鋼球の材質はSUJ-2で,直径5mm質量0.5g,直径7mm質量1.4g及び直径9mm質量3.0gの三種類を用いた.また、供試体にはアルミニウム製のハニカムを厚さ0.1mmのCFRPではさんだ厚さ3mmのサンドウィッチ板を用いた.その結果以下のことが判明した.(1)本衝突実験により供試体から二次的に発生した破片の大きさは,ほとんどが1mm以下であり,その個数は10^3オーダーにまで達した.(2)また,破片の材質は,炭素繊維,アルミニウム及び接着剤(エポキシ系)などである.(3)これらの破片が衛星の他の構造部材に与える損傷は軽微であるとしても,衛星の内部に至ることによって衛星の電気的・機能的傷害を引き起こす危険性がある。(4)本衝突実験により供試体から二次的に発生した破片の質量分布を、超高速度領域の衝突実験においてもっとも広く用いられている数学モデル(Power Law Fit)を用いて推定した結果,十分な適合度を示した.