弾性波を用いた小惑星内部構造探査手法の検討

利用弹性波探测小行星内部结构的方法检验

• 批准号: 15740304
• 负责人: 矢野 創
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15740304/
• 关键词: 小惑星; 内部構造; レゴリス; 弾性波; 粉体物理; 惑星探査; 無水岩石層; 未分化天体; 無水不連続媒体; 粉体工学; ラブルパイル

太陽系の初期状態をよく保存している未分化小惑星の内部構造は、その低いバルク密度および高い空隙率から、微粒子から微惑星への衝突合体プロセスを直接反映していると考えられる。しかし、地球での地下の物理探査法の多くは土壌の含水状態を前提としており、乾燥・真空環境にある固体天体の内部構造探査法はまだ確立されていない。そこで本研究では瓦礫が集積した未分化小惑星の奥深や、その表面のレゴリス粉体層の振る舞いを弾性波で探査するために必要な物理素過程を理解することを目的とした。研究手法としては、まず空隙の圧縮効果がない理想的な模擬レゴリスとして40^〜220ミクロン径のガラス球粒の粉体層を弾性波の回りこみを排除できる容器に入れて真空チェンバー内に置いた。次に、粉体層中の中心粒径や空隙率と弾性波の伝播速度や減衰率の関係を、音響素子を発信装置と受信機に使って実験的に求めた。乾燥・真空状態のため弾性波は、球粒間の接触点(微小な接触面)を伝わっていくしかない。その結果、伝播速度は同一物質(ガラス)単体内の音速に比べて一桁以上低下することと、その速度は球粒の中心粒径または空隙率に相関することを見出した。そこで弾性波の発信装置と受信機間のビーズの個数を変えていく測定を行ったところ、この現象は「Hertsの接触問題」から示唆されるモデルで説明できることを見出し、粉体層中の弾性波の伝播速度は中心粒径の1/6乗に比例するとの結論を得た。この発見を応用すれば、将来の小惑星着陸探査ミッションなどで、移動ローバ上から発信機と受信機を表層に突き刺し、弾性波速度を測定することで、地下レゴリス層の主要サイズ分布を比較的簡単に推定できる可能性がある。

State of the early solar system の を よ く save し て い る undifferentiated confused little star の internal structure は, そ の low い バ ル ク density お よ び い high void fraction か ら, particles か ら micro planet へ の conflict fit プ ロ セ ス を directly reflect し て い る と exam え ら れ る. し か し, earth で の underground の physical exploration method の more く は soil 壌 の hydrated を premise と し て お り, drying, vacuum environment に あ る solid objects の internal structure probe method は ま だ establish さ れ て い な い. そ こ で this study で は rubble が set product し た undifferentiated confused little star の the deep や, そ の surface の レ ゴ リ ス powder layer の vibration る dance い を 弾 sex wave で probe す る た め を に な physical element necessary process to understand す る こ と を purpose と し た. Research technique と し て は, ま ず gap の 圧 shrinkage unseen fruit が な い ideal な simulation レ ゴ リ ス と し て ^ 40 ~ 220 ミ ク ロ ン diameter の ガ ラ ス chondrules の powder layer を 弾 sex wave の back り こ み を exclude で き る container に into れ て vacuum チ ェ ン バ ー に inside buy い た. Time に の center particle size distribution, powder layer や voids と 弾 sex wave の 伝 sowing speed や damping rate の masato を, audio element child を 発 letter device と trusted machine に make っ て be 験 に ask め た. In a dry and vacuum state, <s:1> ため elastic waves <e:1>, <s:1> contact points between spherical particles (tiny な contact surfaces)を伝わって ため く な な. そ の results, は 伝 sowing speed the same material (ガ ラ ス) 単 に の the speed of sound in the body than べ て above one girder low す る こ と と, そ の speed は chondrules の center size ま た は voids に phase masato す る こ と を shows し た. そ こ で 弾 sex wave の 発 device と letter by letter machine between の ビ ー ズ の number を - え て い く measurement line を っ た と こ ろ, こ の phenomenon は "Hertz の contact problem" か ら in stopping さ れ る モ デ ル で illustrate で き る こ と を see し, powder layer の 弾 sex wave の 伝 sowing speed は center size 1/6 の 乗 に proportion す る と の conclusion を た. こ の 発 see を 応 with す れ ば, の small planet in the future landing probe ミ ッ シ ョ ン な ど で, mobile ロ ー バ on か ら 発 letter machine と trusted machine を surface に tu き し, 弾 sex determination of wave speed を す る こ と で, underground レ ゴ リ ス main サ の イ ズ distribution を comparison of Jane 単 に presumption で き る possibility が あ る.

项目成果

弾性波を用いた小惑星内部構造探査の可能性

利用弹性波探索小行星内部结构的可能性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本惑星科学会2004年秋季講演会予稿集
• 作者: 寺元啓介;矢野創
• 通讯作者: 矢野創

ポストはやぶさ時代の小天体サンプルリターン探査構想

后隼时代小天体样本返回探测理念

• 发表时间: 2004
• 期刊: 宇宙科学シンポジウム講演集(宇宙航空研究開発機構) 4
• 作者: 矢野創;安部正真;藤原顕;山川宏;川口淳一郎;森本睦子;小天体探査フォーラム
• 通讯作者: 小天体探査フォーラム

次期小天体探査構想

下一代小天体探测概念

• 发表时间: 2003
• 期刊: 宇宙科学シンポジウム講演集(文部科学省宇宙科学研究所) 3
• 作者: 矢野創;安部正真;藤原顕;吉光徹雄;秋山演亮;小天体探査フォーラム
• 通讯作者: 小天体探査フォーラム

Measurements of sound speed in granular materials simulated regolith

颗粒材料模拟风化层中的声速测量

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.of the 36^<th> Lunar and Planetary Science Conference 36(CD)
• 作者: K.Teramoto;H.Yano
• 通讯作者: H.Yano

Possibility of exploration of asteroidal internal structure by using elastic waves

利用弹性波探索小行星内部结构的可能性

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc.of the 37^<th> ISAS Lunar and Planetary Symposium 37
• 作者: K.Teramoto;H.Akiyama;H.Yano
• 通讯作者: H.Yano