デジタル画像相関法を用いた衝突破片速度分布の解析と氷接触連星の形成過程への応用

数字图像相关法分析碰撞碎片速度分布及其在冰接触双星形成过程中的应用

• 批准号: 21K18654
• 负责人: 保井 みなみ
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18654/
• 关键词: 雪・氷層構造標的; DIC法; 衝突破壊強度; 破片速度分布; 衝突実験; デジタル画像相関法; 層構造標的; MATLAB; 変位; 接触連星; 氷微惑星; 高速度衝突実験

太陽系外縁領域を起源とする彗星核やカイパーベルト天体は，２つの多孔質小氷天体が合体した接触連星として観察されることが多い．この領域で接触連星が高頻度で形成される理由を調べるためには，母天体である氷微惑星同士の衝突後の破片速度分布を調べて破片質量分布との関係を求め，その経験式を元に氷微惑星の再集積条件を決定する必要がある．本研究では新たな破片速度分布計測法として，デジタル画像相関法（DIC法）を取り入れた衝突実験を行っている．今年度は，昨年度に確立したDIC法を，氷微惑星模擬物質である雪・氷層構造試料に適用することを試みた．標的は表層（マントル）に空隙率50%の雪，中心（コア）に空隙率0%の氷を用いた．直径は6cmとし，コア直径は3cmとした．破片速度解析用に半球試料，衝突破壊強度を調べるために全球試料の２種類を用意した．また，比較のために，空隙率50%の雪球標的も用意した．実験は神戸大学の低温室に設置された横型二段式軽ガス銃を用いた．弾丸は直径4.7mmのポリカーボネート球で，衝突速度は1，2km/sである．温度は-15℃とした．全球試料の衝突破壊実験の結果，破壊の様子が雪標的と層構造標的では異なることがわかった．雪標的は，衝突点から放射状に破片が噴出した．層構造標的では，破壊されたコア破片が押し出されるため，衝突点近傍で弾道に対して垂直方向にマントルがより速く押し出されることがわかった．また，層構造標的の破片質量分布がマントルの破片質量分布とほぼ一致したことから，層構造標的全体の破壊はマントルの破壊が制約していることがわかった．そして，衝突破壊強度は雪標的より層構造標的の方が小さくなった．半球試料のDIC解析を試した結果，層構造標的ではコア上のランダムパターンを認識することができず，昨年度の方法が適用できないことがわかった．

Outside the solar system try field を origin と す る comet nucleus や カ イ パ ー ベ ル ト celestial は, 2 つ の porous small objects 氷 が fit し た contact even star と し て 観 examine さ れ る こ と が い more. こ even star の field で contact が high frequency で form さ れ る reason を adjustable べ る た め に は, female celestial で あ る 氷 micro planet velocity distribution after the conflict with James の の fragment を adjustable べ て fragment mass distribution と の を め, masato department そ の 経 験 type を yuan に confused 氷 micro star の を decided to set product conditions す る necessary が あ る. This study で は new た な fragment velocity measuring method と し て, デ ジ タ ル portrait phase masato method (DIC) を take り れ た conflict be 験 を line っ て い る. Our は, yesterday's annual に establish し を た DIC method, micro planet 氷 simulation material で あ る, snow 氷 layer structure, sample に applicable す る こ と を try み た. The surface layer of the subject に (if <s:1> ト に) に has a void ratio of 50% <s:1> snow, and the center (コア) に has a void ratio of 0% <s:1> 氷を uses た た. Diameter: と 6cmと と, コア diameter: と 3cmと た た. The analysis of the splitting speed uses に hemispherical test material, the breaking strength of the punch is 壊, the strength is を adjusted べるために, the global test material is <s:1> two types を, the purpose is た た. Youdaoplaceholder0, comparison is ために, void ratio 50% また the purpose of the snowball label また is about た. A された horizontal two-stage 軽ガス gun を was set up in a に low greenhouse at Kobe university and used in に た. The diameter of the projectile is ポリカ 4.7mm, ポリカ ボネ, ト, で, and the velocity of conflict is ボネ 1,2 km/sである. Temperature と -15℃と た. The global sample test has broken through the 壊 experimental results, breaking the 壊 sample が snow target と layer structure target で なる difference なる とがわ とがわ った った った. Snowmark ら, conflict point ら, radiating に fragments が ejection た た. Layer structure of mark で は, broken 壊 さ れ た コ が ア fragment and し out さ れ る た め, conflict nearly alongside で 弾 way に し seaborne て vertical に マ ン ト ル が よ り speed く detain し out さ れ る こ と が わ か っ た. ま た, layer structure underlying quality の fragment distribution が マ ン ト ル の fragment mass distribution と ほ ぼ consistent し た こ と か ら, layer structure underlying all の broken 壊 は マ ン ト ル の broken 壊 が restrict し て い る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder0 て て, breaking through 壊 intensity そ snow target よ layer structure target さくなった small さくなった. Hemisphere try material の DIC analytical を し た as a result, the layer structure of mark で は コ ア on の ラ ン ダ ム パ タ ー ン を know す る こ と が で き ず, yesterday's annual の way が applicable で き な い こ と が わ か っ た.

项目成果

層構造含水微惑星の模擬物質への衝突実験：デジタル画像相関法による標的内部の粒子速度分布の計測

层状含水星子与模拟材料的碰撞实验：使用数字图像相关方法测量目标内部的粒子速度分布

• 发表时间: 2021
• 作者: NGUYEN Duc-An;NWADIUTO Jude;OKUDA Hiroyuki;SUZUKI Tatsuya;石田紗那，荒川政彦，保井みなみ，白井慶，長谷川直，長野巧，堀川和洋
• 通讯作者: 石田紗那，荒川政彦，保井みなみ，白井慶，長谷川直，長野巧，堀川和洋

Cratering Experiments on Granular Targets With a Variety of Particle Sizes: Implications for Craters on Rubble‐Pile Asteroids

各种粒径的颗粒目标的陨石坑实验：对碎石堆小行星陨石坑的影响

• DOI: 10.1029/2021je007172
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Planets
• 作者: Yasui M.;Arakawa M.;Okawa H.;Hasegawa S.
• 通讯作者: Hasegawa S.

High-Velocity Impact Experiments of Simulated Porous Asteroids and Measurements of Post Impact Temperature around Impact Crater

模拟多孔小行星高速撞击实验及撞击坑周围撞击后温度测量

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasui;M.;Tazawa;T.;Hashimoto;R.;Arakawa;M.;Ogawa;K.
• 通讯作者: K.

Resurfacing processes on asteroid (162173) Ryugu caused by an artificial impact of Hayabusa2's Small Carry-on Impactor

• DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114530
• 发表时间: 2021-05-21
• 期刊: ICARUS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Honda, Rie;Arakawa, Masahiko;Iijima, Yu-ichi
• 通讯作者: Iijima, Yu-ichi

Post Shock Heat Induced by High Velocity Impact on Porous Icy Bodies

多孔冰体高速撞击引起的冲击后热

• 发表时间: 2022
• 作者: Sasai;H.;Yasui;M.;Arakawa;M.;Shirai;K.
• 通讯作者: K.