17:15 〜 18:45
[PPS02-P03] レゴリスへのグレージング衝突におけるクレーター形状および弾丸の軌道
キーワード：衝突、レゴリス、クレーター
惑星間空間から天体表面への衝突では、斜め衝突が多く起こる。そのため、レゴリス上への斜め衝突を模擬した実験がいくつか行われてきた(e.g., Gault and Wedekind, 1978; Wright et al., 2020; Suo et al., 2023)。衝突角度i(表面の接戦方向からの角度)で惑星間天体による斜め衝突の確率はdP=2sinicosidi で表され(Shoemaker, 1961)、衝突角度が10度以下の衝突が発生する確率は3×10-2、衝突角度が2度以下の衝突の場合は1×10-3と1000個に1個ほどの割合で存在するということになる。このようなグレージング衝突の実験は多くは行われていない。
そこで我々は、衝突角度10度以下のグレージング衝突によってどのような衝突痕が形成されるのか、どのように跳弾するのかについて確かめるために実験を行った。
ガス銃によって、数100m/s程度の衝突速度かつ10度未満の衝突角度で実験を行い、クレーター形状を調べた。直径3 mmのナイロン、ガラス、鉄鋼、多孔質アルミナ弾丸が粒径~0.65-0.80 mmの砂標的に衝突する様子をハイスピードカメラで撮影し、跳弾後の弾丸速度を計測した。
クレーターの形状は、衝突角度が小さくなるにつれて弾道の方向に沿って細長い形状になる(e.g., Gault and Wedekind, 1978)。本実験においてもそのような傾向が見られた。弾丸の衝突後の速度と衝突前の速度の比である反発係数を高速度カメラで得られた画像から調べた結果、水平成分の反発係数は衝突角度が小さくなるにつれて大きくなった。衝突角度と跳弾角度の関係を、先行研究(鉄鋼球による衝突速度47 m/sでの砂標的への衝突(Soliman et al., 1976))と比較したところ、概ね一致した。
弾丸が砂と接している間は、弾丸に流体力学的な抗力や揚力が作用していると考えられる(Wright et al., 2020)。この現象論モデルをもとに導出した揚力係数と抗力係数は、10-1程度のオーダーとなり、これは先行研究(Wright et al., 2020)より小さい。今後抵抗を受ける実効的な弾丸断面積の検討を行うとともに、標的粒子密度や形状を変えた実験も行う。
そこで我々は、衝突角度10度以下のグレージング衝突によってどのような衝突痕が形成されるのか、どのように跳弾するのかについて確かめるために実験を行った。
ガス銃によって、数100m/s程度の衝突速度かつ10度未満の衝突角度で実験を行い、クレーター形状を調べた。直径3 mmのナイロン、ガラス、鉄鋼、多孔質アルミナ弾丸が粒径~0.65-0.80 mmの砂標的に衝突する様子をハイスピードカメラで撮影し、跳弾後の弾丸速度を計測した。
クレーターの形状は、衝突角度が小さくなるにつれて弾道の方向に沿って細長い形状になる(e.g., Gault and Wedekind, 1978)。本実験においてもそのような傾向が見られた。弾丸の衝突後の速度と衝突前の速度の比である反発係数を高速度カメラで得られた画像から調べた結果、水平成分の反発係数は衝突角度が小さくなるにつれて大きくなった。衝突角度と跳弾角度の関係を、先行研究(鉄鋼球による衝突速度47 m/sでの砂標的への衝突(Soliman et al., 1976))と比較したところ、概ね一致した。
弾丸が砂と接している間は、弾丸に流体力学的な抗力や揚力が作用していると考えられる(Wright et al., 2020)。この現象論モデルをもとに導出した揚力係数と抗力係数は、10-1程度のオーダーとなり、これは先行研究(Wright et al., 2020)より小さい。今後抵抗を受ける実効的な弾丸断面積の検討を行うとともに、標的粒子密度や形状を変えた実験も行う。