運動量伝達に対する発射体の形状の影響

運動量はインパクターの重さ×インパクターの速度の２乗で決まっとると思ったら、インパクターの形状で衛星ディモルフォスに出来るクレーターが違うから運動量の伝達係数が違ってくるらしい。小っちゃいことは気にするな　以下、機械翻訳。
運動量伝達に対する発射体の形状の影響
キネティックインパクターとDARTミッションへの影響から

概要
DART宇宙船は、2022年の終わりに、ディディモスのセカンダリであるディモーフォスに影響を与えます。
二次の軌道周期の変化を引き起こします。簡単にするために、ほとんどの以前の数値
衝撃のシミュレーションでは、球形の発射体ジオメトリを使用してDART宇宙船をモデル化しました。に
DARTの影響の結果に対する代替の単純な発射体の形状の影響を調査する
iSALE衝撃物理コードを2次元と3次元で使用して、
公称DART衝撃と同等の質量と速度の発射体、多孔質玄武岩へ
ターゲット。ここで調査した単純な発射体の形状による影響は最小限であることがわかりました。
クレーターの形態と運動量の強化について。衝撃点で同様の表面積を持つ2次元でモデル化された発射体の形状は、クレーターの半径に影響を与え、
クレーターの体積は5％未満です。より極端な発射体ジオメトリの場合（つまり、
ロッド、3次元でモデル化）、クレーターは楕円形で、
同じ運動量の球形の発射体によって生成されたクレーター。勢いの強化
これらのテストケースの係数は、一般にβと呼ばれ、2Dシミュレーションでは7％以内でした。
均一な球形の発射体で得られた値の3Dシミュレーションでは10％以内。 発射体の形状の最も顕著な効果は、駆出速度に次のように見られます。
いわゆる高速エジェクタの発射位置とイジェクタ角度の関数
「カップリングゾーン」。 これらの結果は、LICIACubeイジェクタコーン分析に通知されます

図1：iSALE-2D研究で検討された発射体構造の概略図。


図2：a）Yi0 =に影響を与える固体アルミニウム球の時間の関数としての火口の体積
再グリッドを行うシミュレーションと比較した、80〜5cpprの解像度での10MPaターゲット
使われた。 b）さまざまな解像度に対する運動量の向上、時間の関数としてのβ。


図3：a）圧力-体積（P-V）空間でのアルミニウム発射体のTillotson Hugoniot
b）粒子速度-LASLからの衝撃データと比較した衝撃速度（vp-vs）空間
Al6061の衝撃Hugoniotデータ（Marsh and Los Alamos Scientific Laboratory、1980）。


図4：衝撃圧力のピークが発生するインパクター材料の累積質量分率
10 MPaの玄武岩ターゲットに衝突するさまざまな発射体の場合、所定の圧力未満。 グレー
影付きの領域は、アルミニウム初期の圧力と温度のしきい値（1バール）を表します
そして完全に溶ける（Pierazzo et al。、1997）。

5ディスカッション
ここでは、最初に軸対称の単純な発射体構造をモデル化し、ターゲットに影響を与えます。
3つの異なる凝集構成。ここでは、損傷した凝集に基づいて参照されます。Yd0= 1
kPa、0.1MPaおよび10MPa。 3つのターゲットシナリオすべてで、発射体のジオメトリは最小限に抑えられています
火口の半径と火口の体積への影響（5％未満）。これらの結果は、発射体が
同様のフットプリントの表面積を持つ場合でも、クレーターのサイズに大きな影響を与えることはありません。
クレーターの効率がはるかに低い強力なターゲット。
フットプリントの表面積が異なる発射体、つまり球形と棒状の発射体を検討した場合
3Dでモデル化された発射体では、クレーターの寸法の違いがより明確になりました。しかし、私たちの結果
衝撃点で同様の表面積を持つ発射体の形状には、
噴出物の速度-半径距離分布と噴出物の角度の微妙な違い
これらの影響から生成されます。これらの違いは、微妙な増幅と減少を引き起こします
球形の発射体シナリオと比較した、運動量の強化。ここでは、発射体の形状によるβ値の変化に明確な傾向は見られず、β値の広がりは次のようになりました。
5％未満。
発射物の効果は、非常に早い時期に生成された最速の噴出物で最も明白です。
ターゲットストレングスの影響が無視できる場合は、接触ゾーンに移動します。したがって、これらの効果が期待されます
ターゲットストレングスから独立していること。 βは最も遅い噴出物によって支配されているので、
たわみ効率は、ターゲットの強度が低下するにつれて低下すると予想されます。発射体の形状によって引き起こされる高速エジェクタのこの動作は、初期に見える可能性があります。
クレーターイジェクタプルーム。 DARTクレーターイジェクタプルームに関する情報が利用可能になり、
LICIACubeによって提供されます（Cheng et al。、2020; Dotto et al。、2021）。 LICIA（ライトイタリアンCubesat
小惑星のイメージングのための）は、DARTミッションへのイタリア宇宙機関（ASI）の貢献です。
CubeSatはDART宇宙船によって運ばれ、
衝撃前のディディモスシステム。 CubeSatの主な目的は、噴出物の画像を撮ることです
衝突後136〜163秒で、ある範囲の角度位相にわたってプルーム。
シミュレーションで生成された「結合ゾーン」エジェクタのタイムスケールは短すぎるため、
透明すぎて、衝撃後約150秒で観察できません。ただし、
「結合ゾーン」とべき乗則レジームは段階的であり、各段階の期間は依存します
発射物とターゲットのプロパティについて。以前の実験的および数値的研究（例：Schultz、
1988; Hermalyn and Schultz、2010; Raducan et al。、2019）の垂直方向の影響は、
クレーターの成長のごく一部が「結合ゾーン」で発生し、その持続時間は増加します
インパクターのサイズと速度が増加するにつれて、クレーター形成の合計時間と比較して。ここ
また、異なる発射体を使った衝突クレーター実験との類似性を作ることができます
密度（Hermalyn and Schultz、2011）：高密度の発射体（またはボイドの少ない発射体）が貫通する
ターゲットの奥深くで、エネルギーと運動量の結合はクレーターの後半で発生します
プロセス、密度の低い発射体（より多くのボイドを持つ発射体）は表面に近いままです
結合がより速く発生します。
さらに、以前の数値シミュレーション（つまり、Raducan et al。、2019）は、ターゲットの多孔性を示しました
（より正確には、発射体とターゲットの気孔率の比率）もサイズに影響します
「カップリングゾーン」。ただし、凝集力や係数などのターゲット強度パラメータ
内部摩擦はありません。ターゲットが弱いと、一時的なクレーターの成長時間が長くなります
（つまり、50 Paのターゲットの場合は約数分、凝集性のないターゲットの場合は最大約2時間の範囲です（Raducan and Jutzi、2021）。それでも、これはより長い時間には変換されないことに注意することが重要です。
「カップリング時間」。したがって、ターゲットの強度が発射体に影響を与えることは期待されていません
イジェクタコーンに対するジオメトリの影響。
ただし、発射体とターゲットの密度の比率はまだわかっていないため、違いが生じる可能性があります。
LICIACube画像の時にまだ噴出プルームが表示されています。言い換えれば、観察された
複雑な形状の動的インパクター（宇宙船など）によって生成された噴出プルームが表示される場合があります
均質な球形の発射体によって生成される噴出物に期待されるものとは異なります。 A
複雑な発射体は、より低い放出速度とより高い放出を伴うクレーター噴出物を示すと予想されます
単純な球と比較した角度。
ここに示されている結果は、発射体の効果を理解するための最初のステップにすぎません。
運動インパクターからのクレーター形態と運動量増強に関する幾何学。の中に
DART宇宙船の場合、発射体の形状（つまり、宇宙船の形状）ははるかに多くなります
ソーラーパネルを含む宇宙船全体の複雑で完全な3Dモデルを検討する必要があります。
この側面では、いくつかの作業が進行中です（たとえば、Stickle et al。（2018））が、そのようなシミュレーションは
非常に計算量が多く、通常は非常に特定のシナリオに制限されます（例：
非常に強いターゲットなど、クレーターの効率が低いターゲットへの影響のみ）。
6結論
DARTミッションは、2022年の終わりに、ディディモスのセカンダリであるディモーフォスに影響を与え、
プライマリー周辺のディモーフォスの公転周期の変化。簡単にするために、前
DARTの衝撃の結果を定量化することを目的とした研究では、球形の発射体が使用されています。
ただし、動的インパクターの形状はより複雑です。ここでは体系的に実施しました
クレーターのサイズと形態に対する単純な発射体の形状の影響を決定するための研究
そして噴出物の質量速度分布に。
フットプリントの表面積が類似しているジオメトリの場合、発射体のジオメトリが影響することがわかりました
火口の半径と火口の体積は5％未満です。さらに、発射体の形状は両方
βを増幅および減少させますが、球形の発射体と比較して5％未満です。より目立つ
異なる発射体によって生成された違いは、放出された質量-半径距離と
高速噴出物の噴出角度分布。 DART衝突噴出物プルームを画像化するLICIACubeは、衝突後約150秒で、比較してより高い噴出角を持つクレーター噴出物を記録する可能性があります
球形の発射体から期待されるものに。ただし、正確な違いは
ターゲットの気孔率とイメージング条件。
また、球体と水平ロッドインパクターの形状の違いについても検討しました。
（ここでは、ソーラーパネルを備えた宇宙船の簡略化を検討しました）完全な3Dインパクトを使用しました
シミュレーション。フットプリントの表面積とアスペクト比が非常に異なるロッド発射体
球形のインパクターは、クレーターよりも約50％浅い楕円形のクレーターを生成しました
球形インパクターによって生成されます。ロッドインパクトシナリオによる運動量の向上
また、球形の発射体のシナリオよりも約10％低かった。
私たちの結果は、単純な発射体の形状の場合、発射体の形状の違いが
運動インパクターからの運動量伝達に対する影響はごくわずかですが、さらなる研究では、
これをより詳細に研究するには、より現実的な発射体の形状（つまり、宇宙船）が必要です。