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2013年10月23日 (水)

インパクタ

★10月20日の夜7時のNHKニュースの中で、「はやぶさ2に搭載 内部の石採取の装置開発」というのを聞きました。

はやぶさ2に搭載 内部の石採取の装置開発(NHK10月20日 16時4分)
 日本の小惑星探査機「はやぶさ」の後継機、「はやぶさ2」の打ち上げが1年余りあとに迫っています。
・・・
 小惑星では地表だけではなく、内部の石や砂も採取して持ち帰るため、機体には金属の弾丸で人工のクレーターを作る世界初の装置が搭載される予定です。
その「インパクタ」と呼ばれる装置の開発試験が今月中旬、岐阜県飛騨市の山中にある試験場で行われました。
JAXAによりますと、試験は合わせて5回行われ、いずれも、およそ100メートル先の的の中央付近に弾丸を命中させることに成功したということです。
試験の様子はハイスピードカメラなど複数のカメラで撮影され、元は直径30センチほどだった金属の板が、火薬によって弾丸に姿を変え、秒速2キロという極めて早い速度で飛行する様子が映されています。
(後略)

こういう内容で、下のURLで動画も見られます。
(リンクがいつまで維持されるのかは知りません)
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20131020/k10015415281000.html

で、ハイスピードカメラの映像として下のような画面がありました。
Impactor
丸いのが飛翔するインパクタです。
実験室内での映像でしょう。
縦縞があって、乱れが見えます。
その乱れをつなぐと、V字形の衝撃波面になります。
Impactor2
大雑把に線を引いてみました。
「目分量」で片側30度くらいしか開いてないですね。
30度というのは時計の文字盤の5分です。
う~む。
Shockwave2
「秒速2キロ」だとするとarcsin(340/2000)≒10度
なのですね。(片側の角度です)

30度程度だとマッハ2くらい(約700m/s)なのです。

ま、そんなことを気にする人はほとんどいないでしょうけれど、
「インパクタの飛翔を実験室でとらえた映像で、秒速700m程度で飛んでいる時の映像です」
とでも言ってくれれば、科学的に「誠実」なんだけどなぁ、と思う次第です。

屋外での実験の映像もあり、この時はおそらく「秒速2000m」程度で飛んでいるのでしょう。

口うるさい理科じいさんの余分な雑感でした。

★なお、衝撃波面の角度と物体の速度の関係式は、下にあります。
上の図もここから持ってきました。
http://yamada-kuebiko.cocolog-nifty.com/blog/2011/12/post-cdc0.html
2011年12月 9日 (金)「衝撃波」
・・・
いい加減な図なので、線がずれてたりしますがご容赦ください。
話を単純化して。
1秒間で、点Oから物体が速度Vm/sで点Aまで進みました。
ですから、AOはVという長さになります。
同じ1秒間に、速度vm/sの波はBまで広がりました。
ですから、BOはvという長さになります。
そうすると
sinθ=v/V
となるわけですね。

Vがvより非常に大きいと、θが小さくなるわけです。
Vとvが等しかったら、θ=90度になってしまって、いわゆる「音速の壁」みたいな状態になるわけです。
・・・

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