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。

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。

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。

「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」
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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。
・・・