地球静止軌道を想定したスペース・デブリ衝突の模擬実験

静止轨道空间碎片碰撞模拟实验

• 批准号: 07751007
• 负责人: 花田 俊也
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07751007/
• 关键词: 地球静止軌道; スペース・デブリ; 破砕現象; スペース・デブリ衝突; 破砕現象の数学モデル

スペース・デブリの衝突実験は,、宇宙機の防御設計技術の確立及び新たに発生する破片による衝突頻度の変化を推定するには不可欠である.本研究ではエアガンを利用した衝突実験装置を新たに製作し,地球静止軌道を想定した衝突速度領域においてスペース・デブリの衝突実験を行った.具体的には、スペース・デブリを模擬する鋼球を人工衛生を構成する構造材料に衝突させ,衝突による構造材料の損傷状況及び衝突によって発生する破片の状況を調べた、スペース・デブリを模擬する鋼球の材質はSUJ-2で,直径5mm質量0.5g,直径7mm質量1.4g及び直径9mm質量3.0gの三種類を用いた.また、供試体にはアルミニウム製のハニカムを厚さ0.1mmのCFRPではさんだ厚さ3mmのサンドウィッチ板を用いた.その結果以下のことが判明した.(1)本衝突実験により供試体から二次的に発生した破片の大きさは,ほとんどが1mm以下であり,その個数は10^3オーダーにまで達した.(2)また,破片の材質は,炭素繊維,アルミニウム及び接着剤(エポキシ系)などである.(3)これらの破片が衛星の他の構造部材に与える損傷は軽微であるとしても,衛星の内部に至ることによって衛星の電気的・機能的傷害を引き起こす危険性がある。(4)本衝突実験により供試体から二次的に発生した破片の質量分布を、超高速度領域の衝突実験においてもっとも広く用いられている数学モデル(Power Law Fit)を用いて推定した結果,十分な適合度を示した.

空间碎片碰撞实验对于建立航天器的防御设计技术和估计新产生的碎片引起的碰撞频率的变化至关重要。在这项研究中，我们将开发一种使用气枪的新型碰撞实验装置。假设地球静止轨道的碰撞速度范围。具体而言，将模拟空间碎片的钢球与构成人工卫生设施的结构材料碰撞，研究碰撞对结构材料造成的损坏以及碰撞产生的碎片的状态。钢球的材质为SUJ-2，直径5mm质量0.5g，直径7mm质量1.4g，直径9mm质量3使用了三种类型的.0g。测试样本是3mm厚的夹芯板，0.1mm厚的CFRP之间夹有铝蜂窝。得到以下发现。（1）在这次碰撞中，大多数碎片是继发于样本的实验的尺寸小于1毫米，并且它们的个体数量达到10^3的数量级。 （2）碎片的材料包括碳纤维、铝和粘合剂（环氧树脂）。 （3）即使损坏，这些碎片也可以附着在卫星的其他结构部件上。如果造成的影响很小，则有可能到达卫星内部并对卫星造成电气和功能损坏。 (4)利用数学模型(幂律拟合)估计了本次碰撞实验中样品二次产生的碎片的质量分布，该模型是超高速区域碰撞实验中最广泛使用的数学模型。足够的拟合优度。

项目成果

花田俊也・八坂哲雄・他: "静止軌道を想定したデブリ衝突の模擬実験" 日本航空宇宙学会西部支部講演会講演集. 82-85 (1995)

Toshiya Hanada、Tetsuo Yasaka 等：“假设地球静止轨道的碎片碰撞模拟实验”日本航空学会西部分会会议记录 82-85（1995）。