たわみテストから小惑星の物質特性を推測する

探査機DARTの衝突エネルギーは大部分が軌道変更に使われてディモルフォスの変形にはさほど使われていない。以下、機械翻訳。

LLNL は、たわみテストからの小惑星の物質特性の推測に関する新しい DART ミッション ペーパーをリードしています
2022年 9月 26日
ディディモス連星系に衝突する前の NASA の 探査機DART とイタリア宇宙機関の LICIACube の図。クレジット: NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben.

LLNL は、たわみテストからの小惑星の物質特性の推測に関する新しい DART ミッション ペーパーをリードしています
今日の午後 4 時 14 分 (PDT) に、NASA の二重小惑星リダイレクト テスト (DART) ミッションは、小惑星ディモルフォスに衝突することにより、史上初の小惑星偏向テストを実行します。
質量約 600 kg で約 6 km/s で移動する 探査機DART は、地球に設置された望遠鏡で検出できる速度の変化を十分に伝えることができます。しかし、小惑星の形状、密度、強度、構造に関する事前情報が本質的にないため、小惑星がどのように反応するかについては大きな不確実性があります。これらの特性はすべて、実験で生成された衝突クレーターの噴出物に影響を与え、噴出物は宇宙船の初期の運動量に大きな乗数を提供できます。
Planetary Science Journal の新しい論文「Predicting asteroid material properties from a DART-like kinetic impact」は、LLNL の Kathryn Kumamoto が主導し、実際の DART 実験のデータを解釈するための詳細な「ドレス リハーサル」を説明しています。

LLNL leads new DART Mission paper on inferring asteroid material properties from deflection test
小惑星体の経時的な変形を示す 2 つのシミュレーション例。小惑星体の色は変形の程度を示します。右側のシミュレーションの変形した物質の領域は、小惑星物質が左側のシミュレーションよりも弱く、多孔性が低いため、より速い速度で成長します。
衝撃モデラーは、デルタ v と DART の DRACO カメラからのいくつかの最終画像を使用して、Dimorphos の材料特性について何かを推測するために使用できるシミュレーションを構築するという困難な作業に直面します。
これに備えるために、ジョンズ・ホプキンス応用物理学研究所 (JHUAPL) とロスアラモス国立研究所の「レッドチーム」は、詳細な小惑星形状モデルを使用して「真実のシミュレーション」を作成し、計算されたデルタ v を提供して世界中のモデリングチームに影響を与えました。Kumamoto は LLNL の「ブルー チーム」を率いて、LLNL のメッシュレス Adaptive Smoothed Particle Hydrodynamics (ASPH) コードである Spheral で 300 以上の 3D シミュレーションを実行し、7 つの異なる材料パラメーターをサンプリングしました。
検索空間を効率的にカバーするために、機械学習を使用してパラメーターの組み合わせを選択しました。これにより、対象となる delta-v のエラー バー内で結果が得られる可能性が高い材料特性に焦点を当てて検索することができました。最終的に、ブルー チームのソリューションには、Truth Simulations に非常に近い材料特性の組み合わせが含まれていました。ただし、最終的な delta-v と一致する多くの可能なソリューションがあり、そのうちのいくつかは、レッド チームのトゥルース シミュレーションとはかなり異なっていました。最大のレバーの 1 つは、小惑星の総質量に直接影響するため、空隙率でした。たとえば、強度が低い（放出物が多く、押し出しが多い）低空隙率の小惑星（質量が大きい）は、空隙率が高く（質量が少ない）強度が高い（放出物が少なく、押し出しが少ない）小惑星と同じデルタvを受け取る可能性があります。小惑星。

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研究からの影響シミュレーションの 2 つの例。色で示されているように、小惑星本体の変形の程度が非常に異なっているにもかかわらず、これら 2 つのシミュレーションでは同じデルタ v が得られました。
「7 つのマテリアル パラメータ入力のセットを速度の 1 つの出力に一致させようとしているので、この問題が縮退していることは驚くことではありません」と Kumamoto 氏は言います。「しかし、この研究は、特徴付けられていない小惑星への衝突について、私たちが制約または予測できることとできないことを理解し、明確に説明するための重要なステップです。」
幸いなことに、欧州宇宙機関のヘラ ミッションは、2027 年初頭から、小惑星ディモルフォスとその仲間であるディディモスの詳細な偵察を行う予定です。この新しい情報注入には、ディモルフォスと DART 衝突クレーターのより厳密に制約された質量が含まれるはずです。サイズ、ディモルフォスの可能な材料特性の範囲を狭めることが予想されます。ただし、DART 実験のターゲット小惑星が最終的に十分に制約されたとしても、ディモルフォスの特性は必ずしも将来の小惑星の脅威を表すとは限りません。
「DART は惑星防衛技術のデモンストレーションにとって非常に重要な第一歩ですが、この研究は、実験後に未解決の問題がどれだけ残るかを浮き彫りにしています」と、LLNL の惑星防衛プロジェクト リーダーである Megan Bruck Syal は述べています。
LLNL の Mike Owen、Cody Raskin、Jason Pearl、Megan Bruck Syal は、この研究の共著者でした。