小行星级重力条件下的风化层行为：对毫米与厘米级颗粒靶体的低速撞击
地球与行星天体物理
2020-10-28 v1 天体物理仪器与方法
摘要
对小行星的现场观测表明，此类天体上常见由巨石和粗糙地形覆盖的表面。风化层颗粒尺寸分布大约在毫米和厘米尺度，而这些大颗粒在小天体表面极低重力环境中的行为决定了其形态与演化。为支持理解自然过程（例如撞击抛射物的再捕获）或航天器引发的交互作用（例如小型着陆器的命运），我们旨在通过实验研究粗粒靶表面对极低速撞击（低于 2 m/s）的响应。我们展示了将厘米级球形抛射物以 86 次低速撞击打入由不规则毫米与厘米级颗粒组成的模拟风化层床的实验结果。这些撞击在真空与微重力条件下进行。我们的结果包括抛射物恢复系数与穿透深度的测量，以及抛射物产生、速度和质量估计。我们发现撞击结果中频繁出现抛射物撞击时在靶表面弹跳与切向滚动。当撞击速度高于约 12 cm/s 时产生抛射物，且抛射物速度与抛射物对靶颗粒尺寸比及撞击速度成比例。抛射质量估计表明，随着颗粒尺寸增大，抛射物越来越难以产生。反弹抛射物的恢复系数不显示对靶颗粒尺寸的依赖，而其最大穿透深度则不同，可与抛射物对靶颗粒尺寸比成比例。最后，我们将实验测量与航天器数据及关于 Hayabusa 2 的 MASCOT 在 Ryugu 小行星表面着陆的数值工作进行对比。
引用
@article{arxiv.2008.08720,
title = {Regolith behavior under asteroid-level gravity conditions: Low-velocity impacts into mm- and cm-sized grain targets},
author = {J. Brisset and C. Cox and S. Anderson and J. Hatchitt and A. Madison and M. Mendonca and A. Partida and D. Remie},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.08720},
year = {2020}
}