Зиборов Вадим Серафимович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории № 6.2. – ударно-волновых воздействий
г. Москва
Vadim S. Ziborov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher; Laboratory No. 6.2. – Shock Wave Effects
Moscow
Ростилов Тимофей Андреевич – кандидат физико-математических наук, младший научный сотрудник Лаборатории № 6.2. – ударно-волновых воздействий
г. Москва
Timofei A. Rostilov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Research Assistant, Laboratory No. 6.2. – Shock Wave Effects
Moscow
Дольников Геннадий Геннадиевич – кандидат физико-математических наук, ведущий инженер отдела физики планет и малых тел Солнечной системы
г. Москва
Gennadiy Gen. Dolnikov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Leading Engineer, Department of Physics of Planets and Small Bodies of the Solar System
Moscow
Цель – характеристики андезита, минерала вулканического происхождения по структуре и химическому составу близкого к лунному реголиту, в условиях ударного сжатия при скоростях нагружения до 800 м/с.Процедура и методы. Плоские образцы андезита подвергнуты одномерному удару ударником, получившим ускорение в пневматической метательной установке. Методом лазерной доплеровской интерферометрии измерены профили скорости свободной поверхности образцов при выходе на неё волны ударного сжатия в диапазоне давлений от 0,5 до 1,9 ГПа. Измерено время прохождения волны сжатия в образцах заданной толщины.Результаты. Впервые получены адиабаты Гюгонио для сыпучих образцов (со средним размером зерна (80–90) микрон, с размерами зёрен от 400 микрон до нескольких сотен нанометров) и монолитного андезита при относительно малых скоростях удара от 250 до 800 м/с. Получены профили скорости поверхности на границе ‘образец – диагностическое окно’ в момент выхода волны ударного сжатия. Проведено сравнение с аналогом марсианского реголита. Обнаружено, что при массовых скоростях менее 350 м/с возникает область адиабатического сжатия, в которой имеет место только деформация вещества без фазовых переходов в нём. При давлении 1,9 ГПа обнаружен предвестник, что характерно для области упругого деформирования.Теоретическая и/или практическая значимость. Полученные результаты важны для разработки инженерных и численных моделей свойств лунных грунтов при взаимодействии с ними спускаемых аппаратов в предстоящих экспедициях.
Aim is to characterize andesite, a volcanic mineral similar in structure and chemical composition to lunar regolith, under shock compression conditions at loading speeds of up to 800 m/s.Methodology. Flat andesite samples were subjected to a one-dimensional impact by a striker accelerated in a pneumatic throwing device. The laser Doppler interferometry method was used to measure the velocity profiles of the free surface of the samples when a shock compression wave was released onto it in the pressure range from 0.5 to 1.9 GPa. The time of compression wave passage in samples of a given thickness was measured.Results. For the first time, Hugoniot adiabats were obtained for bulk samples (with an average grain size of (80–90) microns, with grain sizes from 400 microns to several hundred nanometers) and monolithic andesite at relatively low impact velocities from 250 to 800 m/s. The surface velocity profiles at the ‘sample – diagnostic window’ boundary at the moment of the shock compression wave exit were obtained. A comparison with the Martian regolith analogue was made. It has been found that at mass velocities less than 350 m/s, a region of adiabatic compression occurs, in which only deformation of the substance without phase transitions in it takes place. At a pressure of 1.9 GPa, an elastic precursor was detected, which is typical for the region of elastic deformation.Research implications. The results obtained are important for the development of engineering and numerical models of the properties of lunar soils in the interaction of landers with them in upcoming expeditions.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.