Beton gegen Munition: Ein schwieriges Problem in der modernen Kriegsführung

(Dan Tri) - Der Wettlauf zwischen Waffentechnologie und Verteidigungsmaterialien beschränkt sich nicht nur auf Angriff und Verteidigung, sondern ist auch ein Symbol für den modernen wissenschaftlichen Fortschritt.

Tief unter der Erde, wo unterirdische Bauwerke so konstruiert sind, dass sie Bombenangriffen standhalten, findet eine stille, aber heftige Auseinandersetzung zwischen zwei scheinbar unabhängigen Bereichen statt: der Baustofftechnologie und der ballistischen Technik.

Da Nationen strategische unterirdische Infrastruktur erwerben, um diese vor militärischen Angriffen zu schützen, ist die Entwicklung von Penetrationsbomben zu einem wichtigen Bestandteil der Verteidigungs- und Abschreckungsstrategien geworden.

Die moderne Betontechnologie stellt uns jedoch vor ein beispielloses Problem: Wie stark muss eine Waffe sein, um diese hochmoderne Schutzschicht zu durchdringen?

Bunkerbrecherbombe: Der „Stahlmeißel“ des 21. Jahrhunderts

Bunkerbrecherbombe ist die allgemeine Bezeichnung für eine Waffe, die speziell dafür entwickelt wurde, dicke Gesteins- und Betonschichten zu durchdringen, um tief unter der Erde verborgene Bauwerke anzugreifen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Bomben besitzen diese Bomben eine Außenhülle aus superhartem Stahl, eine sich verjüngende Spitze zur Optimierung des Aufpralldrucks und eine große Masse, um eine extrem starke Durchschlagskraft zu erzeugen.

Einer der typischen Vertreter dieser Waffengattung ist der Massive Ordnance Penetrator (MOP), eine Bombe mit einem Gewicht von bis zu 13.600 kg, die derzeit nur vom strategischen Bomber B-2 der USA aus eingesetzt werden kann.

Am 21. Juni setzte die US-Luftwaffe sechs B-2-Bomber ein, um zwölf bunkerbrechende Bomben auf Fordow, Irans wichtigste Anlage zur Urananreicherung, abzuwerfen (Foto: Getty).

MOPs sind so konstruiert, dass sie Dutzende Meter Gestein und Beton durchdringen können, bevor sie detonieren. Das Bombengehäuse besteht aus einer speziellen Stahllegierung (Eglin-Stahl oder USAF-96), die dazu beiträgt, die Struktur bei Aufprallen mit hoher Geschwindigkeit zu erhalten. Der Kern enthält etwa 2.400 kg hochexplosiven Sprengstoff wie AFX-757.

Geleitet von einem hochpräzisen GPS/INS-Navigationssystem und ausgestattet mit einer intelligenten, tiefenabhängigen Zündung, ist die MOP in der Lage, präzise Angriffe auf stark geschützte unterirdische Anlagen wie Atomanlagen oder strategische Kommandozentralen durchzuführen.

Da sie Dutzende Meter Gestein oder Stahlbeton durchdringen können, gelten MOP- und andere bunkerbrechende Bomben als die ultimative Lösung für gehärtete Ziele. Materialexperten zufolge sind die heutigen Ziele jedoch nicht mehr so ​​verwundbar wie früher.

„Heutzutage können selbst MOPs nicht in moderne Bunker eindringen“, warnte der Militärexperte Dr. Gregory Vartanov.

Durchbruch bei Verteidigungsmaterialien "wehrt" Angriffe

Bei einem Vorfall Ende der 2000er-Jahre explodierte eine Bunkerbrecherbombe, die auf eine unterirdische Anlage im Iran abgeworfen wurde, nicht, sondern blieb im Beton stecken. Sie kam abrupt zum Stillstand, als wäre sie auf einen unsichtbaren Schutzschild getroffen.

Der Grund dafür liegt im UHPC (kurz für Ultrahochleistungsbeton ). Dies ist ein Durchbruch in der Bautechnologie, insbesondere im Bereich des Schutzes von unterirdischen Bauwerken vor Explosionen und eindringenden Kräften.

Ein Beispiel für ultrahochfesten stahlfaserverstärkten Beton (Foto: Wikimedia Commons).

Laut Experten liegt die Druckfestigkeit von herkömmlichem Beton bei etwa 5.000 psi, während UHPC dank seiner ultrafeinen Kornstruktur und des Bewehrungssystems mit Stahl- oder Polymermikrofasern Werte von über 40.000 psi erreichen kann.

Das Besondere an UHPC ist, dass es nicht nur fester, sondern auch flexibler als herkömmlicher Beton ist. Die Mikrofasern wirken wie ein Netzwerk gegen Risse und verhindern so, dass sich Risse zu größeren Rissen ausweiten, die die Struktur schwächen.

Laut Dr. Stephanie Barnett von der Universität Portsmouth erzeugt UHPC im Gegensatz zu anderen Materialien, die bei starken Stößen zerbrechen, kleine, kontrollierte Risse, die die Aufprallenergie absorbieren und verteilen.

Das bedeutet, dass selbst wenn die Bombe genügend Wucht besitzt, um den Beton zu durchdringen, die nach dem Aufprall verbleibende Energie nicht ausreicht, um das darunterliegende Gebäude zu zerstören. Und wenn das Bombengehäuse vor der Zündung beschädigt wird, kann die Bombe vollständig unbrauchbar gemacht werden.

In Tests erwies sich UHPC als überraschend wirksam dabei, Penetrator-Sprengköpfe zum Abprallen zu bringen oder deren Detonation zu verhindern, wodurch sie zu „nutzlosen Eisenstücken“ wurden.

Doch damit nicht genug: Mit demselben Ziel wurde eine neue Generation von Materialien entwickelt, die als FGCC ( funktional abgestufte zementgebundene Verbundwerkstoffe ) bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um eine Art funktional abgestuften Beton, bei dem jede Schicht ihre eigene Aufgabe erfüllt, von der anfänglichen Stoßfestigkeit über die Energieabsorption bis hin zur strukturellen Stabilität.

Beschreibt die Einwirkung von Kräften auf ein Material.

Eine typische FGCC-Struktur besteht aus einer Außenschicht aus UHPC mit superharten Eigenschaften zur Zerstörung des Sprengkopfes, einer dicken und hochelastischen Mittelschicht zur Dissipation der kinetischen Energie und einer mit Stahlfasern verstärkten Innenschicht, um zu verhindern, dass umherfliegende Fragmente in den Schutzbereich eindringen.

Eine im Chinese Journal of Cement Materials im Jahr 2021 veröffentlichte Studie zeigt, dass FGCC die Eindringtiefe um bis zu 70 % reduzieren und den Schadensbereich im Vergleich zu einschichtigem UHPC stark einschränken kann.

Dieses mehrschichtige Design wurde von biologischen Schalen inspiriert, die in der Natur vorkommen, wie zum Beispiel Schildkrötenpanzer, Muschelschalen... Das gemeinsame Merkmal der Schutzschichten ist, dass sie unterschiedliche Härtegrade aufweisen und sich dadurch gegenseitig vor äußeren Angriffen schützen.

Dr. Phil Purnell, ein Betonexperte an der Universität Leeds, sagte, dass die Schichttechnik nicht nur die Aufprallenergie besser absorbiert, sondern auch die Ausbreitung von Rissen deutlich verlangsamt, was für den Erhalt der Integrität des Bauwerks von entscheidender Bedeutung ist.

Materialwissenschaft : Die „stille Arena“ des 21. Jahrhunderts

Die moderne Geschichte hat gezeigt, dass Verteidigungsmaterialien immer wieder durch militärische Technologien herausgefordert wurden. Während des Golfkriegs 1991 galten die unterirdischen Kommandobunker des Irak aufgrund ihrer dicken Schichten aus Stahlbeton als uneinnehmbar.

Als sich 2.000-Pfund-Bomben als unwirksam erwiesen, waren die USA gezwungen, innerhalb von nur sechs Wochen eine neue Bombe zu bauen. Dabei wurde ein altes Geschützrohr als Hülle verwendet, und bei Feldtests durchdrang die Bombe erfolgreich mehr als sechs Meter Beton.

Mit dem Aufkommen von UHPC und FGCC hat sich das Blatt jedoch gewendet. Was einst die höchste Durchschlagskraft darstellte, kann heute ohne grundlegende Verbesserungen an Waffen oder Taktiken wirkungslos gemacht werden.

Die Bunker an wichtigen Standorten werden widerstandsfähiger und stellen eine Herausforderung für herkömmliche panzerbrechende Bomben dar (Foto: Popular Mechanics).

Da Größe und Gewicht der Bomben die maximale Grenze erreicht haben, die Flugzeuge tragen können, glauben viele Experten, dass der Untergrundkrieg nicht mehr nur eine Geschichte von Riesenbomben sein wird.

Stattdessen werden Taktiken, die auf Schwachstellen wie Türen, Kommunikationssysteme und Belüftungssysteme abzielen, zur neuen Priorität. Das Militär prüft außerdem Hyperschallwaffen mit Geschwindigkeiten von über Mach 5, die nicht-explosive Wolfram-Penetratoren tragen und wie panzerbrechende Munition mehrere Materialschichten durchdringen sollen.

Dr. Justin Bronk vom RUSI Institute (UK) merkte an, dass es in vielen Fällen ausreiche, die Kommunikation zu unterbrechen oder die Einsatzfähigkeit eines Bunkers zu deaktivieren, um strategische Ziele zu erreichen, selbst wenn seine physische Struktur intakt bleibt.

Offensichtlich geht es im Wettlauf zwischen Waffentechnologie und Verteidigungsmaterialien nicht nur um Zerstörung und Schutz, sondern er ist auch ein Symbol für den modernen wissenschaftlichen Fortschritt.

Dort verlaufen die Fronten nicht nur am Boden oder in der Luft, sondern auch in Materialforschungslaboren, wo jedes einzelne Zementkorn oder jede Stahlfaser dazu beitragen kann, den Ausgang künftiger Kriege zu entscheiden.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/be-tong-doi-dau-bom-xuyen-pha-bai-toan-hoc-bua-trong-chien-tranh-hien-dai-20250702145508267.htm