بتن در مقابل مهمات: یک مشکل دشوار در جنگ مدرن

(دن تری) - مسابقه بین فناوری تسلیحات و مواد دفاعی فقط در حمله و محافظت متوقف نمی‌شود، بلکه نمادی از پیشرفت علمی مدرن نیز هست.

در اعماق زمین، جایی که سازه‌های زیرزمینی برای مقاومت در برابر حملات بمب‌گذاری طراحی شده‌اند، رویارویی آرام اما شدیدی بین دو حوزه به ظاهر نامرتبط در حال وقوع است: فناوری مصالح ساختمانی و مهندسی بالستیک.

همزمان با اینکه کشورها با هدف محافظت از زیرساخت‌های زیرزمینی استراتژیک خود در برابر حملات نظامی ، به توسعه بمب‌های نفوذی روی می‌آورند، توسعه آنها به بخش حیاتی از استراتژی‌های دفاعی و بازدارندگی تبدیل شده است.

با این حال، فناوری بتن مدرن یک مشکل بی‌سابقه را ایجاد می‌کند: یک سلاح چقدر قدرتمند است که بتواند از این پوسته محافظ پیشرفته عبور کند؟

بمب سنگرشکن: «اسکنه فولادی» قرن بیست و یکم

بمب سنگرشکن نام عمومی سلاحی است که به طور ویژه برای نفوذ به لایه‌های ضخیم سنگ و بتن و حمله به سازه‌های پنهان در اعماق زمین طراحی شده است.

برخلاف بمب‌های معمولی، این بمب‌ها دارای پوسته بیرونی ساخته شده از فولاد فوق سخت، نوک مخروطی برای بهینه‌سازی فشار ضربه و جرم زیاد برای ایجاد نیروی نفوذ فوق‌العاده قوی هستند.

یکی از نمونه‌های بارز این خط تولید سلاح، بمب‌های نفوذگر مهمات انبوه (MOP) است، بمبی با وزن تا ۱۳۶۰۰ کیلوگرم که در حال حاضر فقط می‌تواند از بمب‌افکن استراتژیک B-2 ایالات متحده استفاده شود.

در ۲۱ ژوئن، نیروی هوایی ایالات متحده از شش بمب‌افکن B-2 برای پرتاب ۱۲ بمب سنگرشکن بر روی فردو، مهمترین تأسیسات غنی‌سازی هسته‌ای ایران، استفاده کرد (عکس: گتی).

بمب‌های MOP طوری طراحی شده‌اند که قبل از انفجار، ده‌ها متر در سنگ و بتن نفوذ کنند. پوشش بمب از یک آلیاژ فولادی مخصوص (Eglin Steel یا USAF‑96) ساخته شده است که به حفظ ساختار آن در طول ضربات با سرعت بالا کمک می‌کند، در حالی که هسته آن تقریباً حاوی 2400 کیلوگرم مواد منفجره با قدرت انفجاری بالا مانند AFX‑757 است.

این MOP که توسط یک سیستم ناوبری بسیار دقیق GPS/INS هدایت می‌شود و از یک فیوز هوشمند که می‌تواند با عمق فعال شود، بهره می‌برد، قادر است حملات دقیقی را به تأسیسات زیرزمینی به شدت محافظت‌شده مانند تأسیسات هسته‌ای یا مراکز فرماندهی استراتژیک انجام دهد.

با قابلیت نفوذ ده‌ها متر در سنگ یا بتن مسلح، بمب‌های سنگرشکن MOP و سایر بمب‌های سنگرشکن، راه‌حل نهایی برای اهداف مستحکم در نظر گرفته می‌شوند. اما کارشناسان مواد می‌گویند اهداف امروزی دیگر به اندازه گذشته آسیب‌پذیر نیستند.

دکتر گرگوری وارتانوف، کارشناس نظامی، هشدار داد: «امروزه حتی بمب‌های MOP هم نمی‌توانند به سنگرهای مدرن نفوذ کنند.»

پیشرفت در مواد دفاعی، حملات را "دفاع" می‌کند

در یک حادثه گزارش شده در اواخر دهه ۲۰۰۰، یک بمب سنگرشکن که بر روی یک تأسیسات زیرزمینی در ایران انداخته شد، در واقع منفجر نشد، بلکه در بتن گیر کرد. ناگهان متوقف شد، گویی به یک سپر نامرئی برخورد کرده است.

دلیل آن در UHPC (مخفف بتن با عملکرد فوق العاده بالا ) یا "بتن با عملکرد فوق العاده بالا" نهفته است. این یک پیشرفت در فناوری ساخت و ساز، به ویژه در زمینه محافظت از سازه های زیرزمینی در برابر انفجارها و نیروهای نفوذی است.

نمونه‌ای از بتن مسلح به الیاف فولادی با عملکرد فوق‌العاده بالا (عکس: ویکی‌مدیا کامنز).

به گفته کارشناسان، در حالی که بتن سنتی مقاومت فشاری حدود ۵۰۰۰ psi دارد، بتن فوق توانمند (UHPC) به لطف ساختار دانه‌بندی فوق‌العاده ریز و سیستم تقویت با میکروفیبرهای فولادی یا پلیمری، می‌تواند از ۴۰۰۰۰ psi فراتر رود.

نکته خاص این است که بتن فوق توانمند (UHPC) نه تنها قوی‌تر، بلکه انعطاف‌پذیرتر از بتن معمولی است. میکروفیبرها به عنوان یک شبکه ضد ترک عمل می‌کنند و از تبدیل ترک‌ها به ترک‌های بزرگتر که سازه را تضعیف می‌کنند، جلوگیری می‌کنند.

به گفته دکتر استفانی بارنت از دانشگاه پورتسموث، بتن فوق توانمند (UHPC) به جای خرد شدن تحت ضربات شدید، ترک‌های کوچک و کنترل‌شده‌ای ایجاد می‌کند که انرژی ضربه را جذب و پراکنده می‌کنند.

این بدان معناست که حتی اگر بمب نیروی کافی برای نفوذ به بتن را داشته باشد، انرژی باقی مانده پس از برخورد برای تخریب سازه داخلی کافی نیست. و اگر پوشش بمب قبل از فعال شدن چاشنی آسیب ببیند، می‌تواند به طور کامل غیرفعال شود.

در آزمایش‌ها، UHPC به طرز شگفت‌آوری در کمانه کردن یا عدم انفجار کلاهک‌های نفوذگر مؤثر واقع شد و آنها را به "تکه‌های آهن بی‌فایده" تبدیل کرد.

به همین جا ختم نمی‌شود، نسل جدیدی از مواد نیز با همین هدف متولد شده‌اند، به نام FGCC ( کامپوزیت‌های سیمانی با درجه‌بندی عملکردی ). این نوعی بتن با درجه‌بندی عملکردی است که در آن هر لایه وظیفه خاص خود را دارد، از مقاومت اولیه در برابر ضربه گرفته تا جذب انرژی و پایداری سازه.

تأثیر نیرو بر یک ماده را توصیف می‌کند.

یک سازه FGCC معمولی دارای یک لایه بیرونی ساخته شده از UHPC با خواص فوق سخت برای از بین بردن کلاهک، یک لایه میانی ضخیم و بسیار الاستیک برای اتلاف انرژی جنبشی و یک لایه داخلی تقویت شده با الیاف فولادی برای جلوگیری از ورود قطعات پرتاب شده به منطقه حفاظت شده است.

تحقیقات منتشر شده در مجله چینی مواد سیمانی در سال 2021 نشان می‌دهد که FGCC در مقایسه با UHPC تک لایه قادر به کاهش عمق نفوذ تا 70٪ و محدود کردن شدید ناحیه آسیب‌دیده است.

این طرح لایه لایه در واقع از پوسته‌های بیولوژیکی موجود در طبیعت، مانند لاک لاک‌پشت، پوسته صدف و ... الهام گرفته شده است. ویژگی مشترک لایه‌های محافظ این است که آنها درجات سختی و نرمی متفاوتی دارند و در نتیجه با هم ترکیب می‌شوند تا حملات خارجی را دفع کنند.

دکتر فیل پورنل، متخصص بتن در دانشگاه لیدز، گفت که تکنیک لایه‌بندی نه تنها انرژی ضربه را بهتر جذب می‌کند، بلکه به طور قابل توجهی سرعت انتشار ترک‌ها را کاهش می‌دهد که کلید حفظ یکپارچگی سازه است.

علم مواد: «عرصه خاموش» قرن بیست و یکم

تاریخ مدرن بارها شاهد به چالش کشیده شدن مصالح دفاعی توسط فناوری نظامی بوده است. در طول جنگ خلیج فارس در سال ۱۹۹۱، پناهگاه‌های فرماندهی زیرزمینی عراق به دلیل لایه‌های ضخیم بتن مسلح، غیرقابل نفوذ تلقی می‌شدند.

وقتی بمب‌های ۲۰۰۰ پوندی بی‌اثر شدند، ایالات متحده مجبور شد تنها در عرض شش هفته بمب جدیدی بسازد که در آزمایش میدانی با موفقیت بیش از ۶ متر در بتن نفوذ می‌کرد.

با این حال، با ظهور UHPC و FGCC، ورق برگشته است. آنچه زمانی اوج نفوذ بود، اکنون می‌تواند بدون پیشرفت‌های اساسی در سلاح‌ها یا تاکتیک‌ها، بی‌اثر شود.

سنگرها در تأسیسات کلیدی در حال مقاوم‌تر شدن هستند و بمب‌های زره‌شکن متعارف را به چالش می‌کشند (عکس: پاپیولار مکانیکس).

از آنجایی که اندازه و وزن بمب‌ها به حداکثر آستانه‌ای که هواپیماها می‌توانند حمل کنند رسیده است، بسیاری از کارشناسان معتقدند که جنگ‌های زیرزمینی دیگر داستانی از بمب‌های غول‌پیکر نخواهند بود.

در عوض، تاکتیک‌هایی که نقاط ضعف مانند درها، سیستم‌های ارتباطی، تهویه و... را هدف قرار می‌دهند، به اولویت جدید تبدیل خواهند شد. ارتش همچنین به دنبال سلاح‌های مافوق صوت با سرعت بیش از ۵ ماخ است که حامل نفوذکننده‌های تنگستن غیرانفجاری هستند، با هدف نفوذ در لایه‌های متعدد مواد مانند یک "گلوله زره‌شکن".

دکتر جاستین برونک از موسسه RUSI (بریتانیا) اظهار داشت که در بسیاری از موارد، صرفاً قطع ارتباط یا غیرفعال کردن قابلیت‌های عملیاتی یک پناهگاه برای دستیابی به اهداف استراتژیک کافی است، حتی اگر ساختار فیزیکی آن دست نخورده باقی بماند.

بدیهی است که رقابت بین فناوری تسلیحاتی و مواد دفاعی نه تنها برای تخریب و محافظت است، بلکه نمادی از پیشرفت علمی مدرن نیز می‌باشد.

در آنجا، خطوط نبرد نه تنها در زمین یا آسمان، بلکه در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی مواد نیز وجود دارد، جایی که هر دانه سیمان یا الیاف فولادی می‌تواند در تعیین نتیجه جنگ‌های آینده نقش داشته باشد.

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