Beton kontra amunicja: trudny problem w nowoczesnej wojnie

(Dan Tri) - Wyścig pomiędzy technologią zbrojeniową a materiałami obronnymi nie ogranicza się wyłącznie do ataku i ochrony, ale jest również symbolem współczesnego postępu naukowego.

Głęboko pod ziemią, gdzie podziemne konstrukcje projektowane są tak, aby mogły wytrzymać ataki bombowe, toczy się cicha, lecz zacięta konfrontacja między dwiema pozornie niezwiązanymi ze sobą dziedzinami: technologią materiałów budowlanych i inżynierią balistyczną.

W miarę jak państwa nabywają strategiczną infrastrukturę podziemną w celu jej ochrony przed atakami militarnymi , rozwój bomb penetrujących stał się kluczowym elementem strategii obronnych i odstraszających.

Jednak współczesna technologia betonu stwarza niespotykany dotąd problem: jak potężna jest broń, która jest w stanie przebić tę najnowocześniejszą powłokę ochronną?

Bomba bunkrowa: „stalowe dłuto” XXI wieku

Bomba bunkrowa to ogólna nazwa broni specjalnie zaprojektowanej do przebijania grubych warstw skał i betonu w celu atakowania konstrukcji ukrytych głęboko pod ziemią.

W odróżnieniu od bomb konwencjonalnych, te bomby mają zewnętrzną powłokę wykonaną z supertwardej stali, stożkowaty czubek optymalizujący ciśnienie przy uderzeniu oraz dużą masę, która zapewnia im wyjątkowo dużą siłę penetracji.

Jednym z typowych przedstawicieli tej linii uzbrojenia jest bomba Massive Ordnance Penetrator (MOP), ważąca do 13 600 kg, która obecnie może być przenoszona wyłącznie przez amerykański bombowiec strategiczny B-2.

21 czerwca amerykańskie siły powietrzne użyły sześciu bombowców B-2 do zrzucenia 12 bomb niszczących bunkry na Fordow, najważniejszy irański ośrodek wzbogacania uranu (zdjęcie: Getty).

Bomby MOP są zaprojektowane tak, aby przebić dziesiątki metrów skał i betonu przed detonacją. Obudowa bomby wykonana jest ze specjalnego stopu stali (Eglin Steel lub USAF‑96), który pomaga zachować jej strukturę podczas uderzeń z dużą prędkością, a rdzeń zawiera około 2400 kg materiałów wybuchowych o dużej mocy, takich jak AFX‑757.

Dzięki zastosowaniu niezwykle dokładnego systemu nawigacyjnego GPS/INS i inteligentnego zapalnika aktywowanego przez głębokość, MOP jest w stanie przeprowadzać precyzyjne ataki na silnie chronione obiekty podziemne, takie jak obiekty nuklearne lub strategiczne centra dowodzenia.

Dzięki zdolności przebijania skał lub zbrojonego betonu na głębokość dziesiątek metrów, bomby MOP i inne bomby bunkrowe są uważane za najlepsze rozwiązanie w przypadku celów o wzmocnionej konstrukcji. Jednak eksperci materiałoznawcy twierdzą, że dzisiejsze cele nie są już tak podatne na ataki jak kiedyś.

„Dziś nawet MOP-y nie są w stanie przebić się przez nowoczesne bunkry” – ostrzegał dr Grigorij Wartanow, ekspert wojskowy.

Przełom w materiałach obronnych „broni” przed atakami

W jednym z incydentów odnotowanych pod koniec lat 2000. bomba bunkrowa zrzucona na podziemny obiekt w Iranie nie eksplodowała, lecz utknęła w betonie. Zatrzymała się gwałtownie, jakby uderzyła w niewidzialną tarczę.

Przyczyną jest UHPC (skrót od Ultra-High Performance Concrete ), czyli „beton ultrawysokowydajny”. To przełom w technologii budowlanej, zwłaszcza w dziedzinie ochrony konstrukcji podziemnych przed wybuchami i siłami penetrującymi.

Próbka betonu zbrojonego włóknami stalowymi o bardzo wysokiej wytrzymałości (zdjęcie: Wikimedia Commons).

Zdaniem ekspertów, podczas gdy tradycyjny beton ma wytrzymałość na ściskanie wynoszącą około 5000 psi, UHPC może przekraczać 40 000 psi dzięki swojej niezwykle drobnoziarnistej strukturze i systemowi zbrojenia ze stali lub mikrowłókien polimerowych.

Cechą szczególną betonu UHPC jest to, że jest nie tylko mocniejszy, ale i bardziej elastyczny niż zwykły beton. Mikrowłókna działają jak sieć przeciwpęknięciowa, zapobiegając rozrastaniu się pęknięć w większe, które osłabiają konstrukcję.

Zdaniem dr Stephanie Barnett z University of Portsmouth, UHPC nie rozbija się pod wpływem silnych uderzeń, tworząc małe, kontrolowane pęknięcia, które pochłaniają i rozpraszają energię uderzenia.

Oznacza to, że nawet jeśli bomba ma wystarczającą siłę, aby przebić beton, energia pozostała po uderzeniu nie jest wystarczająca, aby zniszczyć konstrukcję wewnątrz. A jeśli obudowa bomby zostanie uszkodzona przed aktywacją detonatora, może ona zostać całkowicie unieszkodliwiona.

W testach UHPC okazało się zaskakująco skuteczne w wywoływaniu rykoszetów lub braku detonacji głowic penetracyjnych, przez co zamieniały się w „bezużyteczne kawałki żelaza”.

Nie poprzestając na tym, narodziła się nowa generacja materiałów o tym samym celu, zwana FGCC ( Kompozytami Cementowymi o Uziarnieniu Funkcjonalnym ). Jest to rodzaj betonu o uziarnieniu funkcjonalnym, w którym każda warstwa spełnia swoje zadanie, od początkowej odporności na uderzenia, przez absorpcję energii, po stabilność strukturalną.

Opisuje wpływ siły na materiał.

Typowa struktura FGCC składa się z warstwy zewnętrznej wykonanej z UHPC o wyjątkowo twardych właściwościach pozwalających zniszczyć głowicę, grubej i bardzo elastycznej warstwy środkowej rozpraszającej energię kinetyczną oraz warstwy wewnętrznej wzmocnionej włóknami stalowymi, zapobiegającej przedostawaniu się odłamków do chronionego obszaru.

Badania opublikowane w 2021 r. w chińskim czasopiśmie Journal of Cement Materials pokazują, że FGCC jest w stanie zmniejszyć głębokość penetracji nawet o 70% i znacznie ograniczyć obszar uszkodzeń w porównaniu z jednowarstwową izolacją UHPC.

Ta warstwowa konstrukcja została zainspirowana występującymi w naturze muszlami biologicznymi, takimi jak pancerze żółwi czy małży. Wspólną cechą warstw ochronnych jest to, że mają one różny stopień twardości i miękkości, dzięki czemu łączą się, aby odpierać ataki z zewnątrz.

Dr Phil Purnell, ekspert ds. betonu z Uniwersytetu w Leeds, powiedział, że technika warstwowa nie tylko lepiej pochłania energię uderzenia, ale także znacznie spowalnia rozprzestrzenianie się pęknięć, co jest kluczowe dla zachowania integralności konstrukcji.

Materiałoznawstwo : „Cicha arena” XXI wieku

W historii współczesnej materiały obronne wielokrotnie stawały przed wyzwaniem technologii wojskowej. Podczas wojny w Zatoce Perskiej w 1991 roku podziemne bunkry dowodzenia w Iraku były uważane za nie do zdobycia ze względu na grube warstwy zbrojonego betonu.

Gdy bomby o masie 2000 funtów okazały się nieskuteczne, Stany Zjednoczone zmuszone były w ciągu zaledwie sześciu tygodni skonstruować nową bombę, wykorzystując jako obudowę starą lufę karabinu maszynowego i pomyślnie przebijając ponad 6 metrów betonu podczas testów terenowych.

Jednak wraz z pojawieniem się UHPC i FGCC, sytuacja się odwróciła. To, co kiedyś było szczytem penetracji, teraz może stać się nieskuteczne bez znaczących ulepszeń w uzbrojeniu i taktyce.

Bunkry w kluczowych obiektach stają się coraz bardziej wytrzymałe, co stanowi wyzwanie dla konwencjonalnych bomb przeciwpancernych (zdjęcie: Popular Mechanics).

Ponieważ rozmiary i waga bomb osiągnęły maksymalny poziom, jaki samoloty mogą przenosić, wielu ekspertów uważa, że ​​podziemna walka nie będzie już historią o gigantycznych bombach.

Zamiast tego priorytetem staną się taktyki ukierunkowane na słabe punkty, takie jak drzwi, systemy komunikacyjne, wentylacja… Wojsko rozważa również broń hipersoniczną o prędkościach przekraczających Mach 5, wyposażoną w niewybuchowe penetratory wolframowe, mające na celu przebicie wielu warstw materiału niczym „pocisk przeciwpancerny”.

Dr Justin Bronk z Instytutu RUSI (Wielka Brytania) zauważył, że w wielu przypadkach samo zerwanie łączności lub wyłączenie możliwości operacyjnych bunkra wystarcza do osiągnięcia celów strategicznych, nawet jeśli jego fizyczna struktura pozostaje nienaruszona.

Oczywistym jest, że wyścig między technologią zbrojeniową a materiałami obronnymi nie jest wyłącznie kwestią niszczenia i ochrony, ale także symbolem współczesnego postępu naukowego.

Tam linie frontu przebiegają nie tylko na ziemi i w powietrzu, ale także w laboratoriach badawczych, gdzie każde ziarenko cementu lub włókna stalowego może mieć wpływ na wynik przyszłych wojen.

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