Hvorfor Ruslands 'våben fra helvede' producerer synlige stødbølger

Seneste videoer af russiske raketangreb i Ukraine viser dramatiske synlige chokbølger stammer fra eksplosionerne. Disse videoer er identificeret som strejker af TOS-1A flere raketkastere affyring af termobariske skud, beskrevet som en "virkelig et våben fra helvede." Raketterne er kendt for deres eksplosive kraft, og de usædvanlige synlige chokbølger er et træk ved deres unikke design - og kan hjælpe efterforskere, der undersøger krænkelser af international humanitær lov, med at finde, hvor våbnene bruges.

TOS-1A leverer tungere ildkraft over en kortere rækkevidde end andre russiske multiaffyringsramper, idet den affyrer en salve på 24 raketter, der hver vejer 217 kilo til en rækkevidde på otte kilometer. De termobariske sprænghoveder adskiller sig fra normale højsprængstoffer, fordi sprængningen kommer fra en hurtigt ekspanderende ildkugle snarere end et enkelt punkt som normalt højeksplosiv. Rusland klassificerer våbnet som en 'tung flammekaster' snarere end artilleri: det er mindre effektivt mod infanteri i det fri, fordi det ikke producerer granatsplinter, men er opdraget til at engagere sig i forstærkninger og befæstninger fra tæt hold. Det er vilkårligt destruktivt, leder Marc Garlasco, af Holland-baserede gruppe PAXPAX
som søger at beskytte civile for at kalde våbnet "en krigsforbrydelse på sporet."

Hver eksplosion, selv legetøjsballon, der springer, frembringer en chokbølge. Dette ligner en lydbølge, men bevæger sig med supersonisk hastighed. Efterhånden som chokbølgen breder sig, bremses den og henfalder hurtigt til en lydbølge. Ligesom lydbølger er chokbølger normalt lige så usynlige, men iflg Prof. A Michael Birk fra Queens's University, Canada, kan vi muligvis se dem via dannelsen af ​​en effekt kendt som en kondenssky.

Prof. Birk har ledet forskning i Kogende væskeudvidende dampeksplosioner eller BLEVEs (udtales 'blevvies'), som opstår, når et fartøj, der holder en flydende gas under tryk, svigter katastrofalt, og den ekspanderende gassky detonerer, og som frembringer en to-faset eksplosion.

”Du har en stor volumen ved højtryksgas, der pludselig udvider sig ud i miljøet. Denne ekspansion skubber på den omgivende luft, og dette starter en chokbølge (en halvkugle eller kugle), der løber ud med supersonisk hastighed, siger professor Birk til Forbes. "Ekspansionen får trykket til at falde i det indledende volumen, og det overskrider faktisk, og trykket falder under det omgivende tryk."

Under denne fase under omgivende eller undertryk, hvis luften er fugtig, får det reducerede tryk fugt til at kondensere ud af luften, hvilket med det samme skaber en tågesky. Kondensskyen varer måske kun en brøkdel af et sekund, før trykket genoprettes, og den fordamper igen, lige længe nok til, at den er synlig. Det vi ser på disse videoer er forbigående kondensskyer lige bag chokbølgen.

Kondensskyer ses nogle gange i store konventionelle eksplosioner. For eksempel, i Beirut havnesprængningen i 2020, da over fem hundrede tons ammoniumnitrat detonerede, viser video kort en kæmpe, hurtigt ekspanderende hvid skal bag chokbølgen.

Effekten er mest tydelig i film fra tidlige atomsprænghovedtest, som f.eks Bager test under Operation Crossroads i 1946, hvor en 25 kilotons atombombe blev detoneret under vandet under en flotille på 68 målskibe. En hvid sky, kendt som en Wilson Cloud i atomvåbenforskning, slørede scenen i to sekunder efter de første chokbølger, før den spredte sig for at vise søjlen af ​​vand og vragdele kastet højt op i luften.

TOS-1 raketterne er pakket med termobarisk sprængstof, en blanding af flydende isopropylnitrat og pulveriseret magnesium. Magnesiumpulveret brænder ved kontakt med luft og producerer en ekspanderende ildkugle svarende til en BLEVE og producerer den samme kraftige chokbølge og efterfølgende negative trykfase. Dette er grunden til termobariske stoffer nogle gange vildledende kaldet vakuumbomber.

Mens termobariske sprængninger ikke nødvendigvis producerer større tryk end andre sprængstoffer, varer stødbølgen længere og er langt mere effektiv ved at nedbryde bygninger. I modsætning til andre eksplosioner, en termobarisk eksplosionsbølge 'flyder' rundt om hjørner og kan dræbe personale inde i skyttegrave eller bunkers, som er beskyttet mod granatsplinter. Derfor brugen af ​​thermobarics i stedet for en flammekaster til at angribe befæstede stillinger.

Denne type våben er især farlig for civile, og termobarikere kritiseres bredt for deres vilkårlige ødelæggelse, især i byområder. I august beregnede et hold af medicinske og fysikforskere fra Saint Louis University, Missouri, at ud over de øjeblikkelige dødsfald ville en salve af TOS-1 raketter i et byområde sandsynligvis påføre mere end 300 tilfælde af traumatisk hjerneskade, nogle med langvarige virkninger.

"TOS-1 overtræder princippet om distinktion under international lov", Garlasco fortalte Forbes. "Kravet om, at et våben skal skelne mellem en militær genstand og en civil genstand. I den virkelige verden betyder det, at hvis du rammer en kampvogn eller kommandopost i en by, er det umuligt ikke også at indhylle civile hjem i sådanne angreb."

Garlasco træner krigsforbrydelsesefterforskere for Ukraine og siger, at videoer kan hjælpe dem med at identificere steder, hvor forbrydelser er blevet begået.

"Videoer af TOS-1-brug er af stor værdi for krigsforbrydelsesefterforskere, da de hjælper os med at bekræfte våbenbrug i befolkede områder ud over eventuelle retsmedicinske beviser indsamlet på stedet," siger Garlasco.

Rusland har gjort fri brug af termobarics, klyngebomber og antipersonelminer i denne konflikt, tilsyneladende overbevist om, at ingen nogensinde vil blive stillet til ansvar for at bryde international lov. Det kan vise sig at være endnu en alvorlig fejlberegning. Eksplosionsvideoerne på sociale medier kan være med til at sikre, at retfærdigheden sker, uanset hvor lang tid det tager.