Dlaczego rosyjska „broń z piekła rodem” wytwarza widoczne fale uderzeniowe

Najnowsze filmy rosyjskich ataków rakietowych na Ukrainę są dramatyczne widoczne fale uderzeniowe wydobywające się z eksplozji. Te filmy zostały zidentyfikowane jako ostrzeżenia według Wielorakie wyrzutnie rakiet TOS-1A strzelanie pociskami termobarycznymi, opisane jako „naprawdę broń z piekła rodem”. Rakiety są znane ze swojej siły wybuchowej, a niezwykłe widoczne fale uderzeniowe są cechą ich unikalnej konstrukcji – i mogą pomóc śledczym badającym naruszenia międzynarodowego prawa humanitarnego w ustaleniu, gdzie broń jest używana.

TOS-1A zapewnia większą siłę ognia na krótszym zasięgu niż inne rosyjskie wyrzutnie wielokrotne, wystrzeliwując salwę 24 rakiet, każda o wadze 217 kilogramów, na zasięg ośmiu kilometrów. Głowice termobaryczne różnią się od zwykłych materiałów wybuchowych, ponieważ wybuch pochodzi z szybko rozszerzająca się kula ognia zamiast pojedynczego punktu, jak normalny materiał wybuchowy. Rosja klasyfikuje tę broń raczej jako „ciężki miotacz ognia” niż artylerię: jest mniej skuteczna przeciwko piechocie na otwartej przestrzeni, ponieważ nie wytwarza odłamków, ale jest przystosowana do atakowania umocnień i fortyfikacji z bliskiej odległości. Jest bezkrytycznie destrukcyjny, wiodący Marc Garlasco, z Holenderska grupa PAXPAX
która ma na celu ochronę ludności cywilnej, aby nazwać tę broń „zbrodnią wojenną na torach”.

Każda eksplozja, nawet pęknięcie zabawkowego balonu, wywołuje falę uderzeniową. Jest to podobne do fali dźwiękowej, ale porusza się z prędkością ponaddźwiękową. Gdy fala uderzeniowa się rozprzestrzenia, zwalnia i wkrótce przechodzi w falę dźwiękową. Podobnie jak fale dźwiękowe, fale uderzeniowe są zwykle równie niewidoczne, ale wg Prof. Michael Birk z Queens's University w Kanadzie, być może uda nam się zobaczyć, jak tworzą się efekt znany jako chmura kondensacyjna.

Prof. Birk prowadził badania nad Eksplozje wrzącej cieczy rozszerzającej się pary lub BLEVE (wymawiane jako „blevvies”), które występują, gdy statek zawierający skroplony gaz pod ciśnieniem ulega katastrofalnej awarii, a rozszerzająca się chmura gazu eksploduje i które powodują eksplozję dwufazową.

„Masz dużą objętość gazu pod wysokim ciśnieniem, który nagle rozszerza się do otoczenia. Ta ekspansja naciska na otaczające powietrze, co rozpoczyna falę uderzeniową (półkula lub kula), która biegnie z prędkością ponaddźwiękową” – powiedział prof. Birk Forbesowi. „Rozszerzenie powoduje spadek ciśnienia w początkowej objętości i faktycznie przekracza ciśnienie, a ciśnienie spada poniżej ciśnienia otoczenia”.

Podczas tej fazy poniżej temperatury otoczenia lub podciśnienia, jeśli powietrze jest wilgotne, obniżone ciśnienie powoduje skraplanie się wilgoci z powietrza, tworząc natychmiastową chmurę mgły. Chmura kondensacyjna może trwać tylko ułamek sekundy, zanim ciśnienie zostanie przywrócone i ponownie odparuje, na tyle długo, aby była widoczna. To, co widzimy na tych filmach, to przejściowe chmury kondensacyjne tuż za falą uderzeniową.

Chmury kondensacyjne są czasami widoczne w dużych konwencjonalnych eksplozjach. Na przykład podczas wybuchu w porcie w Bejrucie w 2020 r., kiedy zdetonowano ponad pięćset ton azotanu amonu, wideo krótko pokazuje gigantyczna, szybko rozszerzająca się biała skorupa za falą uderzeniową.

Efekt jest najbardziej widoczny na filmie z wczesnych testów głowic jądrowych, takich jak Test piekarza podczas operacji Crossroads w 1946 r., w której 25-kilotonowa bomba atomowa została zdetonowana pod wodą pod flotyllą 68 statków-celów. Biała chmura, tzw Chmura Wilsona w badaniach nad bronią jądrową, zasłonił scenę na dwie sekundy po początkowych falach uderzeniowych, po czym rozproszył się, aby pokazać kolumnę wody i wrak wyrzucony wysoko w powietrze.

Rakiety TOS-1 są wypełnione termobarycznym materiałem wybuchowym, mieszaniną ciekłego azotanu izopropylu i sproszkowanego magnezu. Proszek magnezowy pali się w kontakcie z powietrzem, tworząc rozszerzającą się kulę ognia podobną do BLEVE i wytwarzając tę ​​samą potężną falę uderzeniową i końcową fazę podciśnienia. Dlatego czasami stosuje się termobary mylnie nazywanych bombami próżniowymi.

Podczas gdy wybuchy termobaryczne niekoniecznie wytwarzają większe ciśnienie niż inne materiały wybuchowe, fala uderzeniowa trwa dłużej i jest znacznie skuteczniejsza w burzenia budynków. W przeciwieństwie do innych eksplozji, termobaryczna fala uderzeniowa „pływa” po kątach i może zabić personel w okopach lub bunkrach, który jest chroniony przed odłamkami. Stąd użycie termobaryki zamiast miotacza ognia do atakowania ufortyfikowanych pozycji.

Ten rodzaj broni jest szczególnie niebezpieczny dla ludności cywilnej, a termobaryka jest szeroko krytykowana za jej masowe niszczenie, zwłaszcza na obszarach miejskich. W sierpniu zespół naukowców medycznych i fizyków z Saint Louis University w stanie Missouri obliczył, że oprócz natychmiastowej śmierci jedna salwa rakiet TOS-1 na obszarze miejskim spowodowałaby prawdopodobnie spowodowały ponad 300 przypadków urazowego uszkodzenia mózgu, niektóre z długotrwałymi efektami.

„TOS-1 narusza zasada rozróżnienia na mocy prawa międzynarodowego”, Garlasco powiedział Forbesowi. „Wymóg, aby broń odróżniała obiekt wojskowy od przedmiotu cywilnego. W prawdziwym świecie oznacza to, że jeśli uderzysz w czołg lub posterunek dowodzenia w mieście, nie da się nie otoczyć takimi atakami domów cywilnych”.

Garlasco szkoli śledczych zajmujących się zbrodniami wojennymi na Ukrainie i mówi, że filmy mogą pomóc im zidentyfikować miejsca popełnienia zbrodni.

„Filmy przedstawiające użycie TOS-1 mają wielką wartość dla śledczych zajmujących się zbrodniami wojennymi, ponieważ pomagają nam potwierdzać użycie broni na obszarach zaludnionych, oprócz wszelkich dowodów kryminalistycznych zebranych na miejscu zdarzenia” — mówi Garlasco.

Rosja w tym konflikcie swobodnie używa termobaryki, bomb kasetowych i min przeciwpiechotnych, najwyraźniej przekonana, że ​​nikt nigdy nie zostanie pociągnięty do odpowiedzialności za złamanie prawa międzynarodowego. To może okazać się kolejnym poważnym błędem w obliczeniach. Filmy z eksplozji w mediach społecznościowych mogą pomóc zapewnić, że sprawiedliwości stanie się zadość, niezależnie od tego, jak długo to potrwa.