Diplomi-insinööri Jukka Janhunen tarkastelee teknisesti tässä artikkelissa äsken Iraniin suoritettujen iskujen kiinnostavinta asetta, GBU-57A/B-bunkkerinmurtaja -pommia. Mielenkiintoista luettavaa erityisesti kun äskettäin kyseisiä pommeja käytettiin ensikertaa historiassa operatiiviseen tehtävään, siis ”sotatilanteessa” tai ”tositilanteessa”.
Paljon yksityiskohtaista tietoa GBU-57A/B -pommista ja B-2 -pommikoneesta.
Teksti: Jukka Janhunen
Yhdysvallat käyttivät GBU-57A/B MOP (Massive Ordnance Penetrator) -bunkkerinmurtaja pommia 22. kesäkuuta Iranin ydinlaitoksia vastaan. Hyökättävät kohteet olivat Fordow:n ja Natanz:in laitokset, joita pommitettiin B-2A Spirit -häivepommikoneilla. MOP-pommeja tiputettiin yhteensä neljätoista kappaletta, joista kaksitoista Fordow:in laitokseen ja kaksi Natanz:iin.
B-2A Spirit
B-2A Spirit -häivepommikone teki ensilentonsa vuonna 1989, käyttöönoton tapahtuessa vuonna 1997. B-2 edusti uudemman typpistä suunnittelua verrattuna aikaisempaan F-117 Nighthawk -häivehävittäjään. Siinä missä F-117-koneen rakenne koostui kallistetuista tasopinnoista, on B-2-pommittajan rakenteessa lähinnä kaarevia pintoja. Tämän mahdollisti numeeristen menetelmien eli tietokonepohjaisen suunnittelun käyttö ja häiveteorian kehittyminen.
Häivekoneen tutkapoikkipinta-alan minimoinnissa suurinta roolia näyttelee koneen muotoilu. Lockheedin häiveinsinööri Denys Overholserin kerrotaan aikoinaan sanoneen: ”shape, shape, shape and materials”. Tämä tarkoittaa käytännössä, että koneen muotoilu on häiveen kannalta tärkeämpi, kuin materiaalit. Epäonnistunutta muotoilua on vaikeaa korvata millään määrällä häivemateriaalia.
B-2-pommittajan tutkapoikkipinta-ala on noin 0,1m2 ja sen muotoilu on suunniteltu sirottamaan heijastuneet tutkasäteen poispäin keilaavasta tutkasta. Koneen häivemateriaali on todella herkkää tekoa, sillä B-2-pommittajia säilytetään maassa ollessa erityisissä hallitun ilmaston omaavissa lentokonesuojissa.
Pommin läpäisykyky
MOP-penetraattorin läpäisykyvyksi ilmoitetaan julkisissa lähteissä 60 metriä maaperää, 40 metriä kohtalaisen kovaa kiveä ja 18 metriä betonia (puristuslujuus on 34,5 Megapascalia). Penetraattorin iskunopeus on julkisista lähteistä saatuna noin 440 m/s (1,28 Mach), joka saavutetaan vapaan pudotuksen ja rakettivaiheen yhteistoiminnalla. Rakettivaihe alkaa toimimaan vasta alemmilla korkeuksilla. Iskeytyessään kohteeseen MOP-penetraattorin nopeus on hieman yli transsoonisen alueen (>1,2 Mach).
Laskennallisesti MOP-penetraattorin iskunopeus kymmenen ja kahdentoista kilometrin korkeuksilta ilmanvastusta huomioimatta on 443 m/s ja 485 m/s eli 440 m/s voi olla realistinen arvio.
Uudemman polven bunkkerinmurtaja pommien, kuten MOP:n, rungon materiaalina toimii luja ja niukkaseosteinen Eglin-teräs (tiheys 7,791 g/cm3). Teräksen suuri dynaaminen myötölujuus ja penetraattorin kärjen muoto mahdollistaa MOP-pommin pysymisen ehjänä läpäisyn aikana. Hienosti sanottuna puhutaan englanniksi ”Rigid Body Penetration” eli muokkautumaton läpäisy.Muokkautumattomassa läpäisyssä läpäisysyvyys riippuu maaperän tai materiaalin läpäisyvasteesta (Rt) ja penetraattorin iskunopeudesta. Läpäisyvaste tarkoittaa säteittäistä jännitystä mikä vaaditaan läpäisyonkalon avaamiseksi kohdemateriaaliin. Mitä suurempi läpäisyvaste maaperällä, sitä pienemmäksi pommin läpäisy jää. Suurempi iskunopeus puolestaan kasvattaa penetraattorin liike-energiaa ja täten läpäisyä.
Laskennallinen betonin läpäisy
Julkisista lähteistä saatuja läpäisyarvoja verrattiin laskemalla saatuihin arvoihin. Laskennassa käytettiin kahta eri lujuutta betonille. Betonimaalien puristuslujuudet laskuissa olivat 34,5 Megapascalia (5000 psi) ja 69 Megapascalia (10 000 psi) eli perusbetonia ja vähän lujempaa. MOP-penetraattorin iskunopeus oli 440 m/s, halkaisija 0,8 metriä, tehollinen pituus kuusi metriä ja oletuksena muokkautumaton läpäisy eli pommi säilyy ehjänä läpäisyn aikana.
Tehollisen pituuden määrittäminen on iso ongelma, koska MOP-penetraattori ei ole yhdestä materiaalista tehty kappale. Siellä on myös räjähdettä sisällä eli eri tiheyden omaavia komponentteja. Toinen iso ongelma on MOP-penetraattorin suuri halkaisija, verrattuna oppikirjoista löytyviin esimerkkeihin ja malleihin. Betonimaalin läpäisy helpottuu mitä suurempi on penetraattorin halkaisija (skaalaus efekti). Käytetyn maaliballistiikan opuksen mallit eivät oikein sovellu tähän tilanteeseen.
Mutta lasketaan läpäisyt edellä mainittuihin kahteen betonimaaliin peruskaavoilla skaalaus efektiä huomioimatta. Todelliset läpäisyt ovat suuremmat, kuin nyt lasketut. Tulokset ovat nähtävissä allaolevassa taulukossa.
Kyllähän tuossa laskelmassa on pikkuisen heittoa netistä löytyviin läpäisyarvoihin. Julkisuudessa ilmoitettu arvo 34,5 MPa puristuslujuuden betonille on 18 metriä ja 69 MPa betonille 2,4 metriä. Laskematta näkee heti, että 2,4 metriä on väärä arvo, sillä noin 30 Megapascalin ero betonien lujuuksissa ei johda 87 prosentin läpäisyn laskuun.
Onnistuiko iskut Iranissa?
Varmaa on se, että Yhdysvallat on ollut tietoinen Fordow:n ydinlaitoksen rakenteiden sijaintisyvyydestä ja maaperän koostumuksesta laitoksen rakennusvaiheesta lähtien. Laitoksen rakentaminen aloitettiin arviolta vuosina 2002–2004. GBU-57A/B MOP -bunkkerinmurtaja on puolestaan ollut operatiivinen vuodesta 2011 lähtien.
Yhdysvallat oli täysin varmasti simuloinut MOP-penetraattorien kyvyn tuhota tai vaurioittaa Fordow:n ydinlaitosta useilla vierekkäisillä osumilla heikkoihin kohtiin. Eivät he muuten olisi operaatioon ryhtyneet. Kuten jokainen ymmärtää, tämänkaltaisia operaatioita ei suoriteta luulojen varassa. Se on sitten eri asia, oliko ydinmateriaali enää laitoksissa, kun MOP-penetraattorit porautuivat maaperään.
Jukka Janhunen on materiaalitekniikan diplomi-insinööri, joka on erikoistunut maaliballistiikkaan. Hän on valmistunut Teknillisestä Korkeakoulusta vuonna 2005. Opintoihin kuului mm. metallien muokkaus, polymeeriteknologia ja tutkatekniikka. Omatoimisena opiskelukenttänä hänellä on mm. räjähdysfysiikka.
Kuvat: US Air Force ja Wikimedia Commons
