Beton, ale inteligentny

Nie, to nie będzie o żadnym generale ani polityku. Chodzi naprawdę o nowy rodzaj betonu, odporny na trzęsienia ziemi i ataki nawet największych bomb. Czy Iran ma taki beton?

Technologie podwójnego zastosowania to takie, które mogą przydać się i cywilom i wojskowym. Dobrym przykładem jest metodologia wzbogacania uranu. Może on potem posłużyć jako paliwo w elektrowniach atomowych, ale może też być użyty w głowicach bomb nuklearnych. Niewielu ludzi jednak pomyślałoby o betonie jako o technologii podwójnego zastosowania. Błąd! Właśnie ten sam kraj, który jest zainteresowany wzbogacaniem uranu i podejrzewany o to, że chce go potem zastosować w głowicach rakiet atomowych, jest także światowym liderem jeśli chodzi o technologię inteligentnego betonu zwanego UHPC (ultra high performance concrete).  Iran leży w znanej strefie częstych trzęsień ziemi, więc jego inżynierowie opracowali jedne z najbardziej odpornych materiałów budowlanych na świecie i choćby z tego względu wciąż nad nimi pracują. Ponieważ o ataku na Iran i bombardowaniu jego miast mówi się już od kilkunastu lat, uwaga perskich inżynierów skupia się także na betonie, który mógłby takie bombardowania wytrzymać. Chodzi w tym także o beton do ochrony szczególnie ważnych podziemnych instalacji wojskowych, które byłyby odporne na najbardziej niszczące uderzenie potężnych bomb wywołujących w mikroskali sztuczne trzęsienie ziemi, czyli tzw. bunker-busters.   

Istnienie takiego betonu spędza sen z powiek strategom USraela planującym atak na Iran. Leon Panetta, amerykański minister wojny (formalnie: Sekretarz Obrony USA) przyznał ostatnio, że  amerykańskie bomby MOP (Massive Ordinance Penetrator), takie jak Matka Wszystkich Bomb, o której pisałem tu 19 marca, mogą nie podołać irańskiemu betonowi i będą wymagały ulepszeń. Oczywiście, takie oświadczenie może być zwykłą grą na zwłokę w obliczu rosnących nacisków z Izraela, który domaga się szybkiego napadu na irańskie instalacje wzbogacania uranu, twierdząc, że Teheran przygotowuje tam bombę atomową. Ale jest też faktem, że Iran ma daleko zaawansowaną technologię niezwykle odpornych rodzajów betonu.

Laik zwykle nawet nie podejrzewa, ile solidnej inżynierskiej wiedzy może kryć się w zwyczajnym betonie, nie mówiąc o jego bardziej wyrafinowanych pochodnych. A UHPC należy do najbardziej wyrafinowanych, chociaż jak wszystkie betony świata opiera się na piasku i cemencie. Tu jednak dodaje się sproszkowany kwarc (czystą mączkę kwarcową, a nie zwyczajny spylony piasek), oraz różne włókienka wzmacniające, w tym metali. UHPC wytrzymuje o wiele większe naciski i uderzenia niż inne formy betonu. Ductal, francuska wersja UHPC komercyjnie dostępna na rynku, jest kilkanaście razy bardziej odporna niż zwykły beton, jest też o wiele bardziej elastyczna i trwała. W cywilu zaletą takiego betonu jest możliwość wznoszenia bardziej smukłych i lżejszych konstrukcji.

Od wielu lat w światowej czołówce technologii tzw. Inteligentnego betonu są inżynierowie irańscy. Dr Mahmoud Nili z Uniwersytetu Abu-Ali Sina z Hamadanu (starożytna Ekbatana!) stosuje mączkę kwarcową i specjalnie dobierane włókienka polimerowe w różnych kombinacjach dla uzyskiwania trwałego i elastycznego betonu do budowy tam w zbiornikach retencyjnych, ścian w systemach odstojników i oczyszczalni ścieków, itp. Dr Rouhollah Alizadeh z Uniwersytetu w Teheranie pracuje nad molekularną strukturą cementu, a to oznacza nową generację UHPC i nowe możliwości zmian jego właściwości mechanicznych. Dr Alizadeh jest zresztą obecnie stypendystą Uniwersytetu w Ottawie, stolicy Kanady. Jeszcze inna grupa – prof. Ali Nazari ze swym zespołem z islamskiego Uniwersytetu Technicznego Azad w 200-tysięcznym mieście Saveh (starożytna stolica Medii, 100 km od Teheranu) opublikowała niedawno szereg specjalistycznych raportów z badań nad dodawaniem do UHPC nanocząsteczek tlenków metali, takich jak żelazo, aluminium, cyrkon, tytan, albo miedź. Okazuje się, że beton nabiera wtedy niezwykłych właściwości. Choć dowiedziono tego na niewielkich próbkach materiału, perski nano-UHPC staje się wtedy przynajmniej 4x mocniejszy od Ductalu.

W zastosowaniu wojskowym, czyli do budowy umocnień i schronów, irański UHPC budzi rosnący niepokój strategów osi Waszyngton-Londyn-Tel Awiw, ponieważ psuje im perspektywę łatwego sukcesu podczas napadu na Iran. Jak wiadomo, zawsze najłatwiej bije się zupełnie bezbronnego. Tymczasem Iran sugeruje, że umie i będzie się bronił. Już w roku 1995 w jednej z irańskich publikacji naukowych stwierdzono, że dodatek włókien polimerowych do betonu tylko nieznacznie zwiększa jego odporność na ściskanie, ale za to aż siedmiokrotnie wzmaga wytrzymałość betonu na najtwardsze uderzenia. Z kolei w jednym z irańskich testów w roku 2008 badano wytrzymałość betonu na uderzenia pocisków ze stali po dodaniu włókien metalowych. Stwierdzono wtedy, że najlepiej sprawdza się beton z dużym dodatkiem długich włosów stalowych. „To nie są badania dla celów cywilnych!” wybrzydzają media zachodnie uznając, że to  uzasadnia przygotowania do wojny z Iranem.           

Jednakże i na Zachodzie prowadzi się badania o wojskowym zastosowaniu UHPC. W australijskim poligonie Woomera, który swego czasu stanowił dla całej Brytyjskiej Wspólnoty Narodów odpowiednik amerykańskiego kosmodromu na Cape Canaveral na Florydzie, prowadzono w latach 2004-06 badania odporności płyt z UHPC na wybuchy silnych ładunków TNT (do sześciu ton). Eksplozja taka spowodowała pęknięcie płyty, ale rozbiła jej na kawałki ani tym bardziej nie rozrzuciła ich dookoła. To bardzo ważne z wojskowego punktu widzenie, jeśli sobie wyobrazić, że bomba przebija się do komory bunkra. Większość strat, zwłaszcza w sprzęcie, powstaje wtedy w wyniku trafienia odłamkami.    

Projektanci bomb zdają sobie sprawę z rosnących ograniczeń swojej broni. W czasie wojny z Irakiem o Kuwejt w roku 1991 amerykańscy lotnicy stwierdzili, że ich potężne 1-tonowe bomby nie przebijają i nie niszczą irackich bunkrów ze wzmocnionego betonu. Opracowano więc nową generację bomb 13-tonowych (MOP), tak potężnych i ciężkich, że dla ich przenoszenia trzeba było przeprojektować wielkie niewykrywalne dla radaru bombowce B-2. Bomba ta przebija się ponoć przez 60 metrów zwykłego betonu przechodząc jak nóż przez masło. Jeśli jednak beton jest tylko 2x mocniejszy MOP grzęźnie w nim już po 8 metrach. Pozostaje zgadywać jak gruba musi być warstwa irańskiego specjalnego superbetonu żeby superbomba  była bezsilna.   

Amerykańskie konsorcjum DTRA (Defence Threat Reduction Agency), które opracowało MOP, od roku 2008 prowadzi też intensywne badania nad UHPC, w tym testy penetracyjne i modele komputerowe dla betonu o różnych recepturach. Okazuje się że rosnąca odporność betonu to coraz trudniejszy orzech do zgryzienia. DTRA skupia się obecnie na idei wyrąbania kanału w pancerzu UHPC za pomocą wbijania wielu bomb jedna po drugiej w ten sam punkt. Takie podejście ma kilka wielkich wad: wymaga nalotu wielu bombowców i precyzyjnego zrzucenia wielu bomb na ten sam cel. Tymczasem bomby są bardzo drogie – nawet do 14,6 mln $ za sztukę – i jak na razie zamówiono ich tylko 20 sztuk. Zakłada się, że potrzeba aby przynajmniej osiem wbiło się w ten sam cel i wybuchło w tym samym kanale, aby ostatnia dotarła do wnętrza najważniejszego bunkra w Fordow, o ile jest on nakryty płaszczem ze znanego dotąd betonu UHPC. To wszystko jednak przy założeniu, ze nikt nie będzie bombowcom w nalotach przeszkadzał. Potrzeba zatem o wiele więcej samolotów do uderzenia w pierwszej fali, aby zlikwidować obronę przeciwlotniczą dookoła celu głównego i do pilnowania, aby w czasie nalotu nie pojawiło się irańskie lotnictwo myśliwskie.  

Widać z tego, że zadanie jest nadal bardzo trudne, a przyjęta filozofia może łatwo okazać się chybiona. Dlatego DTRA przygląda się kolejnym możliwym sposobom na złamanie irańskich bunkrów. Mówi się zwłaszcza o ich „funkcjonalnym pokonaniu” poprzez np. zniszczenie systemów elektrycznych przez pulsy elektromagnetyczne, albo zasklepieniu ich wejść tak, aby udusić ludzi którzy znajdują się w środku. Rozważane są tzw. aktywne penetratory, czyli bomby które mogą najpierw przeniknąć bez detonacji głównego ładunku przez setki metrów miększych warstw okrywy bunkra: ziemi, skały i zwykłego betonu. Istnieją projekty jeszcze bardziej egzotyczne, jak chociażby robot-wąż, który ma w głowicy bombę i mógłby wśliznąć się z nią do bunkra np. poprzez otwory wentylacyjne, rury wodociągowe lub dukty dla wiązek kabli.    

"Na dzień dzisiejszy" – jak lubi zaczynać prawie każdą wypowiedź mój znajomy, dyrektor W. – między USraelem a Iranem trwa raczej prostszy choć też ciekawy wyścig technologiczny: ci pierwsi starają się zbudować bombę, która jak młot przebije i rozwali każdy bunkier, ci drudzy starają się wynaleźć beton, którego żadne takie bomby nie przemogą. Już dotąd USA wydały na budowę swej superbomby ponad 400 mln $. Dziś ocenia się, że aby ta sama bomba była skuteczna przeciw irańskim bunkrom z ulepszonego inteligentnego betonu konieczne są modyfikacje i zwiększenie mocy bomby za minimum 86 mln $. Inaczej każdy atak na taki bunkier będzie pozbawiony sensu. Można nawet zrozumieć dlaczego Leon Panetta obgryza tak nerwowo paznokcie. Wprawdzie wszystko wskazuje na to, że w pertraktacjach Obama-Netanyahu z 5 marca atak przesunięto na okres po wyborach prezydenckich w USA w zamian za kolejne zobowiązania wojskowe USA wobec Izraela (jak np. sprzedaż Izraelowi bomb MOP, samolotów-cystern do tankowania w powietrzu, osłonę trasy przelotu, zagłuszanie radarowe, lub zgoła zobowiązanie do przeprowadzenia przynajmniej części ataków przez lotnictwo USA), ale do tego czasu w dyspozycji napastników będzie tylko koncepcja „walenia młotem” w bunkier. Tymczasem jak na razie zapowiada się, że kiedy dym i kurz po takim ataku opadnie, w irańskich bunkrach nadal miarowo chodzić będą wirówki.

Bogusław Jeznach

Deser muzyczny

Utwór pt. „Ysamy” zagra znany także w Polsce tunezyjski muzyk Dhafer Youssef ze swym zespołem. Piękny kawałek nastrojowej muzyki inspirowany mistyką suficką.