Hvorfor Russlands 'våpen fra helvete' produserer synlige sjokkbølger

Nylige videoer av russiske rakettangrep i Ukraina viser dramatiske synlige sjokkbølger som kommer fra eksplosjonene. Disse videoene er identifisert som advarsler av TOS-1A flere rakettkastere skyte termobariske skudd, beskrevet som en "virkelig et våpen fra helvete." Rakettene er kjent for sin eksplosive kraft, og de uvanlige synlige sjokkbølgene er et trekk ved deres unike design – og kan hjelpe etterforskere som ser på brudd på internasjonal humanitær lov å finne hvor våpnene brukes.

TOS-1A leverer tyngre ildkraft over en kortere rekkevidde enn andre russiske flergangsutskytere, og skyter en salve på 24 raketter som hver veier 217 kilo til en rekkevidde på åtte kilometer. De termobariske stridshodene er forskjellige fra vanlige høyeksplosiver fordi eksplosjonen kommer fra en raskt ekspanderende ildkule heller enn et enkelt punkt som vanlig høyeksplosiv. Russland klassifiserer våpenet som en "tung flammekaster" snarere enn artilleri: det er mindre effektivt mot infanteri i det fri fordi det ikke produserer splinter, men er oppdratt til å engasjere sterke punkter og festningsverk fra nært hold. Det er vilkårlig ødeleggende, leder Marc Garlasco, av Nederland-basert gruppe PAXPAX
som søker å beskytte sivile for å kalle våpenet "en krigsforbrytelse på spor."

Hver eksplosjon, til og med lekeballong som springer, produserer en sjokkbølge. Dette ligner på en lydbølge, men beveger seg med supersonisk hastighet. Når sjokkbølgen sprer seg, bremses den ned, og forfaller snart til en lydbølge. Som lydbølger er sjokkbølger vanligvis like usynlige, men iht Prof. A Michael Birk fra Queens's University, Canada, kan vi kanskje se dem via dannelsen av en effekt kjent som en kondenssky.

Prof Birk har ledet forskning på Kokende væskeutvidende dampeksplosjoner eller BLEVEs (uttales 'blevvies') som oppstår når fartøy som holder en trykksatt flytende gass svikter katastrofalt og den ekspanderende gasskyen detonerer, og som produserer en to-fase eksplosjon.

«Du har et stort volum ved høytrykksgass som plutselig utvider seg ut i miljøet. Denne ekspansjonen presser på den omgivende luften, og dette starter en sjokkbølge (en halvkule eller kule) som renner ut med supersonisk hastighet.» sa Prof Birk til Forbes. "Utvidelsen får trykket til å falle i det opprinnelige volumet, og det overskrider faktisk og trykket faller under omgivelsestrykket."

I løpet av denne fasen under omgivelses- eller negativt trykk, hvis luften er fuktig, fører det reduserte trykket til at fuktighet kondenserer ut av luften og skaper en umiddelbar tåkesky. Kondensskyen varer kanskje bare en brøkdel av et sekund før trykket gjenopprettes og den fordamper igjen, akkurat lenge nok til at den er synlig. Det vi ser på disse videoene er forbigående kondensskyer rett bak sjokkbølgen.

Kondensskyer sees noen ganger i store konvensjonelle eksplosjoner. For eksempel, i 2020-eksplosjonen i Beirut, da over fem hundre tonn ammoniumnitrat detonerte, viser videoen kort en gigantisk, raskt ekspanderende hvitt skall bak sjokkbølgen.

Effekten er mest tydelig i film fra tidlige kjernefysiske stridshodetester, som Baker test under Operation Crossroads i 1946, der en 25 kilotonns atombombe ble detonert under vann under en flotilje på 68 målskip. En hvit sky, kjent som en Wilson Cloud i atomvåpenforskning, skjulte scenen i to sekunder etter de første sjokkbølgene før de spredte seg for å vise søylen av vann og vrakgods kastet høyt opp i luften.

TOS-1-rakettene er fullpakket med termobarisk eksplosiv, en blanding av flytende isopropylnitrat og pulverisert magnesium. Magnesiumpulveret brenner ved kontakt med luft, og produserer en ekspanderende ildkule som ligner på en BLEVE og produserer den samme kraftige sjokkbølgen og etterfølgende negative trykkfasen. Dette er grunnen til at termobarikk er noen ganger misvisende kalt vakuumbomber.

Mens termobariske sprengninger ikke nødvendigvis gir større trykk enn andre eksplosiver, varer sjokkbølgen lenger og er langt mer effektiv ved å rive ned bygninger. I motsetning til andre eksplosjoner, en termobarisk eksplosjonsbølge 'flyter' rundt hjørner og kan drepe personell inne i skyttergraver eller bunkere som er beskyttet mot splinter. Derfor bruken av termobarikk i stedet for en flammekaster for å angripe befestede posisjoner.

Denne typen våpen er spesielt farlig for sivile, og termobarikere blir mye kritisert for deres tilfeldige ødeleggelse, spesielt i urbane områder. I august beregnet et team av medisinske og fysikkforskere fra Saint Louis University, Missouri at i tillegg til de umiddelbare dødsfallene, ville en salve av TOS-1-raketter i et urbant område sannsynligvis påføre mer enn 300 tilfeller av traumatisk hjerneskade, noen med langvarige effekter.

«TOS-1 bryter med prinsippet om distinksjon under folkeretten» Garlasco fortalte Forbes. «Kravet til et våpen for å skille mellom en militær gjenstand og en sivil gjenstand. I den virkelige verden betyr det at hvis du treffer en stridsvogn eller kommandopost i en by, er det umulig å ikke også omslutte sivile hjem i slike angrep.»

Garlasco trener etterforskere av krigsforbrytelser for Ukraina, og sier at videoer kan hjelpe dem med å identifisere steder der forbrytelser har blitt begått.

"Videoer av bruk av TOS-1 er av stor verdi for etterforskere av krigsforbrytelser ettersom de hjelper oss å bekrefte våpenbruk i befolkede områder i tillegg til eventuelle rettsmedisinske bevis som er samlet på åstedet," sier Garlasco.

Russland har gjort fri bruk av termobarikk, klasebomber og antipersonellminer i denne konflikten, tilsynelatende overbevist om at ingen noen gang vil bli holdt ansvarlig for brudd på folkeretten. Det kan vise seg å være nok en alvorlig feilberegning. Eksplosjonsvideoene på sosiale medier kan bidra til at rettferdigheten skjer, uansett hvor lang tid det tar.