Vào ngày 21 tháng 6 năm 2025, sau một loạt các cuộc không kích chưa từng có mà Israel tiến hành nhằm vào Iran chỉ vài ngày trước đó, Hoa Kỳ đã tham gia vào cuộc chiến và sử dụng bom xuyên phá hầm để tấn công ba cơ sở hạt nhân chính của Iran cùng với các hầm ngầm của chúng: nhà máy làm giàu nhiên liệu Fordow, cơ sở hạt nhân Natanz và trung tâm công nghệ hạt nhân Isfahan.
Cuộc tấn công mang tên Operation Midnight Hammer, được Bộ Quốc phòng Mỹ đặt tên, đánh dấu lần đầu tiên sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP)—một quả bom khổng lồ nặng 13.600 kg mà chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có khả năng mang theo. Do đó, Mỹ được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran, và do đó là chương trình hạt nhân của nước này—tuy nhiên, việc liệu họ có thực sự đạt được điều đó hay không vẫn còn là một câu hỏi.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng cuộc tấn công "hoàn toàn và hoàn toàn phá hủy" các cơ sở này, các quan chức Iran lại giảm nhẹ mức độ của các cuộc tấn công. Đến thời điểm này, mức độ thiệt hại ước tính chỉ dựa vào hình ảnh vệ tinh vẫn chưa được làm rõ, nhưng một báo cáo của CNN công bố vào chiều thứ Ba cho biết những cuộc tấn công vào Iran không tiêu diệt chương trình hạt nhân của nước này, mà chỉ làm chậm lại vài tháng, theo thông tin tình báo ban đầu từ Mỹ.
Lịch sử đã chỉ ra rằng có thể các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran vẫn còn nguyên vẹn hoặc còn một phần, vì cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang giữa bê tông và bom, bê tông đang chiếm ưu thế. Vào cuối những năm 2000, ví dụ, có tin đồn về một hầm ngầm ở Iran bị tấn công bởi một quả bom xuyên hầm. Quả bom đã không thể xuyên thủng và vẫn nằm cắm chặt trên bề mặt hầm, có lẽ cho đến khi những người bên trong gọi đến nhóm tháo dỡ bom. Thay vì phá vỡ bê tông, quả bom đã bị chặn lại một cách bất ngờ. Lý do không khó đoán: Iran là một trong những nước dẫn đầu về công nghệ Bê Tông Siêu Cao Cấp (Ultra High Performance Concrete - UHPC), và những tiến bộ mới nhất về bê tông của họ rõ ràng là vượt quá khả năng của các loại bom xuyên hầm thông thường.
Tiến sĩ Stephanie Barnett, đến từ Đại học Portsmouth, Vương quốc Anh, đã tham gia vào việc phát triển bê tông mạnh hơn để bảo vệ các tòa nhà dân sự khỏi các cuộc tấn công khủng bố và đã nghe rất nhiều về bê tông siêu bền của Iran. Trong khi các khán giả dân sự rất hứng thú với những tiến bộ trong công nghệ bê tông, cô thỉnh thoảng lại nhận được những phản hồi ít tích cực hơn từ các quân nhân tham dự thuyết trình của mình. Một sĩ quan đã nói với cô, "Nếu bạn làm cho vật liệu này mạnh hơn và có khả năng chống chịu tác động tốt hơn, chúng tôi cần phải nghĩ cách để xuyên thủng nó."
Không quân Mỹ đã giới thiệu bom xuyên hầm hiện đại đầu tiên vào năm 1985. Các loại bom đa dụng có vỏ kim loại mỏng được lấp đầy bằng thuốc nổ, trong khi bom xuyên hầm có hình dạng mảnh hơn, với vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn. Thiết kế này tập trung toàn bộ trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, khiến bom giống như một chiếc đinh chứ không phải là một chiếc búa, giúp nó có thể xuyên thủng bê tông hoặc đào sâu vào đất để tấn công các mục tiêu được chôn vùi sâu.
Mặc dù các loại bom đa dụng tương tự từ những năm 1990 vẫn đang được sử dụng đến nay, nhưng các bom xuyên hầm đã trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân Mỹ thậm chí đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, được gọi là Eglin Steel, hợp tác với công ty chuyên sản xuất thép Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép carbon thấp, nickel thấp có chứa các thành phần như tungsten, chromium, manganese, silicon và các nguyên tố khác, mỗi thành phần đóng góp một đặc tính mong muốn cho toàn bộ. Eglin Steel được coi là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn xuyên hầm, mặc dù những năm gần đây đã có thêm thép USAF-96, với hiệu suất tương tự nhưng dễ sản xuất và thao tác hơn.
Các nhà khoa học vật liệu phân biệt giữa hai yếu tố toughness (độ dẻo) và hardness (độ cứng), và chính sự cân bằng giữa chúng dẫn đến cuộc chạy đua vũ trang giữa vũ khí và áo giáp. Khi một viên đạn mềm bằng chì va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ bị méo và biến dạng, mất năng lượng do thiếu độ cứng. Tuy nhiên, nếu viên đạn được bọc bằng vỏ thép cứng, áo giáp Kevlar sẽ bị phá vỡ. Để đối phó, người ta sẽ làm cho áo giáp cứng hơn bằng cách thêm các tấm gốm siêu cứng được làm từ các vật liệu như boron carbide. Những tấm này cứng đến mức viên đạn bọc thép cũng sẽ bị vỡ khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phải sử dụng các viên đạn xuyên giáp đặc biệt được trang bị tungsten cứng. Khi những viên đạn này va chạm với một tấm gốm, tấm gốm sẽ bị vỡ trong một quá trình được gọi là failure giòn.
Cuộc chạy đua vũ trang trong việc phát triển các bom xuyên hầm cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế từ thép, sự phòng thủ lại dựa trên bê tông, mà bắt đầu từ một bất lợi tích hợp. Tiến sĩ Phil Purnell, chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds, giải thích: “Bê tông vốn dĩ rất giòn. Nó tốt trong việc bị nén, nhưng không tốt trong việc bị kéo dài. Điểm yếu là khả năng kéo và độ dẻo của nó.” Purnell cho biết, trong khi một số loại bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn nhôm, thì tính giòn của nó lại là điểm yếu lớn nhất, và nó sẽ gãy ra.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự xuất hiện của loại bê tông được gọi là UHPC. Trước đây, một độ bền đạt 5.000 lbs/in² (psi) là đủ để bê tông được xếp loại là "cường độ cao", với loại tốt nhất có thể lên đến 10.000 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu được 40.000 psi hoặc hơn.
Sự mạnh mẽ hơn đạt được bằng cách biến bê tông thành một vật liệu composite với sự bổ sung của thép hoặc các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn không cho các vết nứt lan rộng, qua đó làm giảm tính giòn. "Thay vì nhận được một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn nhận được rất nhiều vết nứt nhỏ," Barnett nói. "Những sợi này mang lại cho nó nhiều năng lượng gãy hơn."
Năng lượng gãy được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để làm vỡ một vật liệu. Bê tông sẽ hấp thụ năng lượng động học của vật thể vốn đang đến khi nó bị nứt, làm chậm lại và ngăn chặn việc xâm nhập. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm để tìm ra tỷ lệ sợi tối ưu cho UHPC. Càng nhiều càng tốt, nhưng vẫn có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn cho vào nhiều hơn khoảng 1% sợi thép, chúng bắt đầu kết cục lại,” Purnell cho biết. “Mẹo thông minh là làm thế nào để trộn hơn 1% sợi vào bê tông.”
Nhiều nhóm trên toàn thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để trộn sợi một cách thành công. Nhiều công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett lưu ý, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến hỏi ý kiến từ các nhà nghiên cứu dân sự nhưng lại không bao giờ tiết lộ bất kỳ thông tin gì về công việc của chính họ. Trong lĩnh vực bê tông chống va đập—một lĩnh vực ít được quan tâm trong công việc dân dụng—họ có thể đang tiến bộ hơn rất nhiều so với các đồng nghiệp dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ dẫn đầu hoạt động ở Kuwait, tình báo Mỹ phát hiện ra một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới quanh Baghdad, sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bởi nhiều lớp bê tông gia cố, ước tính không thể bị xuyên thủng bởi các bom xuyên hầm 2.000 pound hiện tại của Không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được khởi động để xây dựng một quả bom 5.000 pound mới cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1, và công việc đã bắt đầu ngay lập tức tại phòng thí nghiệm Munitions Directorate của Không quân Mỹ tại căn cứ không quân Eglin, Florida. Không có thời gian để tạo ra các vỏ bom từ đầu, vì vậy đã sử dụng các nòng pháo 8 inch thừa để làm thân bom, được lấp đầy bằng thuốc nổ, với một phần mũi mới được thêm vào. Các nguyên mẫu đầu tiên đã được giao cho Không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một bài kiểm tra trượt ván tên lửa, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được chuyển đến khu vực vào ngày 27 tháng 2 và được thả bởi các máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong các hầm ngầm của Iraq, khói đã bốc ra từ cửa ra vào, cho thấy hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Một loại vũ khí được phát triển chỉ trong sáu tuần đã cứu nguy cho tình hình.
Năm 2012, Không quân Mỹ đã khởi động một dự án để đánh giá những thách thức do các hầm ngầm làm từ UHPC đặt ra. Cuối cùng, Không quân đã phát triển phiên bản UHPC của riêng mình, được gọi là bê tông cường độ cao Eglin, để phục vụ quá trình thử nghiệm.
Mặc dù kết quả của nghiên cứu của Không quân Mỹ được giữ bí mật, nhưng một nghiên cứu mở từ Trung Quốc đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với UHPC có gia cố bằng sợi. Các vật thể đã xuyên thủng các mục tiêu bê tông gia cố, nhưng các mục tiêu UHPC đã sống sót với chỉ một vài vết nứt nhỏ, và các vật thể "hoặc bị chèn vào hoặc bật ra" khỏi các mục tiêu này.
Không quân đã rất lo lắng rằng ngay cả những quả bom 5.000 pound của họ cũng không đủ mạnh, và vào năm 2011, họ nhận được quả Massive Ordnance Penetrator. Quả này còn lớn hơn cả quả bom Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay "mẹ của tất cả các quả bom") nổi tiếng, được thiết kế để xuyên thủng những hầm ngầm sâu và kiên cố nhất bằng sức mạnh động năng. MOP là quả bom lớn nhất mà bạn có thể bay—chỉ có máy bay ném bom B-2 Spirit mới có khả năng vận chuyển—do đó, các loại vũ khí nhỏ hơn nặng 2.000 và 5.000 pound vẫn cần phải làm phần lớn công việc chống lại những mục tiêu kém quan trọng hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, Không quân đã nâng cấp MOP. Sau đó, họ lại nâng cấp lần nữa. Đến năm 2018, nó đã ở phiên bản nâng cấp thứ tư. Các nâng cấp tương tự cũng đã được thực hiện cho các loại vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả quả bom lớn nhất có thể, được làm từ vật liệu cứng nhất có sẵn, cũng có thể không còn đủ hiệu quả. Tiến sĩ Gregory Vartanov, đến từ Advanced Materials Development Corp ở Toronto, cho biết bê tông UHPC cao cấp đơn giản là quá mạnh để bom làm từ các loại thép hiện tại có thể xuyên thủng. "Các thiết bị xuyên thấu với vỏ đơn như… Eglin Steel… không thể xuyên thủng các hầm bê tông làm từ UHPC," Vartanov lưu ý trong một bài viết tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, căn cứ vào các công thức xuyên thấu nguồn mở.
Nhưng câu chuyện không dừng lại ở đó. UHPC là tốt, nhưng ngay cả những bảo vệ tốt hơn cũng đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Composite Xi măng Đa chức năng, hay FGCC, được tạo ra bằng cách xếp chồng các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các thuộc tính khác nhau. Lớp ngoài mỏng là UHPC gia cố bằng cốt liệu cứng; bên dưới là một lớp UHPC gia cố bằng sợi lai dày được tối ưu hóa để chống lại nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cố bằng sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có tác dụng khác nhau.
"Có một lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể, sau đó là lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng của nó, và lớp bên trong nằm ở đó để bắt các mảnh vụn," ông nói. Lớp trong cùng này, lớp chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, không có mảnh vụn (hoặc "vỡ nhỏ") nào đi vào bên trong hầm ngầm.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC đã chống lại sự xuyên thấu và bùng nổ tốt hơn nhiều so với UHPC: "độ sâu xuyên thấu, diện tích hố và thiệt hại do xuyên thấu đã giảm mạnh nhờ các tác động tổng hợp của các sợi cường độ cao và cốt liệu thô." Barnett cho biết cô đã làm việc về một khái niệm tương tự, và kỹ thuật xếp chồng các vật liệu với các thuộc tính khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu nào duy nhất.
Nghiên cứu mới nhất này theo sau ít nhất bốn năm nghiên cứu của Trung Quốc về bê tông lớp, với một sự chú trọng đặc biệt vào việc hấp thụ các tác động và vụ nổ. Hãy chuẩn bị cho những hầm ngầm mới trở thành những mục tiêu rất khó khăn để tiêu diệt.
Có giới hạn trong việc làm cho các bom xuyên hầm lớn và mạnh hơn, nhưng cũng có những phương pháp khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một con đường mà có thể bùng nổ theo một hướng khác.
"Các vũ khí siêu thanh mang lại một cách thức tấn công mới tiềm năng nhằm vào các hầm ngầm kiên cố," Justin Bronk từ think tank quốc phòng RUSI ở Vương quốc Anh cho hay. Các vũ khí siêu thanh là những tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Được trang bị các thiết bị xuyên thấu tungsten, chúng có thể hoạt động như "các cây gậy từ trời," xuyên thủng bê tông nhiều lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không có đầu nổ, những vũ khí này gây ra thiệt hại chỉ bằng năng lượng động.
Bronk cũng lưu ý rằng không phải lúc nào cũng cần phải thực sự phá hủy một hầm ngầm. Bạn có thể làm hỏng các cửa ra vào, tiêu diệt các thiết bị liên lạc và cắt đứt liên lạc với một hầm chỉ huy bằng những cú đánh ở những vị trí đúng. Về mặt quân sự, điều đó có thể tương đương với việc tạo ra một hố lớn, ngay cả khi những người bên trong không bị tổn thương.
Rõ ràng là Không quân Mỹ sẽ không thảo luận về khả năng hiện tại của họ trong việc xuyên hầm hoặc cách chúng so sánh với các mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hoặc các nơi khác. Hầu hết công việc quân sự liên quan đến bê tông cường độ cao cũng vậy được giữ bí mật. Nhưng mức độ thiệt hại gây ra cho chương trình hạt nhân của Iran có lẽ sẽ cho chúng ta một vài manh mối.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/mi...a-strong-concrete-stops-bunker-busting-bombs/
Cuộc tấn công mang tên Operation Midnight Hammer, được Bộ Quốc phòng Mỹ đặt tên, đánh dấu lần đầu tiên sử dụng bom Massive Ordnance Penetrator (MOP)—một quả bom khổng lồ nặng 13.600 kg mà chỉ có máy bay ném bom tàng hình B-2 mới có khả năng mang theo. Do đó, Mỹ được coi là quốc gia duy nhất có khả năng tiêu diệt các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran, và do đó là chương trình hạt nhân của nước này—tuy nhiên, việc liệu họ có thực sự đạt được điều đó hay không vẫn còn là một câu hỏi.
Trong khi Tổng thống Trump tuyên bố rằng cuộc tấn công "hoàn toàn và hoàn toàn phá hủy" các cơ sở này, các quan chức Iran lại giảm nhẹ mức độ của các cuộc tấn công. Đến thời điểm này, mức độ thiệt hại ước tính chỉ dựa vào hình ảnh vệ tinh vẫn chưa được làm rõ, nhưng một báo cáo của CNN công bố vào chiều thứ Ba cho biết những cuộc tấn công vào Iran không tiêu diệt chương trình hạt nhân của nước này, mà chỉ làm chậm lại vài tháng, theo thông tin tình báo ban đầu từ Mỹ.
Lịch sử đã chỉ ra rằng có thể các cơ sở hạt nhân ngầm của Iran vẫn còn nguyên vẹn hoặc còn một phần, vì cho đến nay, trong cuộc chạy đua vũ trang giữa bê tông và bom, bê tông đang chiếm ưu thế. Vào cuối những năm 2000, ví dụ, có tin đồn về một hầm ngầm ở Iran bị tấn công bởi một quả bom xuyên hầm. Quả bom đã không thể xuyên thủng và vẫn nằm cắm chặt trên bề mặt hầm, có lẽ cho đến khi những người bên trong gọi đến nhóm tháo dỡ bom. Thay vì phá vỡ bê tông, quả bom đã bị chặn lại một cách bất ngờ. Lý do không khó đoán: Iran là một trong những nước dẫn đầu về công nghệ Bê Tông Siêu Cao Cấp (Ultra High Performance Concrete - UHPC), và những tiến bộ mới nhất về bê tông của họ rõ ràng là vượt quá khả năng của các loại bom xuyên hầm thông thường.
Tiến sĩ Stephanie Barnett, đến từ Đại học Portsmouth, Vương quốc Anh, đã tham gia vào việc phát triển bê tông mạnh hơn để bảo vệ các tòa nhà dân sự khỏi các cuộc tấn công khủng bố và đã nghe rất nhiều về bê tông siêu bền của Iran. Trong khi các khán giả dân sự rất hứng thú với những tiến bộ trong công nghệ bê tông, cô thỉnh thoảng lại nhận được những phản hồi ít tích cực hơn từ các quân nhân tham dự thuyết trình của mình. Một sĩ quan đã nói với cô, "Nếu bạn làm cho vật liệu này mạnh hơn và có khả năng chống chịu tác động tốt hơn, chúng tôi cần phải nghĩ cách để xuyên thủng nó."
Không quân Mỹ đã giới thiệu bom xuyên hầm hiện đại đầu tiên vào năm 1985. Các loại bom đa dụng có vỏ kim loại mỏng được lấp đầy bằng thuốc nổ, trong khi bom xuyên hầm có hình dạng mảnh hơn, với vỏ dày hơn và ít thuốc nổ hơn. Thiết kế này tập trung toàn bộ trọng lượng vào một diện tích nhỏ hơn, khiến bom giống như một chiếc đinh chứ không phải là một chiếc búa, giúp nó có thể xuyên thủng bê tông hoặc đào sâu vào đất để tấn công các mục tiêu được chôn vùi sâu.
Mặc dù các loại bom đa dụng tương tự từ những năm 1990 vẫn đang được sử dụng đến nay, nhưng các bom xuyên hầm đã trải qua nhiều thế hệ nâng cấp. Vào đầu những năm 2000, Không quân Mỹ thậm chí đã phát triển một loại thép đặc biệt cho mục đích này, được gọi là Eglin Steel, hợp tác với công ty chuyên sản xuất thép Ellwood National Forge.
Eglin Steel là loại thép carbon thấp, nickel thấp có chứa các thành phần như tungsten, chromium, manganese, silicon và các nguyên tố khác, mỗi thành phần đóng góp một đặc tính mong muốn cho toàn bộ. Eglin Steel được coi là tiêu chuẩn vàng cho các loại đạn xuyên hầm, mặc dù những năm gần đây đã có thêm thép USAF-96, với hiệu suất tương tự nhưng dễ sản xuất và thao tác hơn.
Các nhà khoa học vật liệu phân biệt giữa hai yếu tố toughness (độ dẻo) và hardness (độ cứng), và chính sự cân bằng giữa chúng dẫn đến cuộc chạy đua vũ trang giữa vũ khí và áo giáp. Khi một viên đạn mềm bằng chì va chạm với áo giáp Kevlar, viên đạn sẽ bị méo và biến dạng, mất năng lượng do thiếu độ cứng. Tuy nhiên, nếu viên đạn được bọc bằng vỏ thép cứng, áo giáp Kevlar sẽ bị phá vỡ. Để đối phó, người ta sẽ làm cho áo giáp cứng hơn bằng cách thêm các tấm gốm siêu cứng được làm từ các vật liệu như boron carbide. Những tấm này cứng đến mức viên đạn bọc thép cũng sẽ bị vỡ khi va chạm. Điều này dẫn đến việc phải sử dụng các viên đạn xuyên giáp đặc biệt được trang bị tungsten cứng. Khi những viên đạn này va chạm với một tấm gốm, tấm gốm sẽ bị vỡ trong một quá trình được gọi là failure giòn.
Cuộc chạy đua vũ trang trong việc phát triển các bom xuyên hầm cũng tương tự, nhưng trong khi những kẻ tấn công có lợi thế từ thép, sự phòng thủ lại dựa trên bê tông, mà bắt đầu từ một bất lợi tích hợp. Tiến sĩ Phil Purnell, chuyên gia về công nghệ bê tông tại Đại học Leeds, giải thích: “Bê tông vốn dĩ rất giòn. Nó tốt trong việc bị nén, nhưng không tốt trong việc bị kéo dài. Điểm yếu là khả năng kéo và độ dẻo của nó.” Purnell cho biết, trong khi một số loại bê tông hiện đại thực sự mạnh hơn nhôm, thì tính giòn của nó lại là điểm yếu lớn nhất, và nó sẽ gãy ra.
Tuy nhiên, điều này đã thay đổi với sự xuất hiện của loại bê tông được gọi là UHPC. Trước đây, một độ bền đạt 5.000 lbs/in² (psi) là đủ để bê tông được xếp loại là "cường độ cao", với loại tốt nhất có thể lên đến 10.000 psi. Bê tông UHPC mới có thể chịu được 40.000 psi hoặc hơn.
Sự mạnh mẽ hơn đạt được bằng cách biến bê tông thành một vật liệu composite với sự bổ sung của thép hoặc các sợi khác. Những sợi này giữ bê tông lại với nhau và ngăn không cho các vết nứt lan rộng, qua đó làm giảm tính giòn. "Thay vì nhận được một vài vết nứt lớn trong một tấm bê tông, bạn nhận được rất nhiều vết nứt nhỏ," Barnett nói. "Những sợi này mang lại cho nó nhiều năng lượng gãy hơn."
Năng lượng gãy được định nghĩa là lượng năng lượng cần thiết để làm vỡ một vật liệu. Bê tông sẽ hấp thụ năng lượng động học của vật thể vốn đang đến khi nó bị nứt, làm chậm lại và ngăn chặn việc xâm nhập. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm để tìm ra tỷ lệ sợi tối ưu cho UHPC. Càng nhiều càng tốt, nhưng vẫn có giới hạn. “Vấn đề là nếu bạn cho vào nhiều hơn khoảng 1% sợi thép, chúng bắt đầu kết cục lại,” Purnell cho biết. “Mẹo thông minh là làm thế nào để trộn hơn 1% sợi vào bê tông.”
Nhiều nhóm trên toàn thế giới đã làm việc với các kỹ thuật để trộn sợi một cách thành công. Nhiều công việc này được thực hiện bởi quân đội, nhưng như Barnett lưu ý, trong kinh nghiệm của cô, quân đội đôi khi đến hỏi ý kiến từ các nhà nghiên cứu dân sự nhưng lại không bao giờ tiết lộ bất kỳ thông tin gì về công việc của chính họ. Trong lĩnh vực bê tông chống va đập—một lĩnh vực ít được quan tâm trong công việc dân dụng—họ có thể đang tiến bộ hơn rất nhiều so với các đồng nghiệp dân sự.
Vào tháng 1 năm 1991, khi Mỹ dẫn đầu hoạt động ở Kuwait, tình báo Mỹ phát hiện ra một điều đáng lo ngại. Người Iraq đã xây dựng một loạt các hầm chỉ huy mới quanh Baghdad, sâu dưới lòng đất và được bảo vệ bởi nhiều lớp bê tông gia cố, ước tính không thể bị xuyên thủng bởi các bom xuyên hầm 2.000 pound hiện tại của Không quân Mỹ. Một chương trình khẩn cấp đã được khởi động để xây dựng một quả bom 5.000 pound mới cho nhiệm vụ này. Không quân đã yêu cầu ý tưởng vào ngày 18 tháng 1, và công việc đã bắt đầu ngay lập tức tại phòng thí nghiệm Munitions Directorate của Không quân Mỹ tại căn cứ không quân Eglin, Florida. Không có thời gian để tạo ra các vỏ bom từ đầu, vì vậy đã sử dụng các nòng pháo 8 inch thừa để làm thân bom, được lấp đầy bằng thuốc nổ, với một phần mũi mới được thêm vào. Các nguyên mẫu đầu tiên đã được giao cho Không quân chưa đầy một tháng sau đó. Trong một bài kiểm tra trượt ván tên lửa, vũ khí mới đã xuyên qua hơn 6 mét bê tông. Hai quả bom hoạt động đã được chuyển đến khu vực vào ngày 27 tháng 2 và được thả bởi các máy bay F-111F. Sáu giây sau khi va chạm vào một trong các hầm ngầm của Iraq, khói đã bốc ra từ cửa ra vào, cho thấy hầm đã bị xuyên thủng và phá hủy. Một loại vũ khí được phát triển chỉ trong sáu tuần đã cứu nguy cho tình hình.
Năm 2012, Không quân Mỹ đã khởi động một dự án để đánh giá những thách thức do các hầm ngầm làm từ UHPC đặt ra. Cuối cùng, Không quân đã phát triển phiên bản UHPC của riêng mình, được gọi là bê tông cường độ cao Eglin, để phục vụ quá trình thử nghiệm.
Mặc dù kết quả của nghiên cứu của Không quân Mỹ được giữ bí mật, nhưng một nghiên cứu mở từ Trung Quốc đã so sánh bê tông cường độ cao thông thường với UHPC có gia cố bằng sợi. Các vật thể đã xuyên thủng các mục tiêu bê tông gia cố, nhưng các mục tiêu UHPC đã sống sót với chỉ một vài vết nứt nhỏ, và các vật thể "hoặc bị chèn vào hoặc bật ra" khỏi các mục tiêu này.
Không quân đã rất lo lắng rằng ngay cả những quả bom 5.000 pound của họ cũng không đủ mạnh, và vào năm 2011, họ nhận được quả Massive Ordnance Penetrator. Quả này còn lớn hơn cả quả bom Massive Ordnance Air Blast (MOAB, hay "mẹ của tất cả các quả bom") nổi tiếng, được thiết kế để xuyên thủng những hầm ngầm sâu và kiên cố nhất bằng sức mạnh động năng. MOP là quả bom lớn nhất mà bạn có thể bay—chỉ có máy bay ném bom B-2 Spirit mới có khả năng vận chuyển—do đó, các loại vũ khí nhỏ hơn nặng 2.000 và 5.000 pound vẫn cần phải làm phần lớn công việc chống lại những mục tiêu kém quan trọng hơn.
Sau nghiên cứu về bê tông, Không quân đã nâng cấp MOP. Sau đó, họ lại nâng cấp lần nữa. Đến năm 2018, nó đã ở phiên bản nâng cấp thứ tư. Các nâng cấp tương tự cũng đã được thực hiện cho các loại vũ khí nhỏ hơn.
Vấn đề là ngay cả quả bom lớn nhất có thể, được làm từ vật liệu cứng nhất có sẵn, cũng có thể không còn đủ hiệu quả. Tiến sĩ Gregory Vartanov, đến từ Advanced Materials Development Corp ở Toronto, cho biết bê tông UHPC cao cấp đơn giản là quá mạnh để bom làm từ các loại thép hiện tại có thể xuyên thủng. "Các thiết bị xuyên thấu với vỏ đơn như… Eglin Steel… không thể xuyên thủng các hầm bê tông làm từ UHPC," Vartanov lưu ý trong một bài viết tháng 2 năm 2021 trên tạp chí Aerospace & Defense Technology, căn cứ vào các công thức xuyên thấu nguồn mở.
Nhưng câu chuyện không dừng lại ở đó. UHPC là tốt, nhưng ngay cả những bảo vệ tốt hơn cũng đang được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu gần đây của Trung Quốc mô tả Composite Xi măng Đa chức năng, hay FGCC, được tạo ra bằng cách xếp chồng các loại bê tông hiệu suất cao khác nhau với các thuộc tính khác nhau. Lớp ngoài mỏng là UHPC gia cố bằng cốt liệu cứng; bên dưới là một lớp UHPC gia cố bằng sợi lai dày được tối ưu hóa để chống lại nứt. Cuối cùng, có một lớp UHPC gia cố bằng sợi thép cứng. Như Purnell giải thích, mỗi lớp có tác dụng khác nhau.
"Có một lớp ngoài cứng để làm hỏng vật thể, sau đó là lớp dày với khối lượng để hấp thụ năng lượng của nó, và lớp bên trong nằm ở đó để bắt các mảnh vụn," ông nói. Lớp trong cùng này, lớp chống vỡ, đảm bảo rằng nếu bê tông bị nứt, không có mảnh vụn (hoặc "vỡ nhỏ") nào đi vào bên trong hầm ngầm.
Theo nghiên cứu của Trung Quốc công bố vào năm 2021, FGCC đã chống lại sự xuyên thấu và bùng nổ tốt hơn nhiều so với UHPC: "độ sâu xuyên thấu, diện tích hố và thiệt hại do xuyên thấu đã giảm mạnh nhờ các tác động tổng hợp của các sợi cường độ cao và cốt liệu thô." Barnett cho biết cô đã làm việc về một khái niệm tương tự, và kỹ thuật xếp chồng các vật liệu với các thuộc tính khác nhau có thể hiệu quả hơn bất kỳ vật liệu nào duy nhất.
Nghiên cứu mới nhất này theo sau ít nhất bốn năm nghiên cứu của Trung Quốc về bê tông lớp, với một sự chú trọng đặc biệt vào việc hấp thụ các tác động và vụ nổ. Hãy chuẩn bị cho những hầm ngầm mới trở thành những mục tiêu rất khó khăn để tiêu diệt.
Có giới hạn trong việc làm cho các bom xuyên hầm lớn và mạnh hơn, nhưng cũng có những phương pháp khác. Cuộc chạy đua vũ trang có thể không tiếp tục theo cùng một con đường mà có thể bùng nổ theo một hướng khác.
"Các vũ khí siêu thanh mang lại một cách thức tấn công mới tiềm năng nhằm vào các hầm ngầm kiên cố," Justin Bronk từ think tank quốc phòng RUSI ở Vương quốc Anh cho hay. Các vũ khí siêu thanh là những tên lửa di chuyển qua bầu khí quyển với tốc độ vượt quá Mach 5. Được trang bị các thiết bị xuyên thấu tungsten, chúng có thể hoạt động như "các cây gậy từ trời," xuyên thủng bê tông nhiều lớp như một viên đạn xuyên giáp. Không có đầu nổ, những vũ khí này gây ra thiệt hại chỉ bằng năng lượng động.
Bronk cũng lưu ý rằng không phải lúc nào cũng cần phải thực sự phá hủy một hầm ngầm. Bạn có thể làm hỏng các cửa ra vào, tiêu diệt các thiết bị liên lạc và cắt đứt liên lạc với một hầm chỉ huy bằng những cú đánh ở những vị trí đúng. Về mặt quân sự, điều đó có thể tương đương với việc tạo ra một hố lớn, ngay cả khi những người bên trong không bị tổn thương.
Rõ ràng là Không quân Mỹ sẽ không thảo luận về khả năng hiện tại của họ trong việc xuyên hầm hoặc cách chúng so sánh với các mục tiêu tiềm năng ở Iran, Trung Quốc hoặc các nơi khác. Hầu hết công việc quân sự liên quan đến bê tông cường độ cao cũng vậy được giữ bí mật. Nhưng mức độ thiệt hại gây ra cho chương trình hạt nhân của Iran có lẽ sẽ cho chúng ta một vài manh mối.
Nguồn tham khảo: https://www.popularmechanics.com/mi...a-strong-concrete-stops-bunker-busting-bombs/
