Bê tông đối đầu bom xuyên phá: Bài toán hóc búa trong chiến tranh hiện đại

Sâu trong lòng đất, nơi các công trình ngầm được thiết kế để chống chọi trước những cuộc tấn công bằng bom, một cuộc đối đầu âm thầm nhưng khốc liệt đang diễn ra giữa hai lĩnh vực tưởng chừng chẳng liên quan: công nghệ vật liệu xây dựng và kỹ thuật đạn đạo.

Khi các quốc gia sở hữu hạ tầng chiến lược dưới lòng đất với mục tiêu bảo vệ trước tấn công quân sự, việc phát triển các loại bom xuyên phá đã trở thành một phần trọng yếu trong chiến lược phòng vệ và răn đe.

Tuy nhiên, chính công nghệ bê tông hiện đại đang đặt ra một bài toán lớn chưa từng có: liệu vũ khí mạnh đến đâu mới đủ để xuyên thủng lớp vỏ bảo vệ tối tân này?

Bom phá boongke: “Mũi đục thép” của thế kỷ 21

Bom phá boongke là tên gọi chung của loại vũ khí được thiết kế đặc biệt nhằm xuyên qua các lớp đất đá và bê tông dày để tấn công vào các công trình ẩn sâu dưới lòng đất.

Không giống như bom thông thường, các loại bom này có vỏ ngoài làm bằng thép siêu cứng, phần đầu thuôn nhọn nhằm tối ưu hóa áp lực va chạm, cùng khối lượng lớn để tạo ra lực xuyên phá cực mạnh.

Một trong những đại diện tiêu biểu cho dòng vũ khí này là Massive Ordnance Penetrator (MOP), quả bom nặng tới 13.600 kg hiện chỉ có thể được triển khai từ máy bay ném bom chiến lược B-2 của Mỹ.

MOP được thiết kế để xuyên thủng các lớp đất đá và bê tông dày hàng chục mét trước khi phát nổ. Vỏ bom được chế tạo từ hợp kim thép đặc biệt (Eglin Steel hoặc USAF‑96) giúp duy trì cấu trúc khi va chạm ở tốc độ cao, trong khi lõi chứa khoảng 2.400 kg chất nổ hiệu năng cao như AFX‑757.

Được dẫn đường bằng hệ thống định vị GPS/INS chính xác cao và sử dụng ngòi nổ thông minh có thể kích hoạt theo độ sâu, MOP có khả năng tấn công chính xác vào các cơ sở ngầm được bảo vệ nghiêm ngặt như cơ sở hạt nhân hoặc trung tâm chỉ huy chiến lược.

Với khả năng xuyên qua hàng chục mét đất đá hoặc lớp bê tông cốt thép, MOP và các loại bom phá boongke khác được xem là giải pháp cuối cùng cho các mục tiêu kiên cố. Nhưng các chuyên gia vật liệu lại cho rằng, những mục tiêu ngày nay không còn dễ bị khuất phục như trước.

TS Gregory Vartanov, một chuyên gia quân sự, cảnh báo: “Giờ đây, ngay cả MOP cũng không thể xuyên thủng các boongke hiện đại".

Đột phá vật liệu phòng thủ "thách thức" các cuộc tấn công

Trong một vụ việc được ghi nhận vào cuối những năm 2000, một quả bom phá boongke khi rơi trúng cơ sở ngầm ở Iran, đã thực sự không phát nổ, mà bị mắc kẹt trong lớp bê tông. Nó dừng lại bất ngờ như thể chạm phải một tấm khiên vô hình.

Nguyên nhân nằm ở UHPC (viết tắt của Ultra-High Performance Concrete), hay "bê tông hiệu suất cực cao". Đây là một bước đột phá trong công nghệ xây dựng, đặc biệt trong lĩnh vực bảo vệ công trình ngầm khỏi các vụ nổ và lực xuyên phá.

Theo các chuyên gia, nếu như bê tông truyền thống có cường độ chịu nén vào khoảng 5.000 psi, thì UHPC có thể vượt ngưỡng 40.000 psi nhờ cấu trúc hạt siêu mịn và hệ thống gia cố bằng các vi sợi thép hoặc polymer.

Điều đặc biệt là UHPC không chỉ cứng mà còn dẻo dai hơn bê tông thường. Các vi sợi hoạt động như một mạng lưới chống nứt, ngăn không cho các vết rạn phát triển thành vết nứt lớn làm suy yếu cấu trúc.

Theo TS Stephanie Barnett từ Đại học Portsmouth, thay vì vỡ vụn dưới tác động mạnh, UHPC tạo ra những vết nứt mảnh và kiểm soát được, từ đó hấp thụ và phân tán năng lượng va chạm.

Điều này đồng nghĩa với việc dù quả bom có đủ lực xuyên thủng lớp bê tông, nhưng năng lượng còn lại sau va chạm là không đủ để phá hủy kết cấu bên trong. Và nếu phần vỏ bom bị hư hại trước khi kíp nổ kích hoạt, nó có thể bị vô hiệu hoàn toàn.

Trong các cuộc thử nghiệm, UHPC tỏ ra hiệu quả đến mức đáng kinh ngạc khi có thể khiến các đầu đạn xuyên phá bị bật ngược ra hoặc không đủ lực để kích nổ, biến chúng thành "khối sắt vô dụng".

Chưa dừng lại ở đó, một thế hệ vật liệu mới cũng ra đời với mục tiêu tương tự, có tên gọi FGCC (Functionally Graded Cementitious Composites-vật liệu xi măng phân bậc chức năng). Đây là loại bê tông phân lớp chức năng, trong đó mỗi lớp có một nhiệm vụ riêng, từ chống va đập ban đầu đến hấp thụ năng lượng và giữ vững cấu trúc.

Một cấu trúc FGCC điển hình có lớp ngoài cùng làm từ UHPC với đặc tính siêu cứng, nhằm phá hủy đầu đạn, lớp giữa dày và có khả năng đàn hồi cao giúp tiêu hao động năng, còn lớp trong cùng gia cố bằng sợi thép giúp ngăn chặn các mảnh vỡ bay vào khu vực được bảo vệ.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí chuyên ngành vật liệu xi măng của Trung Quốc năm 2021 cho thấy FGCC có khả năng giảm đến 70% độ sâu xuyên phá và hạn chế nghiêm trọng diện tích tổn hại so với UHPC đơn lớp.

Thiết kế phân tầng này trên thực tế đã lấy cảm hứng từ lớp vỏ sinh học có sẵn trong tự nhiên, như mai rùa, vỏ trai... Đặc điểm chung của các lớp bảo vệ là có độ cứng và độ mềm khác nhau, qua đó kết hợp để đẩy lùi lực tấn công từ bên ngoài.

TS Phil Purnell, chuyên gia về bê tông tại Đại học Leeds, cho biết kỹ thuật phân lớp không chỉ giúp hấp thụ tốt hơn năng lượng va chạm mà còn làm chậm đáng kể sự lan truyền nứt gãy, yếu tố then chốt trong việc duy trì tính toàn vẹn của công trình.

Khoa học vật liệu: "Đấu trường thầm lặng" của thế kỷ 21

Lịch sử hiện đại từng chứng kiến nhiều lần vật liệu phòng thủ bị đặt trước các thách thức từ công nghệ quân sự. Trong chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, các boongke chỉ huy dưới lòng đất của Iraq từng được đánh giá là bất khả xâm phạm vì lớp bê tông cốt thép dày.

Khi các loại bom 2.000 pound (tương đương 907 kg) tỏ ra bất lực, Mỹ đã buộc phải chế tạo một loại bom mới chỉ trong vòng 6 tuần, sử dụng nòng pháo cũ làm thân vỏ và đã thành công xuyên thủng tới hơn 6 mét bê tông trong thử nghiệm thực địa.

Tuy nhiên, với sự ra đời của UHPC và FGCC, tình thế đã đảo chiều. Những gì từng là đỉnh cao của xuyên phá giờ đây có thể trở nên vô hiệu nếu không có những cải tiến vượt bậc về vũ khí hoặc chiến thuật.

Khi kích thước và khối lượng bom đã gần chạm ngưỡng tối đa mà máy bay có thể mang, nhiều chuyên gia tin rằng chiến tranh ngầm sẽ không còn là câu chuyện của những quả bom khổng lồ.

Thay vào đó, chiến thuật nhắm vào các điểm yếu như cửa ra vào, hệ thống thông tin, thông gió... sẽ trở thành ưu tiên mới. Giới quân sự cũng hướng đến các loại vũ khí siêu thanh có tốc độ vượt quá Mach 5, mang đầu xuyên vonfram không nổ, với mục tiêu xuyên qua nhiều lớp vật liệu như một "viên đạn xuyên giáp".

TS Justin Bronk từ Viện RUSI (Anh) nhận định rằng trong nhiều trường hợp, chỉ cần cắt đứt liên lạc hoặc vô hiệu hóa khả năng vận hành của một boongke đã là đủ để đạt được mục tiêu chiến lược, ngay cả khi cấu trúc vật lý của nó vẫn còn nguyên vẹn.

Rõ ràng, cuộc đua giữa công nghệ vũ khí và vật liệu phòng thủ không chỉ dừng lại ở việc công phá và bảo vệ, mà còn là biểu tượng của tiến bộ khoa học hiện đại.

Tại đó, chiến tuyến không chỉ nằm trên mặt đất hay bầu trời, mà còn ở những phòng thí nghiệm nghiên cứu vật liệu, nơi từng hạt xi măng hay sợi thép đều có thể góp phần quyết định cục diện chiến tranh trong tương lai.