Alla fine degli anni 2000, circolarono voci su un bunker in Iran colpito da una bomba bunker-buster (bomba anti-bunker a guida laser progettata per penetrare in profondità nel sottosuolo, come nella roccia o nel cemento, prima di esplodere). La bomba non era riuscita a penetrare – era rimasta incastrata – nella superficie del bunker, presumibilmente fino a quando gli occupanti non chiamarono una squadra di smantellamento.
La bomba invece di sfondare il cemento, era stata inaspettatamente fermata. Il motivo non era difficile da intuire, l’Iran era leader nella nuova tecnologia del calcestruzzo ad altissime prestazioni, o UHPC.
Stephanie Barnett dell’Università di Portsmouth, nel Regno Unito, è impegnata nello sviluppo di calcestruzzo fibrorinforzato più resistente per proteggere gli edifici civili dagli attacchi terroristici, spingendo il limite di una protezione sempre migliore. Il pubblico è entusiasta, occasionalmente sente risposte meno positive da parte del personale militare che partecipa alle sue presentazioni. Ha detto:
«Un ufficiale mi ha riferito che se facciamo questo materiale più resistente alle esplosioni e agli impatti, loro devono pensare a come attraversarlo».
Il miglioramento del calcestruzzo costringe i demolitori di bunker ad alzare il tiro. Israele (da tempo è interessato all’Iran come potenziale bersaglio), nel 2005 aveva richiesto agli Stati Uniti nuove e più potenti armi anti-bunker, armi fornite nel 2009. La GBU-28 è una bomba da 2.268 kg con un potere di penetrazione circa quattro volte superiore alla GBU-31v3 da 907 kg fornita in precedenza all’aviazione israeliana.
Ora, Israele sta alzando nuovamente il tiro con una richiesta per la nuova bomba GBU-72 “Advanced 5K Penetrator” dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF), non è ancora in servizio, è stata testata per la prima volta solo lo scorso ottobre, come la GBU-28, è una bomba da 2.268 kg, ma con un miglioramento significativo rispetto all’arma precedente, anche se l’Aeronautica non ha fornito dettagli.
Lo sviluppo della GBU-72 e l’urgente desiderio di Israele di averla potrebbero essere segnali che nella tranquilla corsa agli armamenti tra cemento e bombe, il cemento sta vincendo.
Nozioni di base sulla bomba anti-bunker
L’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF) ha introdotto la prima bomba anti-bunker moderna nel 1985. Le bombe per uso generale hanno un sottile involucro d’acciaio riempito di esplosivo; la bomba anti-bunker ha un profilo più appuntito, con un involucro più spesso e meno esplosivo, questo design concentra tutto il peso su un’area più piccola, rendendola un rompighiaccio piuttosto che un martello, in modo che la bomba possa sfondare il cemento o scavare nella terra per colpire obiettivi in profondità.
Le bombe anti-bunker a differenza delle bombe generiche degli anni ’90, hanno dovuto subire una serie di aggiornamenti: all’inizio degli anni 2000 l’Air Force in collaborazione con lo specialista dell’acciaio Ellwood National Forge Company, ha persino sviluppato un tipo speciale di acciaio per questo scopo, noto come Eglin Steel.
Eglin Steel è un acciaio a basso contenuto di carbonio e nichel con tracce di tungsteno, cromo, manganese, silicio e altri elementi, ognuno dei quali contribuisce all’insieme con le proprie caratteristiche. Eglin Steel è il gold standard per le munizioni da bunker, anche se negli ultimi anni è stato integrato dal nuovo acciaio USAF-96, che vanta prestazioni simili ma è più facile da produrre e lavorare.
Gli scienziati dei materiali distinguono tra le due qualità di tenacità e durezza, ed è il loro equilibrio che determina la corsa agli armamenti tra armi e armature, per esempio, quando un proiettile di piombo morbido colpisce un giubbotto di Kevlar, il proiettile si accartoccia e si deforma, perdendo energia perché manca di durezza, però se al proiettile viene applicato un rivestimento in acciaio duro, il Kevlar cede.
La soluzione è quella di rendere le armature più dure, aggiungendo piastre di ceramica ultra-dura fatte di materiali come il carburo di boro, queste sono così dure che i proiettili con rivestimento in acciaio si rompono all’impatto. Ciò ha portato a speciali proiettili perforanti con punte di tungsteno duro, quando colpiscono una lastra di ceramica, la lastra si rompe in un processo noto come frattura fragile.
La corsa agli armamenti per i bunker è simile, ma mentre gli attaccanti hanno il vantaggio dell’acciaio, la difesa si basa sul cemento, che parte con uno svantaggio intrinseco.
Phil Purnell, esperto di tecnologia del calcestruzzo presso l’Università di Leeds, ha affermato:
«Il calcestruzzo è intrinsecamente fragile. È bravo a essere schiacciato, non a essere allungato. Il punto debole è la capacità di trazione e la tenacità, sebbene alcuni calcestruzzi moderni siano più resistenti dell’alluminio, la loro fragilità è il loro tallone d’Achille e cedono con le crepe».
La situazione tuttavia è cambiata con l’avvento del tipo di calcestruzzo ad altissime prestazioni noto come UHPC. In precedenza, una resistenza allo snervamento di 2.268 kg per pollice quadrato (psi) era sufficiente per classificare il calcestruzzo come “ad alta resistenza”, con i migliori che arrivavano a 10.000 psi. Il nuovo UHPC può resistere a 40.000 psi o più.
La maggiore resistenza si ottiene trasformando il calcestruzzo in un materiale composito con l’aggiunta di acciaio o altre fibre, queste fibre tengono insieme il calcestruzzo e impediscono alle crepe di diffondersi, annullando la fragilità.
Stephanie Barnett ha detto:
«In un pannello di calcestruzzo, invece di avere poche crepe di grandi dimensioni, si ottengono molte crepe più piccole. Le fibre conferiscono maggiore energia di frattura».
L’energia di frattura è definita come la quantità di energia necessaria per aprire un materiale. Il calcestruzzo assorbe l’energia cinetica di un proiettile mentre si frattura, rallentandolo e impedendogli di penetrare. I ricercatori naturalmente hanno sperimentato la miscela ottimale di fibre per l’UHPC. Più fibre sono meglio è, ma c’è un limite.
Phil Purnell spiega:
«Il problema è che se si inserisce più dell’1% di fibre d’acciaio, queste iniziano ad agglomerarsi. Il trucco intelligente è come mescolare più dell’1% di fibre nel calcestruzzo».
L’urgente bisogno dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF) di una bomba anti-bunker
L’intelligence americana nel gennaio 1991 quando gli Stati Uniti stavano conducendo l’operazione in Kuwait, scoprì qualcosa di allarmante. Gli iracheni avevano costruito una serie di nuovi bunker di comando intorno a Baghdad, in profondità e protetti da diversi metri di cemento armato, che si stimava fossero invulnerabili alle bombe anti-bunker da 907 kg dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF), per questo fu lanciato un programma d’emergenza per costruire una nuova bomba da 2.268 kg. L’USAF chiese proposte il 18 gennaio, i lavori iniziarono immediatamente presso l’Air Force Research Laboratory Munitions Directorate della Eglin Air Force Base, in Florida. Effettivamente non c’era tempo per fabbricare ex novo gli involucri della bomba, quindi vennero utilizzati barili di obice da 20 centimetri in eccedenza come base del corpo della bomba, riempiti a mano di esplosivo e con l’aggiunta di una nuova sezione del cono nasale. I primi prototipi furono consegnati all’USAF meno di un mese dopo; in un test con slitta a razzo, la nuova arma penetrò oltre 6 metri di cemento.
Il 27 febbraio due bombe operative furono sganciate da un aereo F-111F, sei secondo dopo l’impatto con uno dei nuovi bunker iracheni, il fumo fuoriuscì dall’ingresso, mostrando che il bunker era stato violato e distrutto.
Esistono bunker davvero invulnerabili?
L’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF) vincerà così facilmente il prossimo round di distruzione di bunker? L’USAF nel 2012 ha lanciato un progetto per valutare la sfida rappresentata dai bunker realizzati in UHPC, per il processo di sperimentazione ha sviluppato una propria versione UHPC, opportunamente nota come calcestruzzo ad alta resistenza di Eglin.
I risultati dello studio dell’USAF sono riservati, ma uno studio cinese open-source ha confrontato il normale calcestruzzo ad alta resistenza con l’UHPC rinforzato con fibre. I proiettili si sono schiantati attraverso i bersagli in cemento armato, ma gli obiettivi UHPC sono sopravvissuti, solo lievi crepe con i proiettili rimasti “incastonati” o “rimbalzati” dai bersagli.
L’Air Force era già preoccupata che anche le sue bombe da 2.268 kg non fossero efficaci, nel 2011 ha ricevuto il Massive Ordnance Penetrator (MOP), una bomba colossale da 14.000 kg, questa bomba era ancora più grande della celebre Massive Ordnance Air Blast (MOAB, o “madre di tutte le bombe”) da 9.525 kg, per distruggere i bunker più profondi e difficili con la pura energia cinetica. La MOP è la bomba più grande che si possa far volare – solo il bombardiere strategico B-2 Spirit ne ha la capacità – quindi armi più piccole da 907 kg e 2.268 kg dovranno comunque fare la maggior parte del lavoro contro obiettivi minori.
L’Air Force dopo lo studio ha aggiornato la MOP, poi ha nuovamente aggiornato, nel 2018 era al suo quarto aggiornamento. Aggiornamenti simili sono stati fatti per le armi più piccole.
Il problema è che anche la bomba più grande possibile, realizzata con il materiale più resistente disponibile, potrebbe non essere più in grado di svolgere il suo lavoro di distruzione. Gregory Vartanov, della Advanced Materials Development Corp di Toronto, sostiene che l’UHPC di alta qualità è semplicemente troppo forte per le bombe realizzate con gli acciai esistenti, in un articolo del febbraio 2021 sulla rivista Aerospace & Defense Technology, basando la sua affermazione su formule di penetrazione open-source, ha scritto:
«I penetratori con involucri monolitici realizzati con materiali come l’acciaio Eglin non possono penetrare bunker realizzati in UHPC».
L’UHPC potenzialmente è ancora più resistente, una migliore protezione è già stata testata in laboratorio.
Il calcestruzzo diventa ancora più forte
Il recente lavoro proveniente dalla Cina descrive il Functionally Graded Cementitious Composite, o FGCC, realizzato stratificando diversi tipi di calcestruzzo ad alte prestazioni con proprietà differenti. Il sottile strato esterno è costituito da UHPC rinforzato con aggregati extra-duri; sotto di esso si trova uno strato spesso di UHPC rinforzato con fibre ibride, ottimizzato per resistere alla fessurazione. Infine, c’è uno strato di UHPC rinforzato con fibre d’acciaio.
Phil Purnell ha detto:
«Ogni strato ha un effetto diverso, c’è lo strato esterno duro che danneggia il proiettile, poi c’è lo strato spesso con la massa che assorbe l’energia e infine c’è lo strato interno che cattura i frammenti, questo strato interno, anti-sfondamento, assicura che se il calcestruzzo si rompe, nessun frammento (o “spalling”) possa penetrare nel bunker».
La ricerca cinese pubblicata lo scorso giugno riporta che il FGCC ha resistito alla penetrazione e all’esplosione molto meglio dell’UHPC: «La profondità di penetrazione, l’area del cratere e il danno da penetrazione sono stati notevolmente ridotti dagli effetti sinergici delle fibre ad alta resistenza e degli aggregati grossi».
Stephanie Barnett ha affermato di aver lavorato su un concetto simile e che questa tecnica di stratificazione di materiali con proprietà diverse potrebbe essere più efficace che qualsiasi singolo materiale.
L’ultima ricerca segue almeno quattro anni di studi cinesi sul calcestruzzo stratificato, con particolare attenzione all’assorbimento degli impatti e delle esplosioni. Aspettatevi che i nuovi bunker siano una bella gatta da pelare.
Modi più veloci e più intelligenti per distruggere i bunker
Le possibilità di rendere le bombe anti-bunker più grandi e più distruttive sono limitate, ma esistono altri metodi. La corsa agli armamenti potrebbe non continuare sulla stessa strada, ma prendere una direzione diversa.
Justin Bronk ricercatore senior per la potenza aerea e la tecnologia militare presso il Royal United Services Institute (RUSI), ha affermato:
«Le armi ipersoniche offrono una nuova modalità di attacco potenziale contro i bunker protetti. Le armi ipersoniche sono missili che attraversano l’atmosfera a velocità superiori a Mach 5. Equipaggiati con penetratori di tungsteno, potrebbero agire come “Barre di Dio”, perforando il cemento stratificato come un proiettile perforante, queste armi senza testata esplosiva, provocano danni con la sola energia cinetica».
Justin Bronk sottolinea che non è sempre necessario distruggere un bunker. È possibile danneggiare gli ingressi, eliminare le antenne e interrompere le comunicazioni con un bunker di comando con colpi nei punti giusti, dal punto di vista militare, potrebbe anche trattarsi di un cratere, sebbene gli occupanti siano incolumi.
L’Aeronautica Militare degli Stati Uniti (USAF), comprensibilmente non parlerà delle sue attuali capacità di distruggere i bunker o di come si pongono nei confronti di potenziali obiettivi in Iran, Cina o altrove. E la maggior parte del lavoro militare sul cemento ad alta resistenza è altrettanto riservato.
Le forze armate statunitensi si affidano ampiamente alla potenza aerea per tenere sotto controllo gli obiettivi a rischio. Gli avversari possono cercare di nascondere i loro quartieri generali o le loro strutture nucleari nel sottosuolo, ma le bombe anti-bunker non offrono loro alcun rifugio.
Miglioramenti incrementali nel campo prosaico della tecnologia del cemento potrebbero avere implicazioni strategiche di vasta portata se riuscissero a limitare la potenza aerea.