Giải mã siêu tên lửa Tomahawk thế hệ mới của Mỹ

Các tên lửa Tomahawk có thể phóng từ tàu ngầm, chiến hạm trên biển hoặc máy bay, có khả năng công phá toàn diện hệ thống phòng không của địch. Có ít nhất hơn 100 lính bị thiệt mạng bởi loại vũ khí này trong cuộc chiến Libya năm 2011.

Về cơ bản, thiết kế này có phần tương tự với hệ thống tên lửa Gulf War-Tomahawk được sử dụng trong nhiều thập kỉ trước đây, và có phần được nâng cấp, tiên tiến, hiện đại hơn. Những nâng cấp này cải thiện đáng kể sức mạnh của Tomahawk, với sức công phá đặc thù được gọi là extreme mixology tạo nên vụ nổ dựa trên tương tác giữa nhiên liệu- không khí.

Các chất nổ thông thường như TNT không yêu cầu bắt buộc phải có khí oxy. Các phân tử lớn chỉ đơn giản tách rời nhau và giải phóng lượng lớn năng lượng trong quá trình nổ. Ngược lại, một vụ nổ nhiên liệu- không khí là một quá trình đốt cháy oxy trong không khí bởi nhiên liệu, với tốc độ cực nhanh, và hỗn hợp nhiên liệu-khí này có một tỉ lệ đặc biệt tạo nên sức công phá lớn.

Sự bốc hơi

“11 năm trước, tôi đã từng được trải nghiệm uy lực của loại bom nhiên liệu-khí này. Chúng tôi đã bị đánh thức lúc 6:02 sáng chủ nhật bởi tiếng ngói vỡ, cảm giác như một thứ gì đó rất lớn va chạm vào ngôi nhà của chúng tôi. Và sau đó chúng tôi đã biết được nguyên nhân của chấn động đó trên bản tin. Xảy ra vụ nổ tại một nhà ga chứa dầu tại Buncefield, cách đó hơn 20 dặm. Cú sốc đánh thức chúng tôi là một vụ động đất 2.4 độ Richter và lan xa đến tận Vương Quốc Bỉ. Rất may mắn là không có ai thiệt mạng, mặc dù có một số người bị thương.” – một nhân chứng kể lại.

Những vụ nổ nhiên liệu không quá hiếm khi xảy ra, nhưng vụ nổ tại Buncefield tạo ra một chấn động cực mạnh, mạnh hơn nhiều so với dự đoán của các chuyên gia. Đó là bởi vì 1 cách nào đó, số nhiên liệu này được trộn lẫn với khí.

Sự cố này khiến cho các nhà điều tra rất đau đầu trong thời điểm đó, 60.000 lít dầu không thể tạo ra một vụ nổ lớn đến vậy. Thông thường không khí sẽ bị đốt ngay sau khi vụ nổ xảy ra và tạo ra tiếng nổ mạnh, nhưng với trường hợp ở Buncefield thì chúng tạo ra một làn sóng áp lực rất lớn, có thể khiến cho một chiếc xe ô tô bị cán phẳng.

Cuối cùng họ đã điều tra ra yếu tố then chốt tạo ra vụ nổ này là các đám mây hơi cùng không khí từ đường khí thải, khi gặp vụ nổ chúng tăng tốc lên tốc độ cao, nhanh chóng bị đốt cháy và tạo ra áp lực lớn hơn nhiều so với bản thân vụ nổ.

Tên lửa Tomahawk sử dụng tua-bin chạy bằng nhiên liệu JP-10. So với nhiên liệu hàng không bình thường JP-5 hay Jet-A, sản xuất khoảng 125 000 BTU mỗi gallon, JP-10 đẩy con số này lên thêm 10%. Chúng có giá thành 25$ cho mỗi gallon (khoảng 3,78l).

Tomahawk Block III được nạp vào hơn 453kg JP-10, tầm bắn của loại tên lửa này là 1280km. Vì vậy, nếu có mục tiêu chỉ tầm 640km, tên lửa sẽ thừa ra khoảng 226kg nhiên liệu để gây nổ. Điều ngày có nghĩa là nó sẽ biến tất cả nhiên liệu dư thành một đám mây hơi và hòa với không khí phát nổ.

Nhiên liệu – khí, cầu lửa

Vũ khí Thermobaric của Mỹ dựa trên nhiên liệu rắn dạng bột, còn vũ khí nổ dạng lỏng vẫn có quá nhiều thách thức với các nhà khoa học.

Trước đây tại phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos và các đồng nghiệp của ông tại cơ quan Nghiên cứu vật liệu và Kỹ thuật có trụ sở tại Atchison, Kansas, theo một hợp đồng với không quân Mỹ, họ đã phát triển một hệ thống sẽ làm nổ bình nhiên liệu trước để tạo ra một đám hơi và đốt cháy nó, biến nó thành một quả cầu lửa.

Đây là một thách thức mới, hỗn hợp nhiên liệu-khí này cần có một tỉ lệ chính xác. Các con số cần tính toán thật cẩn thận đòi hỏi một máy tính với một công nghệ gọi là ALE3D. Phần mềm này mô phỏng các phản ứng tốc độ cao phức tạp nhất trên không gian 3 chiều.

Vấn đề này không được đưa ra thảo luận một cách trực tiếp, trong các thử nghiệm họ đã tạo ra một đám mây nhiên liệu JP-10 đốt cháy trong 30 phần nghìn giây. Trong giai đoạn tiếp theo, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng kết quả trước đó để cải thiện tốc độ đốt cháy.

Nếu nghiên cứu của họ thành công, họ có thể cho ra một thế hệ tên lửa mạnh hơn. Chúng sẽ không mang đầu đạn hạt nhân nhưng phạm vi phá hủy sẽ lớn hơn gấp nhiều lần chỉ đơn giản với một bình nhiên liệu kép.