ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА | Энциклопедия Кругосвет
ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА – это вещества или их смеси, способные под влиянием внешнего воздействия (нагревание, удар, трение, взрыв другого вещества) очень быстро разлагаться с выделением газов и большого количества теплоты.
Взрывчатые смеси существовали задолго до появления на Земле человека. Небольшой (1–2 см в длину) оранжево-синий жук-бомбардир Branchynus explodans защищается от нападений весьма остроумным способом. В небольшом мешке в его теле накапливается концентрированный раствор пероксида водорода. В нужный момент этот раствор быстро смешивается с ферментом каталазой. Протекающую при этом реакцию наблюдал каждый, кто обрабатывал порезанный палец аптечным 3%-ным раствором перекиси: раствор буквально вскипает, выделяя пузырьки кислорода. Одновременно смесь нагревается (тепловой эффект реакции 2Н2О2 ® 2Н2О + О2 составляет 190 кДж/моль). У жука одновременно с этой идет еще одна реакция, катализируемая ферментом пероксидазой: окисление гидрохинона пероксидом водорода до бензохинона (тепловой эффект этой реакции – более 200 кДж/моль). Выделяющегося тепла достаточно, чтобы нагреть раствор до 100° С и даже частично испарить его. Реакция у жука идет настолько быстро, что едкая смесь, разогретая до высокой температуры, выстреливается с громким звуком во врага. Если струя, масса которой всего полграмма, попадет на кожу человека, она вызовет небольшой ожог.
«Изобретенный» жуком принцип типичен для взрывчатых веществ химической природы, в которых энергия выделяется за счет образования прочных химических связей. В ядерном оружии энергия выделяется за счет деления или слияния атомных ядер. Взрыв – это очень быстрое выделение энергии в ограниченном объеме. В этом случае происходит мгновенный нагрев и расширение воздуха, начинает распространяться ударная волна, приводящая к большим разрушениям. Если взорвать динамит (без стальной оболочки) на Луне, где нет воздуха, разрушительные последствия будут неизмеримо меньше, чем на Земле. О необходимости же для взрыва очень быстрого выделения энергии свидетельствует такой факт. Хорошо известно, что смесь водорода с хлором взрывается, если ее выставить на прямой солнечный свет или если поднести к колбе горящий магний – об этом написано даже в школьных учебниках, но если свет будет не таким ярким, реакция пройдет совершенно спокойно, в ней выделится та же энергия, но не за сотую долю секунды, а за несколько часов и в результате теплота просто рассеется в окружающем воздухе.
При протекании любой экзотермической реакции выделяющаяся тепловая энергия нагревает не только окружающую среду, но и сами реагенты. Это приводит к увеличению скорости реакции, что, в свою очередь, ускоряет выделение тепла и это еще больше повышает температуру. Если отвод теплоты в окружающее пространство не будет успевать за ее выделением, то в результате реакция может, как говорят химики, «пойти вразнос» – смесь вскипит и выплеснется из реакционного сосуда или даже взорвется, если выделяющиеся газы и пары не найдут быстрого выхода из сосуда. Это – так называемый тепловой взрыв. Поэтому при проведении экзотермических реакций химики тщательно следят за температурой, понижая ее в случае необходимости добавлением в колбу кусочков льда или помещая сосуд в охлаждающую смесь. Особенно важно уметь рассчитывать скорость тепловыделения и теплоотвода для промышленных реакторов.
Очень быстро выделяется энергии в случае детонации. Это слово (оно происходит от латинского detonare – прогреметь) означает химическое превращение взрывчатого вещества, которое сопровождается выделением энергии и распространением волны по веществу со сверхзвуковой скоростью. Химическая реакция возбуждается интенсивной ударной волной, образующей передний фронт детонационной волны. Давление во фронте ударной волны составляет десятки тысяч мегапаскалей (сотни тысяч атмосфер), чем и объясняется огромное разрушающее действие подобных процессов. Энергия, выделяемая в зоне химической реакции, непрерывно поддерживает высокое давление в ударной волне. Детонация возникает во многих соединениях и их смесях. Например, тетранитрометан C(NO 2)4 – тяжелая бесцветная жидкость с резким запахом – перегоняется без взрыва, однако смеси его со многими органическими соединениями детонируют с огромной силой. Так, во время лекции в одном из Германских вузов в 1919 году погибло много студентов из-за взрыва горелки, с помощью которой демонстрировалось горение смеси тетранитрометана с толуолом. Оказалось, что лаборант, готовя смесь, перепутал массовые и объемные доли компонентов и при плотностях реагентов 1,64 и 0,87 г/см3 это вызвало почти двукратное изменение состава смеси, что и привело к трагедии.
Какие же вещества способны взрываться? Прежде всего это так называемые эндотермические соединения, то есть соединения, образование которых из простых веществ сопровождается не выделением, а поглощением энергии. К таким веществам относятся, в частности, ацетилен, озон, оксиды хлора, пероксиды
Со взрывом разлагаются ацетилениды тяжелых металлов – серебра, меди. Очень опасен по той же причине и чистый озон, при распаде 1 моль которого выделяется 142 кДж энергии. Однако многие потенциально нестабильные соединения на практике могут оказаться довольно устойчивыми. Пример – этилен, причина стабильности которого – очень малая скорость разложения на простые вещества.
Исторически первым взрывчатым веществом, изобретенным людьми, был черный (он же дымный) порох – смесь тонко растертых серы, древесного угля и нитрата калия – калийной селитры (натриевая не годится, так как она гигроскопична, то есть отсыревает на воздухе). Это изобретение за прошедшие века унесло миллионы человеческих жизней. Однако изобрели порох, оказывается, для других целей: древние китайцы более двух тысячелетий назад с помощью пороха устраивали фейерверки. Состав китайского пороха позволял ему гореть, но не взрываться.
Древние греки и римляне не имели селитры, поэтому и пороха у них быть не могло. Приблизительно в 5 в. селитра попала из Индии и Китая в Византию – столицу греческой империи. В Византии открыли, что смесь селитря с горючими веществами горит очень интенсивно и потушить ее невозможно. Почему так происходит, стало известно намного позже – таким смесям не нужен для горения воздух: селитра сама является источником кислорода). Содержащие селитру горючие смеси под названием «греческий огонь» стали использоваться в военном деле. С их помощью в 670 и 718 были сожжены корабли арабского флота, осаждавшего Константинополь. В 10 в. Византия отразила с помощью греческого огня нашествие болгар.
Прошли столетия, и в средневековой Европе порох изобрели заново. Произошло это в 13 в. И кто был изобретателем, неизвестно. По одной из легенд, монах из Фрайбурга Бертольд Шварц растирал в тяжелой металлической ступке смесь серы, древесного угля и селитры. Случайно в ступку упал железный шар. Раздался ужасный грохот, из ступки повалил едкий дым, а в потолке образовалась дыра – ее пробил шар, вылетевший с огромной скоростью из ступки. Стало понятным, какая огромная сила таится в черном порошке (само слово «порох» произошло от древнерусского «прах» – пыль, порошок). В 1242 порох описал английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон. Порох стали использовать в военном деле. В 1300 была отлита первая пушка, вскоре появились и первые ружья. Первый пороховой завод в Европе был построен в Баварии в 1340. В 14 в. огнестрельное оружие начали применять и на Руси: с его помощью москвичи в 1382 обороняли свой город от войск татарского хана Тохтамыша.
Изобретение пороха оказало огромное влияние на мировую историю. С помощью огнестрельного оружия были завоеваны моря и континенты, разрушены цивилизации, уничтожены или покорены целые народы. Но были у открытия пороха и положительные моменты. Облегчилась охота на диких зверей. В 1627 в Банска-Штьявице на территории современной Словакии порох впервые использовали в горном деле – для разрушения породы в шахте. Благодаря пороху появилась специальная наука о расчете движения ядер – баллистика. Стали совершенствоваться методы литья металлов для пушек, изобретались и испытывались новые прочные сплавы. Разрабатывались также новые способы получения пороха – и прежде всего селитры
Во всем мире росло число пороховых заводов. На них изготовляли многие сорта черного пороха – для мин, пушек, ружей, в том числе и охотничьих. Исследования показали, что порох обладает способностью очень быстро сгорать. Горение наиболее распространенного порохового состава приблизительно описывается уравнением 2KNO
В любом случае при горении пороха выделяется большое количество газов. Если порох насыпать на землю и поджечь, он не взорвется, а просто быстро сгорит, но если он горит в замкнутом пространстве, например, в патроне ружья, то выделяющиеся газы с силой выталкивают пулю из патрона, и она с большой скоростью вылетает из дула. В 1893 на всемирной выставке в Чикаго немецкий промышленник Крупп показал орудие, которое заряжалось 115 кг черного пороха, его снаряд массой 115 кг в течение 71 секунды пролетал более 20 км, достигая в высшей точке высоты 6,5 км
Частички твердых веществ, образующиеся при горении черного пороха, создают черный дым, поля сражений иногда так окутывало дымом, что он застилал солнечный свет (в романе Война и мир описано, как дым затруднял командирам управлять ходом сражений). Твердые частички, образующиеся при горении черного пороха, загрязняют канал огнестрельного оружия, поэтому дуло ружья или пушки нужно было регулярно чистить.
К концу 19 в. черный порох практически исчерпал свои возможности. Химикам было известно множество взрывчатых веществ, но для стрельбы они не годились: их дробящая (бризантная) сила была такова, что ствол разлетелся бы на куски еще до вылета из него снаряда или пули. Таким свойством обладают, например, азид свинца Pb(N3)2, гремучая ртуть Hg(CNO)
В 1884 французский инженер Поль Вьель изобрел новый вид пороха – пироксилиновый. Пироксилин был получен еще в 1846 при нитровании целлюлозы (клетчатки), но долго не могли выработать технологию получения стойкого и безопасного в обращении пороха. Вьель, растворив пироксилин в смеси спирта и эфира, получил тестообразную массу, которая после прессования и сушки дала прекрасный порох. Зажженный на воздухе, он спокойно сгорал, а в патроне или гильзе снаряда взрывался с большой силой от детонатора. По мощности новый порох намного превосходил черный, а при горении не давал дыма, поэтому его назвали бездымным. Этот порох позволил уменьшить калибр (внутренний диаметр) ружей и пистолетов и таким образом повысить не только дальность, но и точность стрельбы. В 1889 появился еще более мощный бездымный порох – нитроглицериновый. Много сделал для усовершенствования бездымного пороха великий русский химик Д.И.Менделеев. Вот что он сам писал об этом:
«Черный дымный порох нашли китайцы и монахи – чуть не случайно, ощупью, механическим смешением, в научной темноте. Бездымный порох открыт при полном свете современных химических познаний. Он составит новую эпоху военного дела не потому, что не дает дыму, глаза застилающего, а потому преимущественно, что при меньшем весе дает возможность сообщать пулям и всяким иным снарядам скорости в 600, 800 и даже 1000 метров в секунду, и в то же время представляет все задатки дальнейшего усовершенствования – при помощи научного исследования невидимых явлений, при его горении совершающихся. Бездымный порох составляет новое звено между могуществом стран и научным их развитием. По этой причине, принадлежа к числу ратников русской науки, я на склоне лет и сил не осмелился отказаться от разбора задач бездымного пороха.»
Созданный Менделеевым порох в 1893 успешно прошел испытания: им стреляли из 12-дюймового орудия, и инспектор морской артиллерии адмирал Макаров поздравил ученого с блестящей победой. С помощью бездымного пороха дальность стрельбы была значительно увеличена. Из огромной пушки «Большая Берта» массой 750 тонн немцы обстреливали Париж с расстояния 128 км. Начальная скорость снаряда составляла 2 км/с, а высшая его точка находилась далеко в стратосфере на высоте 40 км. В течение лета 1918 по Парижу было выпущено свыше 300 снарядов, но, конечно, эта стрельба имела только психологическое значение, так как ни о какой точности говорить не приходилось.
Бездымный порох используют не только в огнестрельном оружии, но и в ракетных двигателях (твердое ракетное топливо). В годы Второй мировой войны наша армия успешно применяла реактивные снаряды на твердом топливе – ими стреляли легендарные гвардейские минометы «катюши».
Похожая судьба была и у продукта нитрования фенола – тринитрофенола (пикриновой кислоты). Он был получен еще в 1771 и использовался в качестве желтого красителя. И только в конце 19 в. его стали использовать для снаряжения гранат, мин, снарядов под названием лиддита. Колоссальная разрушительная сила этого вещества, применявшегося в англо-бурской войне, ярко описана Луи Буссенаром в приключенческом романе Капитан Сорви-Голова. А с 1902 для тех же целей стали использовать более безопасный тринитротолуол (тротил, тол). Тол широко используется при взрывных работах в промышленности в виде литых (или прессованных) шашек, поскольку это вещество можно без опасений плавить, нагревая выше 80° С.
Сильнейшими взрывчатыми свойствами обладает очень опасный в обращении нитроглицерин. В 1866 его удалось «приручить» Альфреду Нобелю, который, смешав нитроглицерин с негорючим материалом, получил динамит. Динамитом пользовались для прорытия туннелей, при многих других горных работах. В первый же год его применение при постройке туннелей в Пруссии позволило сэкономить 12 миллионов золотых марок.
Современные взрывчатые вещества должны удовлетворять многим условиям: безопасность в производстве и обращении, выделение большого объема газов, экономичность. Самая дешевая взрывчатка – смесь нитрата аммония с дизельным топливом, ее производство составляет 80% всех взрывчатых веществ. А какое из них самое мощное? Это зависит от критерия мощности. С одной стороны, важна скорость детонации, т.е. скорость распространения волны. С другой – плотность вещества, т.к. чем она выше, тем больше энергии при прочих равных условиях высвобождается в единице объема. Так, для мощнейших нитросоединений оба параметра за 100 с лишним лет были улучшены на 20–25%, что видно из следующей таблицы:
| Вещество | Скорость детонации, м/с | Плотность, г/см3 |
| Нитроглицерин | 7580 | 1,58 |
| Тринитротолуол | 6930 | 1,63 |
| Гексоген | 8754 | 1,80 |
| Октоген | 9110 | 1,89 |
| Гексанитроизовюрцитан | 9380 | 1,98 |
Гексоген (1,3,5-тринитро-1,3,5-триазациклогексан, циклонит), который в последние годы приобрел печальную известность, с добавками парафина или воска, а также в смеси с другими веществами (тротилом, нитратом аммония, алюминием) начали применять в 1940. Он используется для снаряжения боеприпасов, а также входит в состав аммонитов, применяемых при скальных работах.
Наиболее мощная взрывчатка, производящаяся (с 1955) в промышленном масштабе, – октоген (1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазоциклооктан). Октоген довольно устойчив к нагреву, поэтому его используют при взрывных работах в высокотемпературных условиях, например, в глубоких скважинах. Смесь октогена с тротилом (октол) – компонент твердых ракетных топлив. Абсолютный же рекорд держит синтезированный в США в 1990 гексанитроизовюрцитан. Ударная волна при его взрыве распространяется в 30 раз быстрее звука
Илья Леенсон
www.krugosvet.ru
Самые сильные неядерные взрывы в истории » Военное обозрение
Изобретение человеком пороха навсегда изменило характер ведения боевых действий. Уже в средневековье порох широко использовался не только в артиллерии, но и для подрыва крепостных стен, под которые делались подкопы. При этом оборонявшиеся не сидели сложа руки, они также могли взрывать эти подкопы или рыли контргалереи. Иногда под землей разворачивались настоящие сражения. Эти подземные сражения стали гораздо позднее элементом Первой мировой войны, когда противоборствующие страны увязли в позиционной войне и окопном сидении и вернулись к тактике рытья подкопов и закладки под укрепления противника подземных мин чудовищной мощности.При этом на период Первой мировой войны приходятся два взрыва огромной силы, один из которых был произведен во время Мессинской битвы в июне 1917 года, а второй произошел уже в декабре 1917 года вдали от линии фронта в канадском Галифаксе, практически полностью разрушив этот город. Взрыв в Галифаксе относится к числу сильнейших рукотворных неатомных взрывов, которые были устроены человечеством, и долгое время считался мощнейшим взрывом неядерной эпохи.
Мессинская битва
Мессинская битва, или Мессинская операция, продолжалась с 7 по 14 июня 1917 года и закончилась успешно для английской армии, которой удалось потеснить немецкие войска, улучшив свои позиции. Сражение произошло во Фландрии недалеко от деревни под названием Месен, в ходе него английские войска старались срезать 15-километровый выступ германских войск. Англичане, которые поняли, что обычными атаками оборону немцев им не прорвать, начали подготовку к операции еще в 1915 году, за 15 месяцев до ее начала. За этот временной отрезок они успели проложить более 20 гигантских тоннелей под вторым уровнем грунтовых вод в пласте голубой глины. Данным инженерным работам предшествовала серьезная геодезическая работа и изучение почвы на этом участке фронта.
Все прорытые тоннели англичане минировали, а вынутый грунт тщательно маскировали, чтобы немцы не могли его заметить, особенно при воздушной разведке. Начинались английские подземные галереи примерно в 400 метрах позади их линий обороны. Так как немецкие позиции на этом участке фронта шли по высотам, то тоннели проходили под обороной германских войск на глубине, доходившей до 25-36 метров, а в ряде мест и до 50 метров. Общая протяженность этих подземных коммуникаций составляла более 7300 метров, при этом в конце тоннелей англичане заложили порядка 600 тонн взрывчатки, они использовали аммонит. Все-таки немцам удалось разгадать замысел британских стратегов, однако они ошибочно считали, что тоннели расположены на глубине до 18 метров, поэтому им удалось уничтожить только две минных галереи, еще 22 остались нетронутыми.
Наступлению британских войск на этом участке фронта предшествовала мощная артиллерийская подготовка, которая началась еще 28 мая. А 7 июня с интервалом примерно 30 секунд был осуществлен подрыв 19 минных галерей. В результате этих подрывов первая и вторая линия окопов германцев были разрушены, а на месте укреплений возникли воронки гигантских размеров. Самой большой из воронок считается «кратер одинокого дерева», диаметр которого составлял до 80 метров, а глубина доходила до 27 метров. В результате этих подземных взрывов погибло около 10 тысяч немецких солдат, еще 7200 солдат и 145 офицеров германской армии были взяты в плен, будучи деморализованными и неспособными оказать серьезного сопротивления. Кратеры от тех страшных взрывов сохранились по сей день, многие из них стали искусственными водоемами.
Трагедия в канадском Галифаксе
Фактически взрыв возле населенного пункта Месин был не единичным, это была череда взрывов, приведших к краху передней линии обороны немецких войск. И если в этом случае такие взрывы можно было оправдать военной необходимостью, то в декабре того же года крупнейший взрыв доядерной эпохи потряс мирный портовый город Галифакс. Взорвавшееся у берега транспортное судно «Монблан» было под завязку наполнено взрывчаткой. На его борту находилось около 2300 тонн сухой и жидкой пикриновой кислоты, 200 тонн тротила, 10 тонн пироксилина и 35 тонн бензола в бочках.
Построенный в 1899 году вспомогательный транспорт «Монблан» мог перевозить до 3121 тонны грузов. Судно было построено в Англии, но принадлежало французской судоходной фирме. Взрывчатка была загружена на борт судна 25 ноября 1917 года в порту Нью-Йорка, пунктом назначения корабля была Франция — порт Бордо. Промежуточным пунктом на маршруте транспорта оказался канадский Галифакс, где шло формирование конвоев, отправляемых через Атлантику.
«Монблан» появился на внешнем рейде Галифакса вечером 5 декабря 1917 года. На следующее утро примерно в 7 часов утра судно начало заходить в порт. В это же время из порта выходил пароход «Имо», принадлежащий Норвегии. Когда корабли сблизились, оба капитана начали совершать рискованные маневры, что в итоге привело к тому, что «Имо» протаранил «Монблан» в правый борт. В результате удара несколько бочек, в которых находился бензол, разбились, а их содержимое растеклось по транспорту. Капитан парохода «Имо» дал задний ход и сумел высвободить своей корабль и благополучной уйти. При этом при расцепке двух судов в результате трения металла о металл возник сноп искр, который воспламенил растекшийся по «Монблану» бензол.
Зная о характере груза на корабле, капитан «Монблана» Ле Медек отдал приказ экипажу покинуть судно. Долго уговаривать матросов не пришлось, все члены экипажа благополучно добрались до берега, предоставив смертоносный груз самому себе. В результате горящий транспорт начал дрейфовать в сторону берега, навалившись в итоге на деревянный пирс в Ричмонде, одном из районов Галифакса. О характере груза на борту «Монблана» в этом канадском городе знало считанное количество человек. По этой причине практически все население небольшого городка прильнуло к окнам в надежде лучше рассмотреть редкое зрелище, которое представлял собой горящий корабль. По обе стороны пролива, вокруг которого и раскинулся город, начали собираться зеваки.
Чудовищной силы взрыв в 9 часов 6 минут утра поставил точку в этом «представлении». О силе взрыва свидетельствует тот факт, что 100-килограммовый кусок шпангоута судна позднее был найден в лесу на удалении в 19 километров от эпицентра взрыва, а стоящие в гавани крейсер «Найоб» водоизмещением 11 тысяч тонн и пароход «Курака» выбросило на берег как щепки. В городе Труро, который был расположен в 30 милях от Галифакса, ударной волной выбило стекла. В округе в радиусе 60 миль во всех церквях от взрывной волны самопроизвольно зазвонили колокола.
Согласно данным официальной статистики, в результате взрыва в Галифаксе погибло 1963 человека, без вести пропало порядка 2000 человек. Многие из раненых замерзли в обломках, так как на следующий день температура резко упала, и начался сильный буран. Кто-то просто сгорел заживо, так как по всему городу начались пожары, которые полыхали на протяжении нескольких дней. В трех школах города из 500 учеников в живых остались всего 11. Около 9 тысяч человек были ранены, в том числе 500 лишились зрения, пострадав от разлетевшихся осколков оконных стекол. При этом северная часть города, район Ричмонд, почти полностью была стерта с лица земли в результате этого взрыва. Всего в Галифаксе было полностью разрушено 1600 зданий, еще 12 тысяч были сильно повреждены, крова лишились не менее 25 тысяч человек.
Взрыв на острове Гельголанд
Вторая мировая война подарила миру череду новых мощных взрывов неядерного характера. Большая их часть относилась к гибели линкоров и авианосцев воюющих сторон. Точку в череде этих морских трагедий поставил взрыв японского линкора «Ямато» 7 апреля 1945 года, когда произошла детонация погреба главного калибра, взрыв был эквивалентен 500 тоннам тротила. Не обошлось и без трагедий, подобных той, что произошла в Галифаксе. 17 июля 1944 года в США в портовом городе Порт-Чикаго произошел взрыв при погрузке боеприпасов на борт транспорта. Грибообразное облако поднялось на высоту около трех километров, мощность взрыва составила около 2 кт в тротиловом эквиваленте, что было сопоставимо с портовым взрывом в Галифаксе 6 декабря 1917 года, мощность которого оценивалась в 3 кт.
Однако даже эти взрывы меркли перед тем, который был сотворен руками человека на немецком острове Гельголанд в Северном море. Этот взрыв стал настоящим эхом войны, он навсегда изменил облик острова, но зато не унес ни одной человеческой жизни, так как был запланированным. После поражения Германии во Второй мировой войне, все население острова была эвакуировано, а англичане решили разрушить все оставшиеся здесь укрепления базы подводных лодок Третьего рейха, а также провести сейсмические исследования.
Попутно они решили проблему с утилизацией большого количества боеприпасов, которые остались у них после завершения войны. Взрыв был произведен 18 апреля 1947 года. К этому моменту на остров было свезено 4 тысячи торпедных боеголовок, 9 тысяч глубоководных бомб и 91 тысяча гранат разных калибров, в общей сложности 6700 тонн различной взрывчатки. Подрыв этих боеприпасов, которые готовили несколько недель, сформировал грибовидное облако, поднявшееся в небо на высоту 1800 метров. Взрыв был такой мощности, что его удалось зарегистрировать даже на Сицилии. Взрыв на острове Гельголанд был зарегистрирован в Книге рекордов Гиннеса, как самый мощный неядерный взрыв в истории. Детонация при взрыве высвободила энергию, которая была сопоставима с 1/3 мощности атомной бомбы, которую американцы сбросили на Хиросиму.
Британцы планировали, что в результате взрыва остров будет полностью разрушен, однако он устоял. А вот его форма была изменена навсегда. Вся южная часть острова Гельголанд превратилась в кратер огромных размеров, который и сегодня является привлекательным местом для туристов. После взрыва британцы на протяжении еще нескольких лет использовали остров в качестве полигона для проведения учебных бомбометаний, вернув его Германии в 1950-е годы. Практичные немцы смогли за несколько лет заново отстроить остров, открыв для него новый этап культурно-туристической жизни.
Испытания «Sailor Hat»
К крупнейшим в истории неядерным взрывам относят и серию испытаний в рамках операции ВМС США под кодовым названием «Sailor Hat» (буквально матросская шляпа). Это серия испытаний, которые были проведены в 1965 году на острове Кахоолаве (Гавайи). Целью испытаний было определить воздействие ударной волны взрывов большой мощности на боевые корабли и установленное на них оборудование. В рамках операции также проводились исследования в области подводной акустики, сейсмологии, метеорологии, распространения радиоволн.
Каждое из испытаний предусматривало взрыв больших (500 тонн) зарядов взрывчатых веществ. При этом взрывчатка укладывалась достаточно интересно — полусферическим штабелем, который состоял из 3 миллионов 150-граммовых тротиловых шашек. Взрывы производились в непосредственной близости от стоящих поблизости кораблей. При этом с каждым новым испытанием они приближались все ближе к месту взрыва. Всего было проведено три взрыва: 6 февраля 1965 года «Браво», 16 апреля 1965 года «Чарли» и 19 июня 1965 года «Дельта». Данные взрывы хорошо характеризуются фразой — деньги на ветер. В ценах 1965 года 500 тонн взрывчатки стоили 1 миллион американских долларов.
Влияние проводимых взрывов на внутреннее оборудование кораблей записывалось на специальные высокоскоростные камеры. Проведенные испытания показали, что силы взрывов было достаточно, для того чтобы разрушить стальные крепления и сбросить со своих постаментов довольно тяжелое радиолокационное оборудование. Но, несмотря на всю серьезность повреждений, боевые корабли оставались на плаву. Помимо этого, взрывной волной во время испытаний было уничтожено два наблюдательных дирижабля.
По материалам из открытых источников
topwar.ru
Предложено новое взрывчатое вещество
Предложено новое взрывчатое вещество — возможно, самое мощное в истории человечества. Поиск все более мощных взрывчатых веществ продолжается столетиями. Традиционный порох уже давно сошел со сцены, но появление компактных роботизированных средств ведения войны, в том числе и беспилотников, лишь стимулируют новые поиски. Меньшие размеры и масса боеголовок сохранят убийственную силу своих более крупных предшественников лишь благодаря новейшим достижениям химиков.
Идеальное взрывчатое вещество — это обязательно баланс между максимальной взрывчатой силой и максимальной стабильностью при хранении и транспортировке. Это еще и максимальная плотность химической энергии, минимальная цена в производстве и, желательно, экологическая безопасность. Добиться всего этого нелегко, поэтому обычно для разработок в этой области обычно берут уже зарекомендовавшие себя формулы — ТНТ, гексоген, пентрит, гексанитростильбен и т.п. — и пытаются улучшить одну из нужных характеристик без ущерба для остальных. Полностью новые соединения появляются крайне редко.
Интересным исключением из этого правила может стать гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20), готовый войти в элитный список популярных взрывчатых веществ. Впервые синтезированный в Калифорнии в 1986 г. (отсюда и CL в его сокращенном названии), он содержит химическую энергию в максимально плотном виде. Пока что его промышленно производят считанные компании по цене более 1300 долларов за килограмм, однако при переходе к большим масштабам синтеза стоимость может упасть, по мнению экспертов, в 5-10 раз.
Сегодня одним из самых эффективных боевых взрывчатых веществ является октоген, который используется в пластических зарядах и цена которого составляет порядка 100 долларов за килограмм. Однако CL-20 (взгляните на иллюстрацию слева) демонстрирует заметно большую мощность: в тестах на проникающую способность сквозь стальные блоки он на 40% более эффективен. Эта мощь обеспечивается большей скоростью детонации (9660 м/с против 9100 м/с) и большей плотностью вещества (2,04 г/см3 против 1,91).
Такая невероятная сила позволяет считать, что CL-20 будет особенно полезен в применении именно с компактными боевыми системами — такими, как современные беспилотники. Однако он опасно чувствителен к ударам и сотрясениям — примерно как пентрит, соединение, наиболее чувствительное к ним из всех используемых взрывчатых веществ. Поначалу предполагалось, что CL-20 удастся использовать вместе с пластиковым связывающим компонентом (в соотношении 9:1), хотя при этом параллельно со снижением опасности детонации снижается и взрывчатая сила.
Словом, история CL-20, начавшись в 1980-х, пока что оборачивалась не слишком удачно. Однако химики не перестают экспериментировать с ним. Одним из них стал и американский профессор Адам Матцгер (Adam Matzger), под руководством которого вещество, кажется, удалось усовершенствовать до приемлемого вида. Авторы попробовали изменить у него не структуру, а форму.
Здесь стоит сказать, что если взять смесь кристаллов двух разных веществ, отдельная молекула каждого кристалла оказывается в окружении таких же, как она, соседей. Свойства смеси оказываются чем-то средним между свойствами того и другого вещества в чистом виде. Вместо этого Матцгер с коллегами попробовали метод совместной кристаллизации из общего раствора — им удалось получить молекулярные кристаллы, содержащие оба вещества одновременно: на две молекулы CL-20 приходится одна молекула октогена.
Изучив свойства этого соединения, ученые выяснили, что скорость детонации его составляет 9480 м/с — то есть, примерно посередине между скоростями для чистых CL-20 и октогена. Зато стабильность почти так же высока, как у чистого октогена (по мнению авторов, за счет формирования между двумя типами молекул дополнительных водородных связей, которые стабилизируют чувствительную молекулу CL-20). Вдобавок, плотность кристалла примерно на 20% выше, чем у октогена, что делает его еще более эффективным. Иначе говоря, такой кристалл оказывается в сравнении с октогеном существенным улучшением и весьма перспективным кандидатом на роль нового «лучшего в мире взрывчатого вещества».
По публикации Gizmag.Com
msiter.ru
Самая мощная взрывчатка — обычная вода: moralg — LiveJournal
В результате извержения супервулкана Тоба на севере центральной части острова Суматра в Индонезии образовалось озеро Тоба (на фото) — самое крупное вулканическое озеро на Земле. © Creative Commons
Суперизвержение — это взрывное вулканическое извержение с единовременным выбросом пород общим объемом более 1000 км3 в условном твердом эквиваленте. В течение последнего миллиона лет на Земле функционировали три супервулкана: Йеллоустон в Северной Америке, Таупо в Новой Зеландии и Тоба на о-ве Суматра. Извержение вулкана Тоба примерно 74 тыс. лет назад, в результате которого было выброшено более 2800 км3 пород, считается самым мощным на Земле за последние несколько миллионов лет. В результате этого события образовалась огромная кальдера, заполненная восьмидесятикилометровым озером — самым крупным вулканическим озером на Земле. Удивительной особенностью этого места является то, что катастрофические извержения происходили здесь неоднократно, по крайней мере трижды за последний миллион лет.
Человеческая цивилизация за время своего существования ни разу не сталкивалась с суперизвержениями. Самое крупное извержение, зарегистрированное человеком, объем которого составил около 150 км3, произошло на вулкане Тамбора в Индонезии в 1815 г. Эта катастрофа привела к существенному понижению температуры во всем Северном полушарии и к десяткам тысячам жертв вследствие голода и эпидемий. Вместе с тем масштаб этого события несовместим с последствиями суперизвержений. Поскольку супервулканы несут потенциальную опасность для человечества, необходимо относится очень внимательно к изучению процессов, происходящих в них, и отслеживать все аномалии в их деятельности.
Авторы работы построили детальную сейсмическую модель строения коры и мантии под кальдерой Тоба с использованием метода сейсмической томографии, разработанного в Новосибирске. С помощью этой модели удалось обнаружить несколько уровней магматических очагов под кальдерой и реконструировать механизм реализации повторяющихся суперизвержений.
Основной причиной суперизвержений является накопление в недрах Земли воды, которая, как это ни парадоксально, является наиболее взрывоопасным веществом. В районе кальдеры Тоба реализуется механизм доставки большого количества воды в мантию с помощью крупной разломной зоны в плите Индийского океана, расположенной вдоль хребта Исследователей. Эта зона, которая четко выделяется на карте рельефа морского дна, разделяет два участка плиты с различным возрастом и является ослабленной частью литосферы, куда активно проникает океаническая вода. В зоне субдукции океаническая Индийская плита погружается в мантию под Суматру и затягивает с собой насыщенный водой хребет Исследователей. На глубине около 150 км, непосредственно под кальдерой Тоба, происходит выброс этой воды из погружающейся литосферной плиты.
После этого вода начинает просачиваться вверх через мантийный клин. По пути она видоизменяет породы мантии, делая их более легкоплавкими и менее плотными. В результате подъема этих пород под корой формируется огромный резервуар частично расплавленного мантийного вещества с высоким содержанием флюидов. В томографической модели этот очаг прослеживается как аномалия с пониженными сейсмическими скоростями размером около 50 тыс км3. В проекции на поверхность кальдеры форма этой аномалии почти идеально совпадает с областью «вспучивания» земной поверхности вокруг кальдеры на высоту более одного километра.
 |
Мантийные породы в этом резервуаре, несмотря на их сильную разогретость, остаются более тяжелыми, чем породы коры. Поэтому далее подниматься через кору они не могут. Другое дело — вода. После прохождения через мантийный клин ее температура может достигать 1300°C, но вследствие большого давления она остается в жидком состоянии. Вода может спокойно продолжать мигрировать вверх через кору, являясь при этом чрезвычайно эффективным способом переноса тепла. Многочисленные землетрясения, регистрируемые в низах коры под Тобой, вероятно, являются отражением этого процесса. Миграция горячей воды приводит к разогреву и плавлению пород в верхней коре, в результате чего на глубинах между 7 и 15 км формируется еще один магматический очаг. Подробно структура этого очага обсуждалась в другой работе тех же авторов (Jaxybulatov et al., 2014), ранее опубликованной в журнале Science.
 |
Частично расплавленное вещество в верхнекоровом очаге оказывается насыщенным водой, по-прежнему находящейся в жидком состоянии. При достижении некоторого порогового значения часть воды из-за декомпрессии или слишком высокой температуры может преобразоваться в пар. Это существенно повысит давление, в результате чего могут образоваться новые трещины в коре, по которым устремится новая порция вскипающей воды. Этот лавинообразный процесс в итоге способен привести к взрыву огромного объема.
Такой механизм объясняет периодичность суперизвержений и их силу. Действительно, для того чтобы зарядить «бомбу замедленного действия», требуется накопление критического объема воды, которая должна прийти из мантии. Таким образом, суперизвержения в районе Тобы будут продолжаться до тех пор, пока происходит погружение под Суматру хребта Исследователей, привносящее в мантию аномальное количество воды. Вместе с тем, учитывая, что последнее извержение вулкана Тоба произошло только 74 тыс. лет назад, а интервалы между суперизвержениями составляют несколько сот тысяч лет, скорее всего, в ближайшей исторической перспективе катастрофическое извержение этого вулкана человечеству не грозит.
Источник
moralg.livejournal.com