Nikdo neví, jak fungují exploze – zatím

Myslel jsem si, že vědci chápou, jak fungují exploze. Dneska neuvidíme obří koule plamenů, to jsem natáčel dříve s pyrotechnikem. Museli jsme přidat spoustu paliva, abychom docílili hollywoodské exploze, ale to neodpovídá realitě. Navíc v dnešní době umí lidé z Hollywoodu takové exploze simulovat na počítači. Zjistil jsem, že existují přesné způsoby, jak předvídat tlakové vlny. Je to velmi přesné, pokud stojíte alespoň půl metru daleko, a to většinou stačí.



Protože pokud jste od výbuchu vzdáleni pět centimetrů, nejspíš řešíte jiné problémy. Ale ukázalo se, že to je pohled zdálky. Úplný začátek, okamžik detonace, prvních pár chvilek po výbuchu, kdy se uvolňuje ta energie, to simulovat nedokážeme. A když to rozlouskneme, může to zachránit životy. Tento obyčejný sklad munice ze druhé světové války se stal univerzitní laboratoří.



A výbuchy tu zkoumají úplně zblízka. Podíváme se na nějaký test. Výbuchy se měří velmi složitě. Potřebujeme něco robustního, co ten výbuch ustojí, ale zároveň něco tak citlivého, abychom mohli změřit změny v řádu milimetrů, které se odehrají v mikrosekundách. Souprava, kterou využijeme dnes, se jmenuje MACE, je to zkratka pro Mechanismy a charakter explozí.



Je to vybavení na světové úrovni, velmi přesně tím změříme tlaky v řádu gigapascalů. A to ve velmi složitých podmínkách, které zatím nejsme schopni simulovat. Zároveň to celé natočíme vysokorychlostní kamerou. Když správným způsobem udeříte do kovové tyče, zazvoní to. Vydává tón. Je to způsobeno tím, že se ta tyč rozvibruje, síla úderu se v tyči odráží tam a zpátky. Výška toho tónu se dá změřit, prostě si to poslechnete.



Práce místních vědců je mnohem techničtější a mnohem přesnější, ale ten proces je podobný. Zakládá se to na teorii britského fyzika Bertrama Hopkinsona, vymyslel ji před 109 lety, ale až dnes máme potřebnou technologii. Máme velmi malé tenzometry a dobře kalibrované systémy pro sběr dat. Tenzometr je taková malá věcička, tu připevníme na Hopkinsonovu měřicí tyč, která je vyrobená z oceli, metr dlouhá s průměrem 4 mm. Ten tenzometr připevňujeme 40 mm od konce, který bude vystaven výbuchu.



Provádíme 5 milionů měření za vteřinu. Výbušninu tentokrát umístíme trochu dále nad povrch zařízení, díky tomu bychom měli vidět, jak se šíří ohnivá koule a látky vzniklé detonací. To způsobí rázovou vlnu, která se bude šířit tyčí ve formě tlaku. Tenzometr tak zachytí změnu napětí, z té vypočítáme tlak vyvíjený na tyč. Nad tenzometrem je obrovská ocelová deska, která ho chrání a všechno odklání.



Jen měřicí tyč zachytí tlak a vyšle ho dolů. Postupně se snažíme vybudovat soustavu 37 těchto měřicích jednotek, dnes ale použijeme jednu, zaměříme se na to, co se děje v nejzásadnější chvíli. Zeptal jsem se, k čemu je tento výzkum dobrý. Zaprvé odpověděli, že to rozšíří vědecké poznání. Jasně. Ale má to i praktické využití. Pokud to bude fungovat, bude mnohem jednodušší a levnější vyrábět věci, které odolají explozím.



V 80. a 90. letech jsme čelili dodávkám a autům s tunami výbušnin, ale dnes jsou útoky výbušninami cílenější, provádí se menšími zařízeními a tím pádem se také musí nacházet blíže k cíli, který chtějí poškodit. Proto se snažíme výbuchy analyzovat takto extrémně zblízka. Dneska budeme testovat 100 gramů silné trhaviny, je to velké jako tenisový míček. Probíhá také řada druhotných reakcí. Chvíli trvá, než se výbuch rozvine, a pořád tam probíhají reakce.



Nabízí se zajímavá otázka, zda je můžeme zmírnit nebo zastavit. Můžeme výbušniny obalit materiálem, který by reakcím zabránil? Výsledkem našeho výzkumu by mohly být kontejnery a zavazadla odolné proti výbuchům. Prosím, opusťte testovací plochu. Pokud porozumíme prvním okamžikům po výbuchu, možná ho dokážeme zkrotit. Koneckonců má tenhle sklad stejný účel, případné nehody má udusit hrubou silou, pomocí spousty zeminy a betonových bunkrů.



Zvládli bychom něco takového za pomoci méně materiálu a levněji? Teď provedeme první kroky na cestě za tímto poznáním. Tyhle procesy jsme nikdy dříve nedokázali pozorovat, takže ani nevíme, co všechno nevíme. Náš tým se snaží zjistit, co o explozích ještě nevíme. Čtyři, tři, dva, jedna… Tak co tu máme? Natočili jsme to rychlostí asi čtvrt milionu snímků za vteřinu.



No teda. Dobře. Tam je vidět, jak se to odráží! Zasáhne to tu desku a při odrazu dochází k dalšímu vzněcování. Horký plyn se rozvíří, promísí s kyslíkem a to způsobuje druhotný zásah, který se v těchto vzdálenostech projevuje. Neustále to vyvíjí tlak na měřicí tyč, ta tu informaci předává dál. Protože nejde o jeden úder, je to spíš tlak. Vypadá to jako jeden úder, ale protože je ta kamera tak rychlá, zaznamená to spíš jako tlak.



- Je to super, co? - To teda je. Překlad: jesterka www.videacesky.cz