Sir Barnes Wallis var en geni-ingeniør som tegnet en veldig spesiell bombe under andre verdenskrig. Tanken var at den skulle sprette over vann og ødelegge tyske demninger langs Ruhr-dalen, forårsake massiv flom og skade på vann og vannforsyning.
Delvis takket være 1955-filmen The Dam Busters, har historien bak Operation Chastise, som fant sted 16. og 17. mai i 1943, blitt en kjent krigstidsfortelling. Men Wallis faktiske arbeidsberegninger gikk tapt (passende nok i en flom på 1960-tallet). Så hva vet vi om den komplekse vitenskapen bak de sprettbomber?
Vi vet at tyskerne anså damene deres som et potensielt mål for fiendene deres, og plasserte torpedonett foran strukturene for å beskytte dem. Og for å busere en demning, innså Wallis at å peppe den med mange små bomber ikke ville fungere. Det vil være forskjellen mellom å kaste en håndfull sand mot et vindu, og så gjøre det samme med en stein.
Wallis regnet med at for å gjøre alvorlige skader, måtte en eneste fire tonns bombe detoneres helt opp mot dammen på en dybde på omtrent 30 meter under vannet. I disse dager var ikke nøyaktighet med høy bombing god nok til å levere et slikt bombeangrep på målet. Ideen om å sprette den over vannet mot dammen som en skumstein ble inspirert.
I tidlige eksperimenter ble noen få ting tydelig. For det første måtte bomben spinne - med bakspinn. Akkurat som at et delikat bakspinn dropper i tennis, noe som får ballen til å sveve litt over nettet.
Wallis regnet med at en bombe med bakspinn ville bli luftet av det som kalles Magnus-effekten som motvirker tyngdekraften nedover og sørger for at den slo forsiktig mot overflaten. Hvis bomben traff vannet for hardt, ville den detonere for tidlig og forårsake skade på flyet ovenfor, men ingen skade på demningen.
Spin mente derfor at bombene kunne leveres fra en håndterbar høyde. Å fly på 60 fot var allerede farlig lavt, men uten tilbakesnøring måtte Lancaster-bombeflyene ha flydd enda lavere og raskere.
I Wallis 'tidligste eksperimenter jobbet han med klinkekuler og golfballer, og det var tydelig at bomben hans ville være sfærisk. Men fordi det var lettere å produsere sylindriske bomber, ble et sfærisk trehus festet til sylindrene for å gjøre dem runde.
Imidlertid, når den skaleres opp i full størrelse, vil foringsrøret på de sfæriske bomber brytes fra hverandre ved påvirkning med vannet. Det tok ikke lang tid å slå fast at det sfæriske foringsrøret var unødvendig og at den nakne sylinderen ville sprette like effektivt.
Spinn lege
I motsetning til en sfære derimot, vil sylindere bare sprette hvis de spretter rett. Dette er den andre gode grunnen for å snurre bomben, fordi spinn holder akselen til sylinderen vannrett slik at den treffer vannet riktig. Akkurat som for den snurrende planeten Jorden, stabiliserer den gyroskopiske effekten av spinnesylinderen spinneaksen.
Wallis fant enda en viktig fordel med backspin. Bomben kunne ikke bare smadre inn i dammen veggen på 240 mph, da den ville detonere for tidlig og ikke gjøre noen betydelig skade. Så han sørget for at bomben landet like ved demningen - men fordi den fortsatt snurret, krummet den seg forsiktig ned mot damveggen. Da den nådde ønsket dybde var det helt opp mot demningen der den ville forårsake maksimal skade.
Til slutt trengte Wallis å vite hvor mye eksplosivt å bruke. Han gjorde småskala-tester på modeller og jobbet deretter ut hvordan han skal oppskalere mengden sprengstoff for å takle en dam som er 120 fot høy, og ideelt sett ville han lastet bombene sine med 40 tonn sprengstoff. I tilfelle (det er bare så mye ett fly kan ta med) kunne han bare bruke fire tonn, så i tillegg til de mørke forholdene, lav høyde og fiendens ild, var presisjon nøkkelen.
(For vårt eget spreng bombeeksperiment i 2011 fant vi ut at 50 gram eksplosiv ville ødelegge en 4 fots dam, så vår 30 fots versjon ville trenge 160 kilo. Vi brukte 180 kilo bare for å være sikker ... og den ble totalt vraket. )
Etter forsøk på vann i Dorset og Kent, skjedde selve angrepet i de tidlige timene av 17. mai 1943, med 19 Lancaster-bombefly som flyr ut av RAF Scampton i Lincolnshire. Etter en tre timers flytur, stilte det første flyet seg opp på Möhne-dammen, og flyr med 240 mph og i den farlig lave høyden på 60 fot.
Bomben ble løslatt omtrent en halv kilometer foran demningen, spratt fem eller seks ganger og sank like kort fra veggen. På den nødvendige dybden på 30 fot utløste vanntrykket eksplosjonen rett ved siden av damveggen. I alt måtte fem fly slippe bomber før den første demningen ble brutt.
Angrepet var farlig, mange liv gikk tapt, og effekten av dette på krigens løp diskuteres fortsatt. En ting vi imidlertid helt sikkert kan være enige om, 75 år senere, er at Wallis med rette blir husket som en geni-ingeniør.
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation.
Hugh Hunt, leser i ingeniørdynamikk og vibrasjon, University of Cambridge
