Ngòi nổ cận đích: Phát minh bí mật đã thay đổi Thế chiến II

Vào ngày 15 tháng 9 năm 1940, Không quân Đức (Luftwaffe) bắt đầu một chiến dịch quy mô lớn, với mục tiêu là London, nước Anh. Một sự thay đổi bất thình lình trong chiến thuật, tập trung toàn bộ sức mạnh của Không quân Đức vào thành phố đông dân cư nhất của Anh quốc. Trong hôm tàn khốc này, hơn 1100 máy bay Đức đã bay vào không phận Anh. Một cuộc xâm lược đáng kinh ngạc nhằm tấn công một mục tiêu dân sự phi chiến lược, tuy nhiên đây chỉ là một phần của kế hoạch của Luftwaffe để chiếm ưu thế trên bầu trời nước Anh bằng cách nhử máy bay chiến đấu của Anh để đối đầu với các đối thủ Đức. Một cuộc "trình diễn" để loại bỏ Không quân Hoàng gia Anh như một mối đe dọa, để dọn đường cho một cuộc đổ bộ xâm lược nước Anh của Đức.

Trong ngày đầu tiên của cuộc không kích Blitz khét tiếng, hơn một nghìn máy bay của cả hai bên quần thảo trên bầu trời Luân Đôn. Không quân Đức cho rằng RAF đang trên bờ vực sụp đổ, nhưng điều đó sai hoàn toàn. Các máy bay tiêm kích Hurricane và Spitfire được sản xuất với số lượng đáng kinh ngạc, đã vượt xa mức độ tiêu hao của trận không chiến và sẵn sàng đương đầu với thử thách. Các phi công của Luftwaffe, lái những chiếc BF-109, đã kinh ngạc trước sự kháng cự mà họ gặp phải.

Tuy nhiên, có một con số khác nổi bật hơn. Trong giai đoạn này, Sư đoàn Phòng Không số 6, bảo vệ cửa sông Thames, con đường chính đến London từ châu Âu đã tiêu tốn hơn một phần tư triệu quả đạn phòng không trong nỗ lực bảo vệ người dân Luân đôn. Theo thống kê, cần phải bắn một số lượng đạn pháo phòng không đáng kinh ngạc, đến 1800 quả, để bắn rơi một chiếc máy bay vào ngày này. Những con số này phần lớn được các chuyên gia chấp nhận là sai, với số đạn thực tế phải bắn cao hơn nhiều. Nhiều phi công Đức bị bắn hạtrên thực tế đã bị máy bay chiến đấu trên bầu trời bắn rơi. Nguyên nhân của những báo cáo sai sự thật và sự phòng không kém hiệu quả của công nghệ phòng không là như nhau. Vậy tại sao công nghệ phòng không trong trận Blitz lại kém hiệu quả trong việc tiêu diệt máy bay tấn công? Và bằng cách nào mà một công nghệ tinh xảo, tuyệt mật xuất hiện vào giữa cuộc chiến đã thay đổi bộ mắt của chiến tranh vĩnh viễn?

Khi chiến tranh bùng nổ, công nghệ phòng không phần lớn chỉ có tác dụng răn đe. Một vũ khí đã trở nên hiệu quả hơn rất nhiều ở độ cao thấp hơn, và buộc máy bay địch lên cao trên các đám mây, nơi chúng phải vật lộn để đánh trúng mục tiêu. VIệc nhắm mục tiêu chính xác một máy bay đang bay cao từ mặt đất thậm chí còn là một thách thức to lớn hơn. Trong trường hợp tốt nhất, các đội phòng không có đường ngắm trực tiếp tới mục tiêu, cho phép họ ước tính cả độ cao, phương hướng, và tốc độ. Các thông tin này sau đó được sử dụng để hướng các nòng súng của họ đến một vị trí phía trước vị trí hiện tại của đội hình máy bay địch. Một phỏng đoán có cơ sở về nơi địch sẽ ở khi đạn pháo đến. Để làm cho nhiệm vụ này trở nên khó khăn hơn, ngòi nổ của quân Đồng Minh phải được hẹn giờ trên mặt đất bằng cách xoay một cái nút xoay trên ngòi nổ hẹn giờ cơ học. Tính toán thời gian cần thiết để một viên đạn tiếp cận mục tiêu trong một trận chiến nảy lửa là điều khó khăn. Những tính toán này cần phải cực kỳ chính xác, cho phép đạn phòng không nổ gần máy bay địch.

Và việc tính toán cuối cùng trở nên gần như là bất khả thi vì phi công đối phương đâu có ngu, họ cũng biết làm đủ các động tác để địch khó hẹn giờ cho đạn chính xác. Đây kiểu như là một trò chơi may rủi, vì vậy cách duy nhất để bắn hạ địch là bắn thật nhiều đạn vào (spray n' pray!).

Vấn đề này cần phải được giải quyết và luôn được người Anh quan tâm hàng đầu khi họ vượt qua cơn bão tàn khốc của chiến dịch ném bom này. Để đạn phòng không trở nên hiệu quả hơn họ cần một cách để phát hiện mục tiêu của họ. Trong kỷ nguyên của những ống chân không mỏng manh, việc chế tạo một thiết bị điện tử có khả năng sống sót sau một phát bắn với gia tốc cực lớn (khoảng 20.000 G) từ nòng pháo là một nhiệm vụ được cho là không thể.

Công việc chế tạo ngòi nổ kích hoạt bằng radar đã bắt đầu ở cả Anh và Đức trước khi chiến tranh nổ ra, và cả hai đều từ bỏ hoàn toàn ý tưởng về đạn bắn từ súng, nhận thấy không có cách nào vượt qua thách thức kỹ thuật trong việc tăng cường độ bền cho các thiết bị điện tử đồng thời thu nhỏ chúng để vừa với ngòi nổ của đạn pháo. Tuy nhiên, người Mỹ đã kiên trì và nghĩ ra thứ này.

Ngòi nổ cận đích.

Với lọ chất lỏng màu đỏ ở lõi phục vụ một mục đích quan trọng. Thách thức trong việc tìm kiếm nguồn năng lượng phù hợp cho máy phát radar này là một thách thức khác mà các kỹ sư phải đối mặt. Các phiên bản đầu tiên của ngòi nổ cận đích sử dụng công nghệ pin khô hiện có thời bấy giờ, nhưng chúng có 2 vấn đề lớn. Thời lượng của những cục pin này khá là ngắn, chỉ khoảng 2-3 tháng, làm cho việc lưu trữ lâu dài những ngòi nổ như vậy bất khả thi. Và thứ hai, nguy cơ nguồn điện vô tình kết nối với máy phát và máy thu là quá cao. Một điểm hỏng hóc duy nhất có thể làm nổ tung toàn bộ kho đạn dược. Để nhắc nhở nó trông như thế nào, đây không phải là một quả bom hạt nhân. Đây là tàu SS John Burke, tàu vận tải đạn dược lớp Liberty của Mỹ bị máy bay kamikaze của Nhật Bản tấn công khi đang vận chuyển đạn dược đến Philippines năm 1944.

Cuộc chiến ở Thái Bình Dương là động lực chính

cho việc phát minh ra ngòi nổ gần. Mỹ đang mất một số lượng tàu đáng kinh ngạc trước các cuộc tấn công trên không của Nhật Bản và rất cần một cách tốt hơn để bảo vệ tàu của họ bằng hỏa lực phòng không. Giải pháp mà Ủy ban Nghiên cứu Quốc phòng Hoa Kỳ đưa ra để giải quyết vấn đề cung cấp năng lượng an toàn cho thiết bị này vừa kỳ lạ vừa độc đáo lại rất khéo léo. Các kỹ sư đã chuyển sang thiết kế tế bào ướt. Một chiếc lọ màu đỏ chứa chất điện phân của cục pin. Điều này cho phép một cách giải quyết khéo léo cho cả hai vấn đề. Chất điện phân lỏng được bảo quản bên trong pin, được tách ra khỏi các tấm cứng của pin bên trong lọ này. Bên dưới ống thủy tinh này có một cầu dao chứa một cơ chế thông minh. Hai đòn bẩy được đẩy về phía trung tâm của cơ cấu bằng lò xo.

Khi quả đạn bắt đầu quay với tốc độ 50.000 vòng/phút do rãnh xoắn trong nòng súng, những đòn bẩy này sẽ bị đẩy ra ngoài, điều này sẽ giải phóng cò súng, cho phép mồi nổ nhỏ buộc một pít tông có gai bung ra và đập vào ống thủy tinh, phá vỡ nó và giải phóng chất điện phân vào pin. Các tấm pin được cấu tạo từ tấm kẽm mỏng phủ carbon ở một bên. Mỗi lớp được ngăn cách bằng một vòng nhựa cách điện và mỗi đĩa được đục lỗ để chất điện phân chảy và lấp đầy.mỗi lớp.Chiếc kính này tất nhiên có thể bị vỡ khi va đập mạnh xử lý, nhưng chất điện phân sẽ không lấp đầy khoảng trống giữa các tấm pin nếu không có lực ly tâm của vòng buộc chất lỏng hướng ra ngoài vào các tấm xung quanh. Các biện pháp an toàn khác cũng được kết hợp để đảm bảo tuyệt đối rằng khả năng phát nổ ngẫu nhiên chỉ có thể xảy ra khi quả đạn đang ở trên không và quay với tốc độ khủng khiếp.

Sau khi được cấp điện, pin này sẽ cung cấp năng lượng cho bộ dao động, tạo ra dòng vô tuyến sóng hình sin liên tục tới hệ thống điều khiển. Vì mục đích tiết kiệm không gian, thiết bị vận hành bằng ăng-ten vừa là máy phát vừa là máy thu. Với dòng điện truyền qua cùng một ăng-ten, ngòi nổ cần có cách để phân biệt giữa tín hiệu được gửi và tín hiệu nhận được. Để làm được điều này, các kỹ sư có thể dùng hiệu ứng Doppler. Khi mục tiêu và ngòi nổ đang di chuyển về phía nhau, chúng ta có thể dễ dàng tính toán sự thay đổi tần số biểu kiến do vận tốc tương đối của chúng. Sau đó, bằng một số phép toán cơ bản, chúng ta có thể đưa ra phương trình này bằng cách trừ tần số phản xạ khỏi tần số thực tế. Đây được gọi là nốt nhịp. Nốt nhịp này chính là thứ mà ngòi nổ sử dụng để kích nổ vòng đấu. Biên độ của tín hiệu nhịp này cũng sẽ tăng lên khi vòng tiếp cận mục tiêu, cung cấp một tín hiệu trông giống như điều này với sự khuếch đại.

Ngòi nổ được điều chỉnh để phát nổ ở khoảng cách và góc tối ưu so với mục tiêu bằng cách điều chỉnh độ nhạy của radar để phù hợp với mục tiêu. mô hình phân mảnh của các vỏ này. Khi quả đạn tiếp cận mục tiêu, sóng radar quay trở lại sẽ tạo ra điện áp ngưỡng cần thiết để kích hoạt thyratron, một loại công tắc điện tốc độ cao. Nó trông rất giống một ống chân không, nhưng nó chứa đầy khí áp suất thấp như hydro. Khi một điện áp có cường độ đủ lớn được truyền từ bộ khuếch đại đến lưới cực âm của thyratron, nó sẽ làm ion hóa khí bên trong và cho phép dòng điện chạy đến cực dương thông qua đám mây nguyên tử bị ion hóa đang phát sáng của nó. Việc hoàn thiện mạch điện cho một tụ điện sẽ lần lượt kích nổ lượng thuốc nổ cao trong quả đạn, tạo ra một đám mây mảnh đạn ở khoảng cách tối ưu tới mục tiêu. Toàn bộ tổ hợp này, bao gồm viên điện phân màu đỏ sống động, các tấm pin kẽm-cacbon, bộ tạo dao động, ăng-ten, bộ khuếch đại và thyratron sau đó được lắp vào thân ngòi và các khoang của ngòi được lấp đầy. với một loại sáp vi tinh thể để bảo vệ độ ẩm và quan trọng là hỗ trợ cơ học cho các thiết bị điện tử để giữ mọi thứ ở đúng vị trí trong quá trình phóng.

Đóng gói tất cả những thứ này trong một chiếc ngòi nổ nhỏ như thế này vào những năm 1940 không phải là điều dễ dàng. Các ống được sản xuất cho ngòi nổ cận đích nhỏ hơn đáng kể so với các ống thông thường hiện có. Tất nhiên, điều này giúp ích rất nhiều trong việc chống lại lực bắn, với khả năng tăng tốc 20.000 g/s, việc tiết kiệm trọng lượng tăng thêm sẽ tạo nên sự khác biệt. Với phép nhân khối lượng này, một gram sẽ nặng 20 kg. Thách thức kỹ thuật nhằm đảm bảo mỗi gram khối lượng bên trong ngòi nổ này được hỗ trợ bởi một cấu trúc có khả năng chịu được 20 kg là rất lớn. Một thách thức đã ngăn cản cả người Anh và người Đức và thành công của nó đã làm thay đổi đáng kể cục diện chiến trường. Không thể kể hết tác động của ngòi nổ này đối với cuộc chiến. Bom nguyên tử là "dấu chấm câu" của cuộc chiến tranh toàn cầu này, nhưng số liệu thống kê cho thấy ngòi nổ cận đích là phát minh có ảnh hưởng nhất trong cuộc chiến. Một phát minh đã thay đổi hoàn toàn câu chuyện về cuộc chiến. Một đối thủ của chiếc máy bay mới được phát minh, gây ra sự tàn phá trên mọi mặt trận của cuộc chiến. Tầm quan trọng của phát minh này được đặt lên trên phát minh này đến mức nó được phân loại là tuyệt mật và chỉ được phép sử dụng ở Thái Bình Dương, nơi bất kỳ quả đạn nào chưa phát nổ sẽ bị rơi xuống biển.

Phần lớn quá trình sản xuất được thực hiện trong các cụm lắp ráp nhỏ hơn để ngăn chặn bất kỳ nhà sản xuất hiểu biết nào suy ra mục đích của thiết bị. Và vì lý do tốt. Trong trận London Blitz, người ta ước tính cần 1800 viên đạn để hạ gục một chiếc máy bay, nhưng với sự ra đời của ngòi nổ cận đích, con số này đã giảm xuống mức trung bình 85-100 viên đạn. Khả năng sát thương tăng gấp 10-20 lần. Mức độ sát thương tăng vọt cũng giống như sự ra đời của súng máy. Không còn nghi ngờ gì nữa, đây là một phát minh có thể thay đổi cuộc chơi. Vào thời kỳ đỉnh cao sản xuất, hơn 250.000 ngòi nổ này được sản xuất mỗi tuần. Ngòi VT được bắn lần đầu tiên vào ngày 4 tháng 1, 1943 trên tàu tuần dương Helena, tự vệ trước một cuộc tấn công từ trên không và bắn hạ máy bay thành công.

Thiết bị này đã có tác động tàn phá đối với trận chiến trên không của Thái Bình Dương. Nhật Bản nhanh chóng bắt đầu thiếu hụt phi công có kinh nghiệm và một năm sau đó bắt đầu chiến dịch Kamikaze, gửi các làn sóng phi công chưa qua đào tạo tới tấn công các tàu Mỹ với hy vọng một chiếc có thể vượt qua. Vào tháng 5 năm 1945, hai tàu khu trục ngoài khơi Okinawa đã trở thành mục tiêu của 150 máy bay cảm tử kamikaze. Cả 150 chiếc đều bị bắn hạ, một kỳ tích không thể đạt được nếu không có ngòi nổ cận đích. Cho phép súng của những con tàu này bắn không ngừng với hỏa lực chính xác mà không cần tạm dừng để sử dụng ngòi nổ được hẹn giờ. Nếu nó đã có sẵn trong Trận chiến nước Anh, trận chiến thậm chí còn có thể ngắn hơn khi các khẩu pháo phòng không của London đột nhiên trở thành một thứ vũ khí có hiệu quả mạnh mẽ hơn, các đàn máy bay ném bom của Luftwaffe sẽ có rất ít cơ hội trở về. Cuối cùng nó đã được chấp thuận để sử dụng trên đất liền lần đầu tiên cùng với cuộc đổ bộ Normandy của quân Đồng minh, một tuần trước khi Đức bắt đầu bắn phá nước Anh bằng bom bay V-1

Vào thời kỳ đỉnh cao, 100 quả bom bay V1 đã được phóng về phía Anh và với sự trợ giúp của ngòi nổ cận đích, 80% số tên lửa hành trình này đã bị bắn hạ. Ngòi nổ cận đích cũng đóng một vai trò quan trọng trong trận Bulge, cho phép đạn pháo nổ ở khoảng cách hoàn hảo trên đầu, rải những mảnh đạn chết người xuống các tán rừng Ardennes. Đẩy lùi cuộc phản công quy mô lớn cuối cùng của Đức trong chiến tranh. Ngay cả ở giai đoạn này của cuộc chiến, khi Đức đang thua cuộc, ngòi nổ cận đích vẫn là một bí mật được bảo vệ chặt chẽ. Mọi ngòi nổ đều cần được theo dõi và tính toán, với một câu chuyện về các sĩ quan pháo binh dành hàng giờ tìm kiếm trong tuyết để xác định vị trí các ngòi nổ bị mất trong trận chiến Bulge, chỉ để người dân địa phương trả lại chúng cho họ.