Sir Barnes Wallis var en geni-ingeniør, der designede en meget speciel bombe under 2. verdenskrig. Ideen var, at det ville hoppe over vand og ødelægge tyske dæmninger langs Ruhr-dalen og forårsage massiv oversvømmelse og skade på vand- og vandkraftforsyninger.
Delvis takket være 1955-filmen The Dam Busters, er historien bag Operation Chastise, der fandt sted den 16. og 17. maj i 1943, blevet en velkendt krigstidsfortælling. Men Wallis faktiske arbejdsberegninger gik tabt (passende nok måske i en oversvømmelse i 1960'erne). Så hvad ved vi om den komplekse videnskab bag de hoppende bomber?
Vi ved, at tyskerne betragtede deres dæmninger som et potentielt mål for deres fjender og placerede torpedonet foran strukturer for at beskytte dem. Og for at buste en dæmning, indså Wallis, at det at pebre det med masser af små bomber ikke ville fungere. Det ville være forskellen mellem at kaste en håndfuld sand på et vindue og derefter gøre det samme med en klippe.
Wallis regnede med, at en enkelt bombe på fire ton måtte sprænges lige op mod dæmningsvæggen i en dybde på omkring 30 meter under vandet for at gøre alvorlig skade. I disse dage var bombeangivelsesnøjagtigheden i høj højde ikke god nok til at levere et sådant bombeangreb på målet. Idéen om at hoppe den over vandet mod dæmningen som en skumsten blev inspireret.
I tidlige eksperimenter blev et par ting tydelige. For det første, for at bomben skulle hoppe, måtte den snurre - med backspin. Ligesom det faldt en delikat tilbagespænding i tennis, der får bolden til at svæve lige over nettet.
Wallis regnede ud med, at en bombe med tilbagespænding ville blive opløst af den såkaldte Magnus-effekt, der modvirker tyngdekraften nedad og sikrer, at den forsigtigt ramte vandoverfladen. Hvis bomben ramte vandet for hårdt, ville det detoneres for tidligt og forårsage skade på flyet ovenfor, men ingen skade på dæmningen.
Spin betød derfor, at bomberne kunne leveres fra en håndterbar højde. At flyve på 60 meter var allerede farligt lavt, men uden tilbagespænding ville Lancaster-bombefly måtte være fløjet endnu lavere og hurtigere.
I Wallis 'tidligste eksperimenter arbejdede han med kugler og golfbolde, og det var tydeligt, at hans bombe ville være sfærisk. Men fordi det var lettere at fremstille cylindriske bomber, blev et sfærisk træhus fastgjort til cylindrene for at gøre dem runde.
Når de skaleres op til fuld størrelse, vil huset på de sfæriske bomber imidlertid gå i stykker ved påvirkning med vandet. Det tog ikke lang tid at konstatere, at det sfæriske kabinet var unødvendigt, og at den nakne cylinder ville hoppe lige så effektivt.
Spindoktor
I modsætning til en sfære, spreder cylindere dog kun, hvis de spretter lige. Dette er den anden gode grund til at dreje bomben, fordi centrifugering holder cylinderens akse vandret, så den rammer vandet helt i ryggen. Ligesom for den roterende planet Jorden, stabiliserer den gyroskopiske virkning af spindecylinderen spin-aksen.
Wallis fandt endnu en vigtig fordel ved backspin. Bomben kunne ikke bare smadre ind i dæmningsvæggen ved 240 mph, da den ville detoneres for tidligt og ikke gjorde nogen betydelig skade. Så han sørgede for, at bomben landede lige uden for dæmningen - men fordi den stadig drejede, buede den forsigtigt ned mod damvæggen. Da den nåede den krævede dybde, var det lige op mod dæmningen, hvor den ville forårsage maksimal skade.
Endelig havde Wallis brug for at vide, hvor meget eksplosivt at bruge. Han udførte småskalaundersøgelser på modeller og udarbejdede derefter, hvordan han skal opskalere mængden af eksplosiv for at håndtere en dæmning, der er 120 fod høj, og ideelt set ville have fyldt sine bomber med 40 ton eksplosiv. I tilfælde af (der er kun så meget, et fly kan bære) kunne han kun bruge fire ton, så såvel som de mørke forhold, lav højde og fjendens ild, var præcision nøglen.
(Til vores eget hoppebomseeksperiment i 2011 fandt vi, at 50 gram sprængstof fuldstændigt ville ødelægge en 4 fods dæmning, så vores 30 fods version ville have brug for 160 kg. Vi brugte 180 kg bare for at være sikker ... og det blev totalt ødelagt. )
Efter forsøg på vand i Dorset og Kent fandt den faktiske raid sted i de tidlige timer af 17. maj 1943, med 19 Lancaster-bombefly, der fløj ud af RAF Scampton i Lincolnshire. Efter en tre timers flyvning stod det første fly op på Möhne-dæmningen, der flyvede med 240 mph og i den farligt lave højde på 60 fod.
Bomben blev frigivet omkring en halv mil foran dæmningen, sprang fem eller seks gange og sænk lige inden for muren. På den krævede dybde på 30 meter udløste vandtrykket eksplosionen lige ved siden af dæmningen. I alt skulle fem fly droppe deres bomber, før den første dæmning blev brudt.
Razzien var farlig, mange liv gik tabt, og dens virkning på krigens løb diskuteres stadig. En ting, vi dog helt sikkert kan være enige om, 75 år senere, er, at Wallis med rette huskes som en geni-ingeniør.
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation.
Hugh Hunt, læser i ingeniørdynamik og vibration, University of Cambridge
