Sir Barnes Wallis war ein genialer Ingenieur, der im Zweiten Weltkrieg eine ganz besondere Bombe entwarf. Die Idee war, dass es über das Wasser hüpfen und die deutschen Dämme entlang des Ruhrgebiets zerstören würde, was zu massiven Überschwemmungen und Schäden an der Wasser- und Wasserkraftversorgung führen würde.
Teilweise dank des Films The Dam Busters von 1955 ist die Geschichte hinter der Operation Chastise, die am 16. und 17. Mai 1943 stattfand, zu einer vertrauten Kriegsgeschichte geworden. Aber die tatsächlichen Arbeitsberechnungen von Wallis gingen verloren (passend möglicherweise in einer Flut in den sechziger Jahren). Was wissen wir also über die komplexe Wissenschaft hinter den springenden Bomben?
Wir wissen, dass die Deutschen ihre Dämme als potenzielles Ziel für ihre Feinde betrachteten und zum Schutz Torpedonetze vor die Gebäude stellten. Und um einen Damm zu sprengen, erkannte Wallis, dass es nicht funktionieren würde, ihn mit vielen kleinen Bomben zu würzen. Es wäre der Unterschied, eine Handvoll Sand gegen ein Fenster zu werfen und dann dasselbe mit einem Stein zu tun.
Wallis vermutete, dass eine einzelne 4-Tonnen-Bombe bis an die Staumauer in einer Tiefe von 30 Fuß unter Wasser gezündet werden musste, um ernsthaften Schaden zu verursachen. In jenen Tagen war die Bombengenauigkeit in großen Höhen nicht gut genug, um einen solchen Bombenknall auf das Ziel abzugeben. Die Idee, es wie einen Abschäumer über das Wasser zum Damm zu hüpfen, war inspiriert.
In frühen Experimenten wurde einiges klar. Erstens musste sich die Bombe drehen, damit sie abprallte - mit Backspin. Einfach so ein zarter Backspin-Drop-Shot im Tennis, bei dem der Ball knapp über dem Netz schwebt.
Wallis rechnete damit, dass eine Bombe mit Backspin durch den sogenannten Magnus-Effekt, der der nach unten gerichteten Schwerkraft entgegenwirkt und dafür sorgt, dass sie sanft auf die Wasseroberfläche trifft, in die Luft geschleudert wird. Wenn die Bombe zu stark auf das Wasser trifft, wird sie vorzeitig detonieren und das darüber liegende Flugzeug beschädigen, den Damm jedoch nicht.
Spin bedeutete daher, dass die Bomben aus einer überschaubaren Höhe abgefeuert werden konnten. Mit 60 Fuß zu fliegen war schon gefährlich niedrig, aber ohne Rückschlag müssten die Lancaster-Bomber noch tiefer und schneller geflogen sein.
In Wallis 'ersten Experimenten arbeitete er mit Murmeln und Golfbällen, und es war offensichtlich, dass seine Bombe kugelförmig sein würde. Da es jedoch einfacher war, zylindrische Bomben herzustellen, wurde ein kugelförmiger Holzmantel auf die Zylinder geschnallt, um sie abzurunden.
Wenn es jedoch auf volle Größe vergrößert wird, würde die Hülle der kugelförmigen Bomben beim Aufprall auf das Wasser auseinander brechen. Es dauerte nicht lange, bis sich herausstellte, dass die kugelförmige Hülle unnötig war und der bloße Zylinder genauso effektiv abprallen würde.
Doktor drehen
Im Gegensatz zu einer Kugel springen Zylinder jedoch nur dann auf, wenn sie gerade springen. Dies ist der zweite gute Grund für das Drehen der Bombe, da durch das Drehen die Achse des Zylinders horizontal gehalten wird, sodass er direkt auf das Wasser trifft. Wie für den sich drehenden Planeten Erde stabilisiert der Kreiseleffekt des sich drehenden Zylinders die Drehachse.
Wallis fand einen weiteren wichtigen Vorteil des Backspins. Die Bombe konnte nicht einfach mit 240 Meilen pro Stunde in die Staumauer einschlagen, da sie vorzeitig detonieren und keinen nennenswerten Schaden anrichten würde. Also sorgte er dafür, dass die Bombe kurz vor dem Damm landete - aber weil sie sich noch drehte, bog sie sich sanft zur Dammwand hinunter. Als es die erforderliche Tiefe erreichte, war es direkt am Damm, wo es maximalen Schaden anrichten würde.
Schließlich musste Wallis wissen, wie viel Sprengstoff er verwenden musste. Er führte Tests in kleinem Maßstab an Modellen durch und erarbeitete dann, wie die Sprengstoffmenge für einen Damm mit einer Höhe von 30 Metern erhöht werden kann. Idealerweise hätte er seine Bomben mit 40 Tonnen Sprengstoff beladen. In diesem Fall (es gibt nur so viel, was ein Flugzeug tragen kann) konnte er nur vier Tonnen verbrauchen. Neben den dunklen Bedingungen, der geringen Höhe und dem feindlichen Feuer war Präzision entscheidend.
(Für unser eigenes Bombenexperiment im Jahr 2011 stellten wir fest, dass 50 Gramm Sprengstoff einen 4-Fuß-Damm vollständig zerstören würden, sodass unsere 30-Fuß-Version 160 Kilogramm benötigen würde. Wir haben 180 Kilogramm verwendet, nur um sicherzugehen… und es war total zerstört. )
Nach Versuchen auf dem Wasser in Dorset und Kent fand der eigentliche Überfall in den frühen Morgenstunden des 17. Mai 1943 statt, wobei 19 Lancaster-Bomber aus RAF Scampton in Lincolnshire abflogen. Nach einem dreistündigen Flug stellte sich das erste Flugzeug auf dem Möhne-Damm auf und flog mit 240 Meilen pro Stunde in dieser gefährlich niedrigen Höhe von 60 Fuß.
Die Bombe wurde etwa eine halbe Meile vor dem Damm abgeworfen, fünf- oder sechsmal geworfen und knapp vor der Mauer versenkt. In der erforderlichen Tiefe von 30 Fuß löste der Wasserdruck die Explosion direkt neben der Staumauer aus. Insgesamt mussten fünf Flugzeuge ihre Bomben abwerfen, bevor der erste Damm durchbrochen wurde.
Der Überfall war gefährlich, viele Menschen kamen ums Leben, und über die Auswirkungen auf den Kriegsverlauf wird noch diskutiert. Eine Sache, auf die wir uns 75 Jahre später sicherlich einigen können, ist, dass Wallis zu Recht als genialer Ingenieur in Erinnerung bleibt.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht.
Hugh Hunt, Lehrbeauftragter für Ingenieurdynamik und Vibration, Universität Cambridge
