Taistelijan kokonaissuoja

Sotilaaseen kohdistuu taistelukentällä eri mekanismeilla vaikuttavia aseuhkia, jotka voivat vammauttaa tai tappaa. Vaikutusmekanismit taistelijan kehoon ovat ballistinen (sirpale-), paine- ja polttovaikutus. Kaikelta ei voi ikinä kattavasti suojautua, sillä taistelijan kantaman kuorman on pysyttävä kohtuullisella tasolla. Tässä artikkelissa luodaan lyhyt katsaus eri asevaikutusmekanismeihin ja miten suojavarusteilla saadaan suojaa niiltä.

Taistelijan suojaamisessa taistelukentän uhilta tulee tilannetta tarkastella kokonaissuojan kannalta. Eri asevaikutusmekanismit, kuten ballistinen (sirpale-), paine- ja polttovaikutus, tulee huomioida taistelijan varustekokonaisuutta suunniteltaessa.

Sotilasvarusteiden suunnittelua ohjaavat eri sotilasstandardit, oli kyseessä sitten palo- tai ballistiset suojaominaisuudet. Reserviläisten kannattaa olla tarkkoina mistä varusteensa ostaa ja huolehtia, että ne täyttävät asianmukaiset vaatimukset. Väärä ostos voi tositilanteessa johtaa turhaan vammautumiseen tai kuolemaan, joka olisi muuten voitu välttää. Yleinen väärän ostoksen paikka on tekstiilit, jos ne eivät täytä palosuojastandardeja.

Tätä artikkelia varten haastateltiin kahta Ukrainassa sotinutta suomalaisvapaaehtoistaistelijaa. Identiteetin suojaamiseksi taistelijoille on annettu kutsunimet ”Alfa” ja ”Bravo” ja ne eivät ole heidän oikeat kutsumanimensä. Taistelija Alfa toimi erikoisjoukoissa ja Bravo toimi tulitukiryhmän johtajana.

Täytyy muistaa, että kyseessä on vain kahden taistelijan havainnot nähdyistä vammoista, eikä sitä tule ottaa kaiken kattavana selvityksenä koko taistelukentän tilanteesta. Se on vain heidän henkilökohtainen kokemuksensa, toki erittäin tärkeää informaatiota.

Vaikutusetäisyys

Eri asevaikutusmekanismeilla on erilainen kyky vammauttaa tai tappaa etäisyyden kannalta tarkasteltuna. Otetaan esimerkiksi tykistön sirpalekranaatti. Kranaatin räjähtäessä kaikki kolme asevaikutusmekanismia (sirpale-, paine-, ja polttovaikutus) alkavat toimimaan välittömästi. Räjähteen kemiallinen reaktio ja laajenevat palotuotteet siirtävät energiaa teräskuorelle, joka laajenee ja sirpaloituu. Sirpaleet saavat suuren nopeuden ja kykenevät vammauttamaan tai tappamaan pitkältä etäisyydeltä. Huomattavasti pidemmältä, kuin paine- tai polttovaikutus, jotka eivät ole tykistönkranaatin kohdalla niin merkittäviä tappioiden tuottajia – varsinkaan polttovaikutus.

Jos tarkastellaan vaikkapa improvisoituja räjähteitä (IED) eli tienvarsipommeja ilman sirpaloituvaa komponenttia tai termobaarisia aseita, muodostuu pääasialliseksi vaikutusmekanismiksi painevaikutus. Termobaaristen aseiden kohdalla voisi helposti kuvitella, että kohteena olevat henkilöt palavat kuoliaaksi, mutta se on ylipaine ja myös merkittävä negatiivinen painevaihe, jotka tappavat pidemmältä etäisyydeltä, kuin polttovaikutus.

IED-räjähteet ovat nimensä mukaisesti improvisoituja ja eivät välttämättä aina sisällä detonaation läpikäyvää korkearäjähdettä (high explosive), vaan mitä on ollut saatavilla paikallisissa pommipajoissa, esimerkiksi polttoainetta sisältäviä matalan tason räjähteitä (low explosive). Matalan tason räjähteissä reaktio tapahtuu aliääninopeudella, toisin kuin korkearäjähteissä.

Improvisoidut räjähteet ovat aiheuttaneet paljon vakavia palovammoja, joka on ollut merkittävä tappioiden syy operaatioissa Afganistanissa ja Irakissa. Palosuojatun vaatetuksen kysyntä nousikin korkealle näissä operaatioissa.

Se toki täytyy mainita, että suojavarusteet muuttavat tilannetta asevaikutusmekanismien vaikutusetäisyyden kannalta tarkasteltuna. Hyvä ballistinen suoja ei ainoastaan suojaa tehokkaasti sirpaleilta ja luodeilta, vaan kovat ballistiset levyt tarjoavat keuhkoille hyvää suojaa paineiskuilta. Tällöin polttovaikutus voi tulla merkittävään rooliin tappioiden tuottamisessa, koska voit olla lähempänä räjähdystä keuhkojen kärsimättä.

Usein taistelukentän vammat ovat monivammoja eri asevaikutusmekanismeista, eivätkä vain puhtaasti tiettyyn kategoriaan meneviä.

Sirpaleet tappavat tehokkaimmin

Jokaisella sodalla on omat tunnusomaiset piirteensä. Sen määrittää eri tekijät, kuten maasto, osapuolten käyttämä aseistus, ym. … Voidaan puhua sodankäynnin luonteesta, joka selittää miten tappioita syntyy. Sodat ovat luonteeltaan yksilöllisiä ja niiden opit eivät ole suoraan siirrettävissä toiseen taisteluympäristöön.

Ukrainassa sirpaleet ovat olleet suurin tappioiden aiheuttaja, kuten oli myös esimerkiksi maailmansotien aikana. Venäjä käyttää tykistöä ja paljon. Liittouman operaatioissa Afganistanissa ja Irakissa vastapuolella ei ollut tykistöä nimeksikään, joten vammojen ja kuolleisuuden aiheuttajina korostuivat kiväärikaliiperisten aseiden luodit ja improvisoitujen räjähteiden aiheuttamat monivammat (sirpale, paine ja poltto).

Ukrainassa sirpaleet tuottavat eri lähteiden mukaan noin 70–80 prosenttia kaikista tappioista.
– ”Suurimman osan vammoista ja kuolemista aiheuttaa sirpaleet, jotka kohdistuvat ylävartaloon”, kertoo suomalaisvapaaehtoistaistelija Alfa. Hän myös korostaa liikkuvuuden merkitystä taistelukentällä ja suojavarusteiden pitämistä keveänä.
– Myös taistelija Bravo yhtyy tähän näkemykseen: ”Sirpaleet ja epäsuoratuli aiheuttavat eniten tappioita”, hän kiteyttää.
On siis aika selvää mihin Ukrainassa vammaudutaan tai kuollaan.

Taistelija Alfan kohdalla täytyy muistaa, että hän toimi erikoisjoukoissa, joiden tehtävänä oli pitkälti tiedustelu. Staattisemmissa tehtävissä linnoitetuissa asemissa toimivat sotilaat voivat vaihtaa liikkuvuutta kattavampaan ballistiseen suojaan. Sirpaletta tulee niskaan suurissa määrin. Silloin tarvitaan isoa suojapinta-alaa.

Lamauttava sirpalevaikutus

Kun puhumme taistelijan toimintakyvyttömäksi / lamautuneeksi tekevästä sirpalevaikutuksesta, nousee esiin ongelma, miten määritellä termi toimintakyvytön. Itse näkisin asian siten, että sotilas on sellaisessa fyysisessä tilassa, että ei kykene käyttämään aseistustaan laisinkaan.

Toinen vaihtoehto on ajatella toimintakyvyttömyyttä tehtävän suorittamisen kannalta. Jos ollaan hyökkäämässä ja saat raajoihisi liikuntakyvyn vievän osuman, olet tehtävän kannalta toimintakyvytön. Jos taas puolustat ja ase pysyy kädessä, voit suorittaa tehtävää paikaltaan. Et siis ole täysin pois pelistä.

Historian saatossa on ollut lukuisia raja-arvoja ja malleja sirpaleiden toimintakyvyttömäksi tekevälle vaikutukselle. Preussilainen tykistön kenraaliluutnantti Heinrich Wilhelm Rohne määritti vuonna 1896 sotilaan toimintakyvyttömäksi tekevän projektiilin liike-energiaksi 78,453 Joulea (”80 Joulen kriteeri”). Monet muut maat ottivat käyttöön tämän sama raja-arvon ja edelleen nykypäivänä tähän törmää useissa eri lähteissä.

Useat vammaballistikot eivät allekirjoita 80 Joulen energian siirtokriteeriä ja ovat ehdottaneet sen poistamista toimintakyvyttömyyttä määrittävänä tekijänä. Kuten tieteessä yleensä, asiat riitelevät.

Ranskalaiset kehittivät myöhemmin Rohnen johtopäätöksien jälkeen raja-arvon, jossa toimintakyvyttömäksi tekeminen määritetään sirpaleen liike-energian määränä tiettyä pinta-alayksikköä kohden. Tämä raja-arvo on 1,5 Joulea liike-energiaa jokaista neliömillimetriä kohden sirpaleen iskiessä suojaamattomaan kehoon. On olemassa myös malleja, joissa kriteerinä on projektiilin luovuttama liike-energia edettyä pituusyksikköä kohden, mieluummin kuin pinta-alaa kohden.

Lamauttavaan vaikutukseen kykenevä sirpale voidaan myös arvioida sen kyvystä läpäistä tietyn paksuinen panssarilevy. Nykyisen käsityksen mukaan raja-arvona voidaan pitää sirpaleen kyvystä läpäistä 1,5 millimetrin paksuinen pehmeästä rakenneteräksestä (mild steel) valmistettu metalliohutlevy.
 

Taulukko 1. NATO-standardin mukaiselta 1,10 gramman painoiselta terässirpaleelta vaadittava iskunopeus lamauttavan vaikutuksen saamiseksi eri kriteerien mukaan. Kohdehenkilö on suojaamaton ja isku tapahtuu ihon pintaan.

Huom! Ihon läpäisyyn vaaditaan keskimäärin noin 80 m/s iskunopeus 1,10 gramman sirpalesimulantilta.

 
Taulukossa 1 lamauttavaan vaikutukseen kykenevän tehokkaan sirpaleen iskunopeudet ovat laskettu neljällä eri kriteerillä. Tulokset näyttävät jakautuvan kahteen leiriin. Ensimmäisessä leirissä ovat Rohne ja Rilben -yhtälö, jotka molemmat antavat tehokkaan 1,10 gramman sirpaleelle iskuenergiaksi noin 80 Joulea. Iskunopeutta on karkeasti 380 m/s.

Toisessa leirissä ovat ranskalainen kriteeri ja THOR:in yhtälö. Molemmat antavat tehokkaan sirpaleen iskuenergiaksi 35 Joulea ja iskunopeudeksi noin 250 m/s. THOR:in yhtälöllä jouduttiin hieman ekstrapoloimaan eli ennustamaan käyrän trendiä, sillä THOR:in kaavat eivät päde 1,5 millimetriä paksuun pehmeään teräsmaaliin. Paksuutta pitäisi olla yli 8 millimetriä, joten tuloksiin tulee suhtautua varauksella.

Mainittakoon, että THOR-projekti aloitettiin vuonna 1947 heti toisen maailmansodan jälkeen, tarkoituksena selvittää eri painoisten ja nopeuksisten sirpaleiden vaikutusta maaliksi otettuun B-25-pommikoneeseen. Rilben yhtälöt puolestaan kehitettiin 1970-luvulla.

Sirpaleen vaarallisuutta voidaan myös arvioida sen kyvystä läpäistä iho. Iho tarjoaa parempaa suojaa sirpaleelta, kuin sen alla oleva pehmytkudos. Jos iho saadaan puhki, helpottuu läpäisy tämän jälkeen. Ihon läpäisyyn vaikuttaa ihon paksuus ja elastisuus.

Ihon läpäisyyn on kehitetty lukuisia malleja ja kaavoja, kuten Lewis ja Gilbert. Lewis-malli antaa ihon läpäisyn V50-nopeudeksi noin 80 m/s 1,10 gramman painoiselle kuutiomaiselle sirpaleelle. V50-nopeus tarkoittaa, että tällä nopeudella puolet osuneista sirpaleista menee läpi ja puolet pysähtyy. Kaikessa on loppujen lopuksi kyse vain todennäköisyyksistä. Oman lisänsä onnen peliin tuo se fakta, että sirpaleet ovat todellisuudessa epäsymmetrisiä ja ne pyörivät ilmalennon aikana. Se on puhdasta sattumaa, missä asennossa sirpale osuu kohteeseensa.
 

Painevaikutus

Kuten edellä on todettu, sirpaleet vammauttavat ja tappavat pisimmältä etäisyydeltä. Paine tulee ensisijaiseksi tappioita tuottavaksi mekanismiksi painevaikutteisilla aseilla, kuten termobaariset räjähteet. IED-räjähteet vaikuttuvat myös pääasiallisesti paineen avulla, jos ne ovat esimerkiksi tienvarteen kasattuja korkearäjähdesäkkejä ilman sirpaloituvaa massaa. Ihminen kestää sitä paremmin ylipainetta, mitä vähemmän aikaa se vaikuttaa.

Yksinkertaistettuna paineaalto voidaan erottaa kahdeksi komponentiksi ylipaineaalloksi ja sen perässä hitaammin etenevä dynaaminen eli patopaineaalto. Dynaaminen paine tarkoittaa ns. räjähdystuulia (Blast Winds). Nämä heittelevät ihmisiä ja esineitä ympäriinsä – puhutaan tertiäärisestä vammamekanismista.

Painevaikutus voimistuu, kun räjähdyspisteestä loittoneva paineaalto osuu kiinteään seinämään. Tällöin tapahtuu heijastus, josta aiheutuvaa paineaaltoa kutsutaan heijastusaalloksi. Heijastunut paineaalto on aina voimakkaampi, kuin tuloaalto ja siihen vaikuttaa myös tuloaallon iskukulma. Joten, jos vain mahdollista ja taktisesti järkevää, älä ole seinien lähellä.

Seiniin kiinniliimautumisessa on muutenkin sen huono puoli, että projektiilien kimmokkeet tuuppaavat osumaan taistelijaan. Esimerkiksi muokkautuvat luodit kimmahtavat aina pinnan tangentin suuntaisesti eli pinnan tasoa pitkin, jos ne osuvat vähänkin viistossa kulmassa kovaan esteeseen. Olet siis paine- ja luotimagneetti.

Painevaikutuksen voimakkuuteen vaikuttaa myös minkälaisessa tilassa räjähdys tapahtuu, onko se avoin vai suljettu. Suljetut tilat luonnollisesti kasvattavat ylipainetta lukuisien heijastuksien vuoksi ja myös sen takia, että paine ei löydä luonnollisia reittejä ulos tilasta.

Paineeseen voi liittyä harhakäsitys, että jos omaat näköesteen räjähdyspisteeseen, olet turvassa. Et ole! Voit olla turvassa sirpaleilta, mutta et paineelta. Paine kaartuu näköesteiden taakse, puhutaan hienosti ilmaistuna diffraktiosta. Riittävän iso räjähde ympäröi isonkin rakennuksen ja vaikuttaa sen joka seinämään ja kattoon.

Diffraktiossa paineaalto kaartuu esteiden ja kulmien taakse ja menettää tehoaan. Kyseessä on sama mekanismi, kuin akustisessa diffraktiossa. Miksi ylipäätään kuulet nurkan takana käytävän keskustelun, vaikka sinulla ei ole näköyhteyttä keskustelijoihin.

Se miten paineaalto käyttäytyy kulmien taakse kaartuessa, riippuu monesta eri tekijästä, kuten: räjähdyksen aaltomuodosta ja aallonpituudesta, esteen fyysisestä koosta, ym. … Asia on hyvin monimutkainen ja vaatii numeerisia menetelmiä (tietokonesimulaatiot) tilanteiden tutkimiseksi. Kokenut EOD-spesialisti (Explosive Ordnance Disposal) tosin varmasti osaa jo kokemuksella sanoa miten paineaalto käyttäytyy missäkin ympäristössä, kunhan vain annat räjähdyspisteen, räjähdeaineen määrän ja laadun.

Paineaalto vammauttaa

Painevaikutus vammauttaa tai tappaa pääasiallisesti vaikuttamalla ilmatäytteisiin sisäelimiin. Ihmisen raajat eivät sisällä ilmaa ja ovat täten lähes kokoon puristumattomia. Raajojen vammautuminen vaati yleensä todella suuren paineen, luokkaa 15 000 kilopascalia eli 15-kertainen ilmakehän paine. Näin suurilla ylipaineilla ei kukaan selviä hengissä ilmatäytteisten elinten suhteen, se on täysin varmaa.

Painevaikutus vammauttaa ihmisen ilmatäytteisiä sisäelimiä, kuten pään ilmatiehyitä, keuhkoja ja suolistoa. Paineiskun osuessa keuhkojen ja suoliston kohdalle välittyy pehmytkudoksessa jännitysaalto, joka kohtaa kudoksen ja ilman rajapinnan ihmisen kehon sisällä. Tästä tapahtuu jännitysaallon takaisinheijastus tulosuuntaan päin, luoden vetojännityksiä. Nämä vetojännitykset aiheuttavat fyysisiä vaurioita. Ne repivät ihmistä rikki. Suolistossa oleva ylimääräinen ilma pahentaa vammoja.

Paineaalto vammauttaa myös aivoja. Paineaallon aiheuttamia traumaattisia aivovammoja (bTBI = Blast Traumatic Brain Injury) on tutkittu etenevässä määrin viimeiset 20 vuotta. Liittouman operaatioissa Afganistanissa ja Irakissa räjähdyksen aiheuttama paineisku on ollut syypäänä noin 50 prosenttiin traumaattisista aivovammatapauksista. Lievä traumaattinen aivovamma (mTBI) onkin nykysotien ja operaatioiden tunnusomainen vammatyyppi.

Nykyisin on alettu tutkimaan ja kehittämään malleja kumulatiivisten eli toistuvien matalan tason paineiskujen aiheuttamaa terveysvaikutusta aivoille. Esimerkiksi jopa materiaalintuhoamiskiväärillä tarpeeksi monta kertaa ammuttaessa on mahdollista saada lievä traumaattinen aivovamma. Ennen kaikkea aseilla, joissa suujarru ohjaa piipusta tai putkesta (kaliiperi ≥20 millimetriä) ulos tulevat palokaasut taaksepäin. Analogisesti ajateltuna myös kranaatinheitin ja tykistömiehistöt altistuvat lukuisille matalantason paineiskuille ja kuuluvat lievän traumaattisen aivovamman riskiryhmään. Tämä asia vaatisi tarkempaa selvittämistä ja yhteistyöstä NATO-maiden kanssa, joissa asiasta on huippututkimusta.

Toistuvia matalantason paineiskuja ja aivojen terveyttä tutkitaankin parhaillaan intensiivisesti mm. NATO:ssa. NATO:n tutkimusryhmä, NATO Human Factors and Medicine Research Task Group (HFM RTG 338), selvittää kumulatiivisen eli toistuvan paineiskun vaikutusta aivojen hyvinvointiin. Myös vastaavaa tutkimusta on käynnissä ympäri maailmaan eri tutkijaryhmien toimesta.

Yhdysvaltain puolustusministeriön alainen painevammatutkimuskeskus (BIRCO = Blast Injury Research Coordinating Office) on sponsoroinut tutkimuksia toistuvien paineiskujen aiheuttamille aivovammoille. Tämä on mahdollistanut sensorien asentamisen kokeilumielessä ballistisiin kypäriin, jotka mittaavat jokaisen paineiskun voimakkuuden ja kestoajan. Näin voidaan laskea kumulatiivinen paineannos ja yrittää määrittää raja-arvoja aivojen vammautumiselle. Erittäin tervetullutta informaatiota tykistössä palveleville sotilaille.
 

Painevammatutkimusta

Räjähdyksien aiheuttamien painevammojen tarkempi tutkiminen aloitettiin toisen maailmansodan jälkeen 1950-luvulla. Yhtenä ajavana voimana oli ydinaseiden painevaikutuksen selvittäminen ihmiseen ja vammakriteerien luominen.

I.G. Bowen (1968) kollegoineen kehitti painealtistuksen aiheuttamalle kuolleisuudelle käyrästöt. Käyrien määrittämisessä käytettiin apuna eläinkokeita, joita tehtiin yli kahdelle tuhannelle eri kokoiselle eläimelle. Bowenin käyrät kuvaavat todennäköisyyttä menehtyä keuhkovammojen vuoksi ylipaineen ja sen kestoajan funktiona. Painevammojen aiheuttama menehtyminen ei välttämättä tapahdu heti, vaan Bowenin malli tarkastelee aikajännettä 24 tunnin sisällä painealtistuksesta. Bowenin malli ei huomioi pään alueen vammautumista, mikä on nykyisin noussut merkittävään rooliin.

Bowenin tutkimusta on sittemmin tarkennettu mm. Cameron R. Bass (2006) ja Matthew B. Panzer (2012) toimesta. Bass määritti kuolleisuuden raja-arvot yhteensä 2550 isolle eläimelle tehdyillä kokeilla, joihin sisältyi Bowenin tutkimuksien 351 eläimen tiedot. Suuri määrä eläimiä on siis joutunut kärsimään hyvän asian puolesta.

Uutena suuntauksena on ollut ottaa mukaan päänalueen traumaattisen aivovammat, mikä on ollut erittäin tärkeä lisäys. Traumaattiset aivovammat ovatkin erittäin merkittävässä roolissa nykysodissa. Tutkimustyön edetessä Bassin ja Panzerin mallit ovat tarkentuneet entisestään muiden tutkijaryhmien toimesta. Kuten tieteessä yleensä, asiat tarkentuvat, mutta valmista ei tule koskaan.

Lukuisat muutkin tutkijaryhmät ovat mukana kehittämässä ihmisen kehon eri osien painevammautumisen mallinnusta. Bowenin, Bassin ja Panzerin työt ovat kumminkin tunnetuimpia ja heidän perustutkimukseensa nykyinen käsitys painevammautumisesta pitkälti pohjautuu.
 

—

Artikkelia varten tehtiin lyhyt mallinnus kymmenen kilogramman TNT-räjähteen pintaräjähdyksestä. Mm. siitä sekä taistelijan suojavarustuksesta lisää jutun toisessa osassa, joka ilmestyy Helsingin Reservin Sanomien verkkolehdessä 4/2025 perjantaina 7.11.2025.

Teksti: Jukka Janhunen

Artikkeli on julkaistu aikaisemmin lyhennettynä Suomen Sotilas -lehdessä.