Taistelijan kokonaissuoja, osa 2

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. Artikkelin ensimmäinen osa ilmestyi Helsingin Reservin Sanomien verkkolehdessä 3/2025 ja on luettavissa tästä linkistä.

Kymmenen kilogrammaa TNT:tä

Tätä artikkelia varten tehtiin lyhyt mallinnus kymmenen kilogramman TNT-räjähteen pintaräjähdyksen vaikutuksesta ihmisen kehoon. Tarkastelun kohteena oli taistelijan selviytymiskyky etäisyyden funktiona räjähdyspisteestä. Tulokset löytyvät taulukosta 2 ja niitä käydään tässä lävitse.

Keuhkovammakriteerinä käytettiin klassisia Bowenin määrittämiä raja-arvoja, joka lievästi yliarvio selviytymiskyvyn suuremmilla paineen vaikutusajoilla (>1 millisekuntia). Räjähdysparametrit määritettiin Kingery-Bulmash -mallin avulla, tilanteen ollessa puolipallon muotoisesti laajeneva pintaräjähdys.

Mallinnettu tilanne on karkeasti vastaava, kuin kymmenen kilogramman telamiina räjäytettäisiin kovalla alustalla. Bowenin malli olettaa, että paineaalto on kohteeseen osuessaan tasoaalto. Sitähän se ei täysin ole tilanteessamme, sillä etäisyys kohdehenkilöön on melko pieni.

Muista reunaehdoista mainittakoon, että Bowenin-käyrästöt ovat tehty 70 kilogramman painoiselle henkilölle, ilman minkään näköistä ballistista suojaa päällä. Räjähdys tilanteessa kohdehenkilö on seisoma-asennossa. Kova ballistinen levy keuhkojen päällä muuttaisi selviytymiskykyä dramaattisesti parempaan suuntaan, johon palaamme myöhemmin.

Taulukosta 2 näemme, että ylipaine ja positiivisen painevaiheen kestot ovat ilmoitettu kymmeneen metriin asti. Monen mielestä voin tuntua hieman alhaiselta maksimitarkasteluetäisyydeltä. Ihminen ei ole aivan niin heikko paineiskun keston suhteen, kuin voisi luulla. Tulokset puhukoot puolestaan.

Taulukoon 2 on myös merkitty Bowenin mallin mukainen selviytymistodennäköisyys aukealla ja heijastavan pinnan välittömässä läheisyydessä. Heijastava pinta voi olla vaikkapa betoniseinä.

Kuten taulukosta 2 voimme nähdä alkaa selviytymistodennäköisyys olemaan karkeasti sata prosenttia kuuden metrin etäisyydellä ja siitä ylöspäin kohdehenkilön seisoessa aukealla. Sama tilanne saavutetaan kahdeksan metrin etäisyydellä tai yli räjähdyspisteestä heijastavan pinnan vieressä seistessä. Patopaine eli räjähdystuulet varmasti heittävät kohdehenkilön seinää vasten, joka voi aiheuttaa tylpän iskun vammoja. Tätä asiaa ei ole tieteellisesti selvitetty esimerkissämme.
 

Taulukko 2. Taulukko edustaa kymmenen kilogramman TNT-räjähteen pintaräjähdystä ja sen aiheuttamaa keuhkovammoista johtuvaa kuolleisuus todennäköisyyttä etäisyyden funktiona räjähteestä. Henkilö on 70 kilogramman painoinen ja seisoma-asennossa. Aukealla seisoessa olisi hyvä olla ainakin yli kuuden metrin etäisyydellä räjähdyspisteestä ja heijastavan pinnan lähellä ainakin yli kahdeksan metrin etäisyydellä.

Tilannetta voidaan analysoida vielä lisää muidenkin elimien, kuin vain keuhkojen kannalta tarkasteltuna.

Aivojen kannalta tarkasteltuna 144 kilopascalin ylipaine, riippumatta vaikutusajasta, aiheuttaa 50 prosentin todennäköisyyden saada lievä kallon sisäinen verenvuoto. Tämä raja on karkeasti kuusi metriä kohdehenkilön seisoessa aukealla. Lievän traumaattisen aivovamman saa varmasti paljon kauempaa, joka voi ilmoittaa olemassaolostaan vasta myöhemmin esimerkiksi käyttäytymisen muutoksina tai muina kognitiivisina ongelmina.

Tärykalvot puhkeavat keskimäärin 50 prosentin todennäköisyydellä 103 kilopascalin paineessa, joka kutakuinkin vastaa seitsemän metrin etäisyyttä kohdehenkilön ollessa aukealla.

Nelostason (NIJ-standardi) kova ballistinen keraaminen levy auttaa huomattavasti keuhkojen kyvyssä kestää paineiskua. Näissä levyssä on useita eri materiaalikerroksia, joissa tapahtuu jännitysaallon osittaista eteenpäin välittymistä ja myös takaisinheijastuksia. Tämä käytös johtuu eri materiaalien välillä olevasta taitekertoimesta eli eroista akustisessa impedanssissa. Akustinen impedanssi lasketaan kertomalla materiaalin tiheys sen äänennopeudella.

Nelostason levyillä suojaa tulee keuhkoille sen verran paljon, että kohdehenkilö vammautuu pahoin tai menehtyy ennemmin aivovammoihin, kuin keuhkovammoihin. Ilman kovaa ballistista suojaa tilanne on päinvastoin, keuhkovammat tappavat aikaisemmin. Ballistisia liivejä kovine levyineen kannattaa siis tosiaan pitää päällä. Keuhkot kiittävät!

Duken yliopiston seminaarissa heinäkuussa 2010 esitettiin käyrät selviytymiselle nelostason kovalla ballistisella levyllä varustetulle taistelijalle. Jos valitaan räjähdyksen positiivisen vaiheen kestoksi, vaikka neljä millisekuntia, saadaan 50 prosentin selviytymistodennäköisyydeksi suojaamattomalle kohdehenkilölle keuhkovammojen kannalta 300 kilopascalin ylipaine. Pään sietoraja, samoilla reunaehdoilla, tulee vastaan 800 kilopascalissa. Eli keuhkot ovat heikoin lenkki ilman kovaa ballistista suojaa.

Edelleen samoilla reunaehdoilla, tulee keuhkojen suhteen 50 prosentin selviytymiskynnys kohdehenkilölle vastaan nelostaso levyllä varustettuna vasta noin 14 000 kilopascalin ylipaineella.

Tuon lukeman jälkeen piti hieraista silmiä, että mitä oikein tuli käyrästä luettua, mutta sitä se karkeasti näyttää. Ylipaineen voimakkuus on mieletön, eikä sillä ole mitään merkitystä enää. Pää on lopettanut älyllisen elämänsä jo aikoja sitten.
 

Taulukko 3. Aivojen ja tärykalvojen paineensietorajoja.

Polttovaikutus

Palovammat aiheuttivat noin 5–20 prosenttia kaikista taistelukentän tappioista operaatioissa Afganistanissa ja Irakissa. IED-uhka oli korkea ja niistä tuli paljon palovammoja. Syntyneiden palovammojen infektioriski oli myös korkea, sillä räjähdyksessä haava altistuu pölisevälle maa-ainekselle. Jos olet niin lähellä räjähdystä, että palovammoja tulee, olet todennäköisesti saanut muitakin vammoja, kuten painevammoja. Kyseessä on siis monivammatilanne.

Räjähdyksissä vaikuttaa lyhyt kestoinen lämpösäteilystä johtuva palovamma-altistus eli puhutaan leimahduspalovammoista (Flash Burn). Tämän vaikutus kestää tyypillisesti muutamia kymmeniä millisekunteja, jonka aikana keho vastaanottaa lämpöä. Räjähdysleimahdukset aiheuttavat pinnallisia palovammoja. Mainittakoon, että termobaarisilla aseilla tulipallon kesto lasketaan muutamissa sadoissa millisekunneissa. Tämä pitkäkestoinen tulipallo aiheuttaa suuren hapen tarpeen vuoksi voimakkaan negatiivisen painevaiheen (alipaine).

Myös räjähdyksen laajenevat palokaasut aiheuttavat palovammoja. Kyseessä on konvektiomekanismi. Konvektion välittäjänä voi toimia kaasumainen faasi tai myös neste.

Kolmas palovammoja aiheuttava mekanismi säteilyn ja konvektion lisäksi on lämmönjohtuminen eli lämmönlähde on fyysisesti kontaktissa kehossa. Tästä voidaan ottaa esimerkiksi polttotaisteluaineen roiskuminen kehon päälle.

Tyypillisesti paljaana olevat kehonalueet saavat leimahduspalovammoja räjähdyksissä, kuten kädet ja kasvot. Jopa kevyestä kankaasta valmistettu univormu voi tarjota riittävää suojaa leimahduspalovammoilta. Monikerroksinen palosuojattu tekstiilikerros auttaa merkittävästi, jos päälle tulee polttotaisteluainetta.

Palosuojattu vaatetus ja varustus on aivan pakollinen nykyaikaisella taistelukentällä ja mielellään siten, että kaikki vaatteet täyttävät palosuojastandardit. Eräskin hyvin tunnettu erikoisyksikkö käyttää Nomex-haalarien lisäksi hiilletystä Rayon-kuidusta valmistettua alusvaatetusta. Tämä on vain yksi materiaalivaihtoehto monista. Niitä löytyy paljon muitakin hyviä. Meillä Suomessa on korkeatasoista palosuojatekstiilien osaamista ja koko potentiaali tulee hyödyntää.

Kysyttäessä suomalaisvapaaehtoistaistelijoiltamme polttotaisteluaseista ja palovammoista Ukrainan sodassa, saimme seuraavanlaisia vastauksia.

– ”Kun itse olin Ukrainassa, niin Venäjä käytti termiittiä tilanteissa esimerkiksi, jos se halusi pitää jonkun alueen tyhjänä meistä. Se toimii tosi hyvänä pelotteena. Palovammat eivät kuitenkaan olleet sellainen vammatyyppi, joka olisi pistänyt omaan silmään merkittävästi”, selventää taistelija Alfa.

– ”Termobaarisia aseita ja fosforia käytettiin aikanani Ukrainassa eli rooli oli jo tuolloin merkittävä. Nykyään käyttö on lisääntynyt, esimerkiksi drooneihin on laitettu myös polttotaisteluaseita”, sanoo taistelija Bravo. Hän myös kertoi nähneensä useamman palovamma potilaan, joita tuli säännöllisesti.

Palovammakertomusten kohdalla Alfan ja Bravon kertomukset eroavat toisistaan. Erikoisjoukkojen taistelijat, joiden tehtävä on pitkälti tiedustelu, eivät saa niskaansa samanlaista tulivaikutusta, kuin perusjalkaväkitaistelijat. Tämä varmasti selittää eron ja aina täytyy muistaa, että jokainen taistelija näkee taistelukentän vain omista silmistään. Kenelläkään ei ole mahdollisuutta nähdä täyttä kokonaisuutta.
 

Polttovaikutuksen fysiikkaa

Lämpöaltistusta voidaan hallinta matemaattisesti lämpövirran tiheydellä eli yksikkönä puhutaan Wattia per neliömetri (W/m²). Kun lämpövirran tiheys kerrotaan sen vaikutusajalla (sekunti), saadaan kappaleeseen siirtynyt lämpömäärä Jouleissa neliömetriä kohden (J/m²).

Taulukkoon 4 on koottuna mitä eri lämpövirran tiheydet vaikutusaikoineen saavat aikaan – mikä on siis vaikutus kohteeseen.
 

Taulukko 4. Lämpövirran tiheyden ja sen vaikutusajan aiheuttamia tuhoja ihmisessä / kohteessa.

 
Mitä suurempi on ympäristön alkulämpötila, sitä vähemmän aikaa on pelastautua. Tulipaloissa auttaa etäisyyden pitäminen lämmönlähteeseen ja matalalla pysyminen, sillä kuumat palokaasut nousevat aina ylöspäin. Kuumat palokaasut etsivät aina virtausreitin ulos palotilasta ja sen tiellä ei kannata olla.

Suojavarusteet

Nykyaikainen taistelija on mahdollista suojata erittäin tehokkaasti sirpaleilta ja kovien ballististen levyjen avulla myös kiväärikaliiperisilta uhilta. Ainoa kysymys on, mikä on riittävä määrä suojaa tietyssä tehtävässä ja ennen kaikkea, paljonko taistelija jaksaa kantaa toimintakyvyn kärsimättä. Fakta on kumminkin se, että sirpalesuojaa tarvitaan ja paljon.

Paineiskun kannalta tarkasteltuna moderneilla suojavarusteilla varustetun taistelijan pää on heikoin lenkki selviytymiskyvyssä. Nelostason kova ballistinen levy nostaa keuhkojen vammautumiskynnyksen niin korkealle, että aivot vammautuvat aikaisemmin. Kova ballistinen levy on huomattavasti parempi, kuin pehmeä ballistinen suoja paineiskun torjunnassa.

Modernin ballistisen kypärän tulee antaa hyvä suoja tylpältä-, ballistiselta- ja paineiskulta. Näiden kolmen asian saavuttaminen yhtaikaa on haastavaa. Avainasemassa ovat kypärän pehmusteet. Pehmusteet, jotka tarjoavat hyvän suojan tylpän esineen iskulta ja ballistisen iskun traumalta, eivät välttämättä suojaa paineiskulta hyvin. Valmistajilta kannattaa kysellä näitä asioita kypärää ostettaessa.

Paineaallolla on tapana mennä kypärän alle sen osuessa päähän. Kasvoista tapahtuu aallon takaisinheijastus ja osa paineesta taipuu (diffraktio) kypärän alle.

Paineaalto vahvistuu kypärän kuoren ja kallon välisessä tilavuudessa. Takaraivon alueelle syntyy tyypillisesti painemaksimi, jossa kypärän sisällä kiertävät paineaallot yhdistyvät. Tarkka paineprofiili riippuu kypärän muodoista ja pehmusteiden ominaisuuksista.

Kysyttäessä paineiskusta ja päävammoista, saimme mielenkiintoisia vastauksia kahdelta suomalaisvapaaehtoiseltamme.

– ”Päävammat ovat todella yleisiä, mutta niitäkin pystytään ehkäisemään. Esimerkiksi, jos ilmasta kuuluu “repivää” ääntä on hyvä heittäytyä maahan ja avata suu. Suun avaaminen auttaa lieventämään mahdollisen paineaallon vaikutusta pään alueelle ja vammat saattavat olla lievempiä”, kertoo taistelija Alfa.

– ”Kyllä, paine voi olla jopa tappava kypärän alle päästessä ja voi aiheuttaa aivovammoja myös, jos altistuu raskaan tykistön tulelle ihan jo painevaikutuksesta”, kiteyttää taistelija Bravo meille. Hänkin myös kertoo, että suu kannattaa pitää auki, jos panssarivaunu ampuu läheltä tai kranaatteja tippuu lähelle – korvat tykkäävät hyvää suun ollessa auki.

On siis selvää, että ballistisen kypärän suunnittelussa tulee huomioida paineiskun vaimennus kypärän alla. Tämä voidaan tehdä usealla eri tavalla. Kypärän pehmusteet voidaan muotoilla optimaalisesti tai voidaan käyttää isoja pehmustetyynyjä, joilla estetään paineaallon eteneminen kypärän alle. Ergonomia ei siis ole ainoa ominaisuus, jolla kypärän pehmusteita tulee arvioida, vaikka lähestulkoon aina näin tehdäänkin tuotearvosteluissa ja kaikki muu unohdetaan.

Optimaalisten pehmustetyynyjen muotoilussa voidaan käyttää apuna ns. sokkiaallon viistoa heijastusteoriaa (Oblique Reflection Theory). Tällä mekaniikkapohjaisella suunnittelulla tyynyistä tulee kulmikkaita eli melko epätyypillisen näköisiä. Tyynyjen muotoilulla ohjataan paineaallon kulkua ja vältetään paineen kohtisuoraa osumaa pehmustetyynyyn. Kohtisuora paineisku aiheuttaa voimakkaan takaisinheijastuksen ja luo painemaksimin kypärän sisälle. Paineaalto kannattaa ohjata viistosti sivulle pehmustetyynyillä.

Toinen vaihtoehto vaimentaa paineiskun haitallista vaikutusta kypärän alla, on asentaa visiiri tai mieluummin sulkea koko pää, kuten pomminpurkukypärät (EOD-kypärä). Visiirin vaikutuksesta on ristiriitaisia tietoja. Visiiri voi päästää reunoistaan painetta sisälle kypärään ja pahentaa vammoja. Visiiri tosin estää kasvoihin kohdistuvan heijastuspaineen.

Eräässä tutkimuksessa verrattiin modernien ballististen kypärien kykyä vaimentaa kypärän alle menevää painetta. Tutkimuksessa oli vertailukohtana moottoripyöräkypärä ja se suoriutui parhaiten, koska pää oli kokonaan suljettu. Yksi ongelma moottoripyöräkypärissä on se, että kypärän alaosasta taipuu painetta sisälle, jos kaulan alue ei ole tarpeeksi tiivis.

Mutta kuka haluaisi toimia ballistinen moottoripyöräkypärä päässä? Joillekin rynnäkköyksiköille lyhyt kestoiseen rykäykseen ne sopisivat hyvin. Poliisille nämä sopisivat kuin nyrkki silmään, jos on odotettavissa räjähdeuhka.

Ukrainasta on välittynyt aivan liian paljon videomateriaalia, kun taistelijan varustus ei ole täyttänyt palosuojastandardeja. Ajoneuvojen saadessa osumia, tulee ulos palavia taistelijoita. He palavat kuoliaaksi vaatteiden sytyttyä tuleen. Palosuojaus on tärkeä osa taistelijan kokonaissuojaa. Jos epäilet varusteidesi palosuojaominaisuuksia, tee koepoltto – se kannattaa.

Kaikki laiminlyönnit, väärät valinnat ja tietämättömyys suojavarusteissa johtaa turhiin vammautumisiin ja kuolemiin. Henkilökohtaisesti olen sitä mieltä, että jos vaadit nuorukaisia taistelemaan Isänmaamme puolesta, niin voisimme kiitokseksi antaa kaikista parhaimmat varusteet. Ei jää jossittelun varaan, olisiko voinut selviytyä paremmilla suojavarusteilla. Yksittäisen sotilaan hintalappu tulee asettaa korkealle. Meillä ei kumminkaan ole taistelijoita yhtään liikaa.

Mielen vammautuminen

Edellä kuvaillut asevaikutusmekanismit aiheuttavat fyysisiä vammoja. On olemassa vielä yksi vammatyyppi, josta ei voi ikinä puhua liikaa ja joka ei välttämättä näy päällepäin. Kyseessä on mielen vammautuminen eli psyykkiset vammat.

Psyykeen vammoja syntyy, kun ihminen kokee jotain traumaattista, esimerkiksi näkee liian kuormittavia asioita sodassa tai aivan yhtä lailla kriisinhallintaoperaatioissa. Ihmiset ovat toki yksilöitä ja reagoivat eri tavalla stressaaviin tilanteisiin. Se mikä toiselle on traumaattista, ei välttämättä liikauta toista lasinkaan. Persoonallisuustyyppejä on valtava kirjo ja psykopaatit erottuvat ääritilanteissa varmasti.

Psyykkisesti kuormittavat tilanteet tulisi aina purkaa ammattihenkilön kanssa, jotta minimoidaan tai estetään niistä aiheutuvan trauman muodostuminen. Näin tehdäänkin viranomaistoiminnassa. Yhteiskunnalla tulee olla resurssit myös laajemmassa mittakaavassa hoitaa mielen vammoja.

Psyykkisistä vammoista ei ainoastaan kärsi vammat saanut henkilö itse, vaan myös hänen mahdolliset lapsensa. Se toki vaimenee sukupolvelta toiselle, mutta vaikutukset voivat näkyä kahdenkin sukupolven taakse. Tämän tietää moni suomalainen, jonka suvussa on sotaveteraaneja. Pahoista psyykkisistä vammoista kärsivä vanhempi ei välttämättä kykene antamaan kaikkea mitä kasvava lapsi tarvitsee ja se on täysin ymmärrettävää.

Psyykkiset vammat voivat olla paljon fyysisiä vammoja pahempia. Niiltä ei suojaa mikään määrä suojamateriaalia. Sota jatkuu monilla veteraaneilla pään sisällä kotiin palattua. Hoitamattomina psyykkiset vammat voivat ajaa ihmisen tekemään jotain harkitsematonta. Asia on edelleen kaikesta sotimisesta ja operaatioista huolimatta vähän julkisuudessa puhuttu. Aivan, kuin sitä häpeiltäisiin tai koettaisiin heikkouden merkkinä. Ei se ole!

Tiivistelmä taistelijan selviytymisvinkeistä

• Eri materiaalikerroksia sisältävä NIJ IV -tason levy ei ainoastaan suojaa taistelijan vitaaleja ballistisilta uhilta, vaan myös tehokkaasti keuhkoja räjähdyksen paineiskulta.
• Seinät vahvistavat paineiskua ja täten saatuja vammoja, jos olet niiden lähellä.
• Suu kannattaa pitää auki räjähdyksen aiheuttamien paineiskujen kulkiessa ohi.
• Kypärä voi pahentaa päävammoja (tai tappaa) paineiskussa, sen mennessä kypärän alle. Ilman kypärää tilanne olisi voinut olla vammaton / selviytymiskykyinen.
• Varmista, että kypäräsi pehmusteet ovat suunniteltu myös paineiskun vaimennusta silmällä pitäen.
• Kypärää tulee aina käyttää, sillä sirpaleet aiheuttavat eniten tappioita nykyaikaisella taistelukentällä, ei kypärän alle mennyt paine.
• Valitse suojavarusteesi tehtävän mukaan, staattisemmissa rooleissa suojaa voi olla enemmän.
• Varmista, että varusteesi täyttävät asianmukaiset palosuojastandardit. Se ei välttämättä ole itsestäänselvyys.
• Psyykkisesti kuormittavat tilanteet tulee aina purkaa jollekin.

 
Teksti: Jukka Janhunen

Artikkeli on julkaistu aikaisemmin lyhennettynä Suomen Sotilas -lehdessä.