טילים ורקטות נחשבים להמצאה חדשה יחסית, אך למעשה אין זה כלל המצב. עוד בסין העתיקה השתמשו ברקטות ללחימה מיד לאחר המצאתו של אבק השריפה [1]. האגדה אף מספרת על פקיד סיני שהרכיב לכיסאו 47 טילים וניסה להמריא לחלל.
היום ניתן למצוא טילים ורקטות מכל הגדלים - החל משבב בגודל אצבע שעליו מסודרים כמה מנועים רקטיים, ועד לטילי ענק, שלפי התכנון ייקחו אותנו למאדים [2]. על מנת להבין כיצד פועל טיל, קחו בלון, נפחו אותו ושחררו אותו. הבלון יתעופף בכיוונים אקראיים עד שיתרוקן  מאוויר. מדוע הבלון נע כך?  כאשר אנחנו מנפחים בלון, אנו מעלים את כמות האוויר הנמצאת בתוכו. בקירוב טוב, ניתן להתייחס לחלקיקי האוויר כאל אוסף כדורים קטנים המתנגשים זה בזה כמו כדורי ביליארד. כשאנחנו מכניסים אוויר לתוך הבלון אנחנו מגדילים את מספר החלקיקים בתוכו, ומקטינים את המרחק הממוצע ביניהם יחסית למרחק הממוצע של החלקיקים מחוץ לבלון. מאחר והחלקיקים קרובים יותר - הם גם יתנגשו זה בזה יותר. בפיזיקה, אנו אומרים שמספר התנגשויות החלקיקים ליחידת זמן קשור לתכונה בשם לחץ; לחץ גבוה יותר משמעו יותר התנגשויות ולהפך.
אם כעת נשחרר את פיית הבלון, כמות ההתנגשויות הגדולה בתוך הבלון תגרום לחלקיקי האוויר להידחק החוצה ממנו - שם המרחק הממוצע בין חלקיק לחלקיק גדול יותר. כשהאוויר יוצא הוא דוחף את הבלון כך שהבלון נע לכיוון המנוגד ליציאה של האוויר [3]. הגמישות של הפיה של הבלון גורמת לכך שכיוון הדחיפה ישתנה לאורך התנועה ולכן הבלון עף בכיוונים שונים ויוצר מסלולים משונים.
מנוע רקטי עובד באופן דומה. במקום בלון משתמשים בדרך כלל במיכל קשיח שבתוכו יש חומר שבשפה המקצועית נקרא "הודף". את החומר הזה אנחנו מוציאים החוצה במהירות גבוהה, וכך מקבלים דחף.
ישנן כמה דרכים להאיץ את החומר ההודף. הדרך הנפוצה ביותר היא שריפה. השריפה מעלה גם את הטמפרטורה וגם את הלחץ בתא השריפה, ואת שניהם אפשר לנצל להנעת הטיל. טיל הפועל באופן זה נקרא "טיל כימי", שכן שריפה היא תגובה כימית. כדי שהשריפה תתרחש יש צורך בדלק ומחמצן, ושניהם נמצאים בתוך הטיל וביחד מהווים הודף. שימו לב שבשפה היום-יומית "דלק טילים" למעשה אומר "הודף טילים", כאשר דלק הוא רק אחד הרכיבים של ההודף.
בדוגמה של הבלון האוויר יצא דרך הפייה. גם לטילים כימיים יש פייה, שבשפה מקצועית קוראים לה "נחיר". לנחיר צורה מיוחדת שמזכירה שעון חול - תחילה הוא מתכנס עד שמגיעים ל"צוואר", ולאחר מכן הוא מתפשט [4]. הצורה הזאת עוצבה כדי להשתמש באופי התנועה של גזים במהירויות גבוהות כדי להקנות לטיל תאוצה גבוהה ככל הניתן.
ישנם שני סוגים עיקריים של טילים כימיים: טילים עם הודף מוצק וטילים עם הודף נוזלי. טילים עם הודף מוצק הם הפשוטים מבין השניים. בטיל כזה דלק ומחמצן מעורבבים ביחד ומתקבל חומר מוצק, הרבה פעמים דמוי גומי. לחומר הזה נותנים צורה רצויה, שמים במֵיכל, וכשמגיע הזמן - מדליקים אותו.
היתרון הגדול של טילים עם הודף מוצק הוא הפשטות שלהם. אין משאבות, אין חלקים נעים, הם נשמרים זמן רב במחסן, וקל יחסית להכין אותם בגדלים שונים. לכן, רוב הטילים לשימוש צבאי הם טילים עם הודף מוצק. שני חסרונות מובהקים של טילים עם הודף מוצק הם ביצועים יחסית נמוכים של המנועים (בגלל תכונות החומרים), וחוסר יכולת לשלוט על הדחף. הטיל פועל עד שנגמר לו ההודף, ולא ניתן לשנות את גודל הדחף בזמן פעולת הטיל (אולם ניתן לתכנן מראש שהדחף ישתנה לאורך הבערה).
בטילים נוזליים הדלק והמחמצן נשמרים במצב נוזלי בדרך כלל במכלים נפרדים. בזמן פעולת הטיל שואבים את הדלק והמחמצן ומזריקים אותם לתא שריפה, שבו הם נשרפים ונפלטים החוצה דרך הנחיר. ישנם גם טילים שבהם הדלק והמחמצן כבר נמצאים ביחד, ופשוט מעבירים אותם ממיכל האחסון לתא השריפה.
היתרון בטילים נוזליים הוא שלרוב הם מספקים ביצועים גבוהים יותר מטילים מוצקים, וניתן לשלוט על הדחף שלהם. החיסרון שלהם הוא הסיבוך - יש צורך במשאבות, צנרת, מערכות בקרה, בידוד וחלקים מיוחדים שמתאימים לעבודה עם חומרים קריאוגניים ומאכלים. כל זה גורם לכך שרוב הטילים הנוזליים הם טילים גדולים, ומיועדים בדרך כלל לטיסות לחלל.

בחלק הבא נדבר על אילו חומרים משתמשים וכיצד מודדים ביצועים.

מאת ד"ר ויקטור צ'רנוב

מקורות:

1. על הפקיד שהרכיב רקטות לכסאו 
2. על אלון מאסק, יישוב המאדים, וטילים מזעריים
3. על תנע
4. על זרימת דה לאוואל