רקטת הקסאם היא אמצעי נשק פרימיטיבי אך קטלני שממרר את חיי תושבי הדרום כבר כמעט שני עשורים. בפוסט זה נספר לכם מעט על הפיזיקה של כלי נשק תלולי-מסלול, התכנון ההנדסי והייצור שלהם - ואיך אפשר לעצור אותם.

בעבר כבר סיפרנו לכם על טילים ורקטות [1], המצאה שמקורה עוד בסין העתיקה. כדי לשגר מטען באמצעות רקטה, עלינו להדוף (לדחוף) חומר בכיוון המנוגד לכיוון התנועה. למשל, אם תשחררו את פייתו של בלון מלא באוויר, ייזרק האוויר שבתוכו אל החדר בשל ההפרש בין הלחץ הגבוה בתוך הבלון ללחץ האטמוספרי. האוויר שיזרק ידחוף את הבלון שינוע לכיוון הנגדי. את אפקט הדחיפה הזה ניתן להשיג גם באמצעים כימיים: באמצעות דלק רקטי מוצק או דלק רקטי נוזלי. 

הסוג הראשון, אליו משתייכת גם משפחת רקטות הקסאם, הוא הפשוט יותר. כל שעלינו לעשות הוא לקחת מיכל מוצק שבקצהו נקב, המכונה גם "נחיר". את המיכל נמלא בחומר דליק ובחמצן - ונבעיר אותו. הגזים שישתחררו בתהליך הבעירה יעלו מאוד את הלחץ בתוך המיכל המוצק, יפלטו במהירות מתוך הנחיר וידחפו את המיכל לכיוון השני.

ברקטות קסאם מוקרב הדיוק על מזבח המהירות ופשטות הייצור. הדלק המניע את הרקטות הללו הוא תערובת של סוכר ושל אשלגן חנקתי אותו ניתן למצוא למשל בחומר לדישון חקלאי. את גוף הרקטה מייצרים מצינור מתכת ארוך כמו עמוד תאורה או תמרור שראשו ממולא בחומר נפץ מסוג כלשהו. כאשר מוצתת התערובת בבסיס הצינור [2] משתחררים בתהליך הבעירה גזים המעלים את הלחץ במיכל הדלק ודוחפים את הרקטה בכיוון הכללי אליו כיוונתם אותה. מאחר ולא ניתן לשלוט במהירות ובכיוון יציאת הגזים מנחיר הרקטה, לא ניתן לדעת כמה מרחק היא תעבור והיכן תנחת. בגרסאות מאוחרות יותר של רקטת הקסאם הוחלף הנחיר היחיד במספר נחירים שנוצרים באמצעות מקדחה במקום במחרטה. כיצד בכל זאת פוגעות לפעמים הרקטות וגובות מחיר כבד בנפש וברכוש? התשובה היא מספרים, וגם קצת פיזיקה.

כל תלמיד תיכון במגמה לפיזיקה לומד על "זריקה אופקית". בתרגילים אלו נזרקת מסה נקודתית בזווית כלשהי יחסית לקרקע ונוחתת בחזרה על הרצפה [3]. בהזנחת חיכוך עם האוויר ובזכות תאוצת הכבידה הקבועה מתברר שכל המסלולים הללו, הנקראים גם מסלולים בליסטיים, מקבלים צורה של פרבולה; משוואה ריבועית בה המשתנה הוא זמן התנועה. בעוד בציר האנכי (למעלה-למטה) פועלת תאוצת הכובד, בציר האופקי נעה המסה במהירות קבועה. המרחק אליו תגיע המסה הנקודתית שזרקתם תלוי בשני משתנים בלבד: הזווית יחסית לקרקע והמהירות ההתחלתית. לפיכך, לפחות בתיאוריה, כיוון רקטות קסאם הוא עניין יחסות פשוט. המציאות, כמובן, מסבכת את הדברים, כמו למשל האוויר סביבנו שמאט את תנועת הרקטה וכן שהרקטה אינה בדיוק מסה נקודתית ונתונה למומנטים המשפיעים על ציר הסיבוב שלה.

הפרימיטיביות של רקטות הקסאם מאפשרת ליירט אותן ביעילות גבוהה באופן יחסי. מערכת כיפת ברזל החדשנית, פרי פיתוחה של הרשות לפיתוח אמצעי לחימה (רפא"ל), מדווחת על סיכויי ירוט גבוהים במיוחד שעולים על 80% [4]. כדי לפגוע ברקטות הקסאם בזמן מעופן, משוגרים לעברן טילים המונחים על ידי מכ"ם המנצלים את מהירותן האופקית הקבועה ומתפוצצים על ידם בגובה רב הרחק מהקרקע. בסרטונים [5] ניתן לראות את מנוע טילי כיפת ברזל ואת רגע השמדת רקטת הקסאם עם פיצוצם באוויר. 

מערכת כיפת ברזל\ צילום: רויטרס

עמותת מדע גדול, בקטנה מחבקת ומחזקת את תושבי הדרום ומזכירה להישמע להוראות פיקוד העורף, אנו מאחלים חזרה מהירה לשקט ולשגרה.

מקורות

[1] כיצד פועלים טילים? - חלק 1

[2] How to make Sugar Rockets

[3] Horizontally Launched Projectile Problems - The Physics Classroom Tutorial

[4] כיפת ברזל: 8 עובדות על המלכה האמיתית של "צוק איתן" - גלובוס

[5] כיפת ברזל מיירטת רקטות מעזה - Ynet