המדע של באטמן 2
16/02/2022
את הדמות של באטמן אין צורך להציג, וגם לא את הציוד המשוכלל שלו למלחמה בפשע. מגוון כלי הנשק והחפצים שלו כה גדול עד שאי אפשר להכניס את כולם בפוסט אחד, לכן כתבנו פוסט נוסף! אז מערכת המרימה אדם מהקרקע למטוס, מיגון אישי מפני שריפות, האופנוע העטלפי שמתנתק מהבאטמוביל - האם כל אלה אפשריים?
בשובר הקופות ''האביר האפל'' משנת 2008 יש קטע שבו באטמן חוטף אזרח סיני מגורד שחקים ונמלט בעזרת מטוס תובלה [2]. יש מי שיכנו זאת טרור בין-לאומי, אך אנו נתמקד בצד המדעי. האם יש מערכת שיכולה להרים באופן בטיחותי שני אנשים מהקרקע בצורה כזאת? אף על פי שזה נראה בדיוני לגמרי, למרבה הפלא מדובר במערכת אמיתית לגמרי שהייתה בשימוש מבצעי שנים רבות. האמריקאים פיתחו את המערכת והיא נקראת ''וו-שמיים'' פולטון (באנגלית זה כמובן נשמע טוב יותר: Fulton SKY HOOK). הבעיה הפיזיקלית היא הרמה של שני אנשים באוויר, כלומר צריך להרים משקל של כ-200 ק''ג. הפתרון במציאות זהה לפתרון בסרט: רתמה המחוברת בעזרת כבל מחוזק לבלון מזג אוויר. באמצעות ניפוח הבלון הכבל עולה לגובה של כ-150 מטר, שם מטוס תובלה טס בגובה נמוך ולוכד את הכבל במוט מפוצל. לאחר מכן הכבל מתגלגל ונמשך מעלה אל בטן המטוס באמצעות כַּנֶּנֶת, מתקן בעל מנוע מסתובב הגורם לכריכת הכבל סביב תוף וכך מושך את המשא. ההבדל היחיד בין הסרט למציאות הוא שבמציאות הערכה גדולה יותר מכיוון שהיא מכילה גם את הגז שאמור למלא את הבלון.
אבל רגע, איך מתמודדים עם העובדה שהמטוס נע במהירות גדולה (180-130 קמ''ש)? האדם שנמצא על הקרקע לא יימשך בכוח רב? אז התשובה היא לא. דמיינו משולש ישר זווית בעל ניצב ארוך מאוד (כמו הכבל הארוך מאוד), ובהתחלה לא מופעל כוח רב בכיוון האופקי אלא בכיוון האנכי (ראו איור מצורף). כלומר קודם כל מרימים את האדם כלפי מעלה, ואז בהדרגה המהירות האנכית שלו משתווה למהירות של המטוס. נחסוך מכם את המשוואות, אבל לפי החישוב (בהנחה שמהירות המטוס 180 קמ''ש וגובהו 150 מטר) בדרך כלל יחוש האדם על הקרקע כוח של כ-2g בלבד, כמו התחושה במעלית שמתחילה לנוע. במקרים קיצוניים יגיע הכוח ל-8g, לא הכי נעים אבל עדיין נסבל לחלוטין בהתחשב שהוא מורגש לשבריר שנייה. היתרון המבצעי של המשיכה האנכית הוא יכולת חילוץ ממגוון תוואי שטח הקשים לנחיתת מטוס. השימוש הראשון במערכת בתצורה המתוארת היה בתחילת שנות השישים במבצע Coldfeet, שבו חולצו שני אנשים וציוד רב מבסיס סובייטי נטוש [3]. באופן מפתיע, לכל אורך שנות השימוש במערכת ידוע רק על תאונה אחת. הציון המדעי הוא 9/10.
בפוסט הקודם סקרנו את חסינות החליפה של באטמן מפני נשק קל ודקירות סכין. אך בסרטים יש לחליפה עוד תכונה של עמידות מפני אש. האם באמת אפשר לייצר חליפה שתגן על אדם מפני אש ועדיין תאפשר לו לנוע בקלילות ולהילחם בפשע? הטכנולוגיה קיימת בבד נומקס (NOMEX). הבד מורכב מסיבים מסוג מטה-ארמיד: משפחת סיבים בעלת תכונות פיזיקליות ייחודיות של עמידות באש ובחום גבוה. הבד הוא סינתטי, כלומר הוא מיוצר בתגובה כימית ולא מסיבים טבעיים. בדרך זו מתקבל סידור מרחבי של שרשראות פולימריות צמודות המקנות מבנה סיבי חזק המעכב בעירה (כמו ניילון דחוס מאוד). הסידור הזה מכונה "גבישיות": תכונה של החומר שהיא מדד לסדר המולקולות (יותר גבישי כלומר יותר מסודר). החיסרון הוא שקשה יותר להכניס מולקלות אחרות לתוך גביש, לדוגמה מולקולות של צבע.
בפועל כיום המדים של כבאים או של צוותי שיריון או אוויר צבאיים אינם עשויים מבד נומקס בלבד, אלא בשילוב עם בד קוולר (לקריאה נוספת על קוולר בפוסט הראשון על באטמן [1]). מדוע? מכיוון שבחימום הנומקס נוטה להתכווץ הרבה יותר מהקוולר. בעבר השתמשו במדי נומקס בצבאות שונים, אך המדים התכווצו והחיילים עדיין נכוו וגם הסתבכו עם האפסנאות. לכן כדי למנוע את ההתכווצות וגם ליהנות מהגבישיות הנמוכה יותר של נומקס משלבים את הבדים. לצד היתרונות יש גם חסרונות, מפני שבד נומקס נחשב לבד ''רגיש'', ונדרש לשמור עליו מפני חשיפה ממושכת לשמש ואפילו מפני כביסה, כדי שלא לפגוע בתכונות העמידות באש. לא רק זאת אלא שהבד הזה בחליפת העטלף יוסיף עובי ומשקל (הערכה של 2 ק''ג) לעומת בד רגיל, וכך ייפגעו הגמישות ויכולת התנועה של באטמן. למרות זאת - ולמרות בעיית הכביסה שאלפרד ייאלץ להתמודד איתה - מבחינה מדעית הוא מקבל ציון 9/10.
והשלב הבא - הבאטמוביל. התמקדנו בפוסט הקודם במיגון ובמנוע הסילון של הרכב, ועכשיו נתמקד באביזרים המתוחכמים. בסרטים המוקדמים היו לבאטמוביל יכולות שנראו בדיוניות - מסך טלוויזיה וטלפון בתוך הרכב (!), נהיגה אוטונומית, מצלמות היקפיות, רדאר ועוד - אבל כיום היכולות האלה מצחיקות כי הן כבר נמצאות בכלי רכב הנוסעים בכבישים או בשלבי פיתוח מתקדמים. עם זאת בכמה סרטים הרכב משנה צורה, כמו בסרט ''האביר האפל'': לאחר שהרכב סופג נזק רב מתנתק ממנו אופנוע BATPOD שמאפשר לבאטמן להמשיך במשימה. השאלות שעולות הן ראשית אם אפשר לבנות אופנוע ייחודי כזה ושנית, אם כן, אם הוא יכול להתנתק מרכב קיים. מבחינת האופנוע עצמו אין מגבלה הנדסית - כלומר אפשר לייצר אותו, ואף עשו זאת. נבנו לצורך הסרט כמה אופנועים כאלו ואחד מהם אפילו נמכר לאחר מכן [4]. לאופנוע צמיגים בקוטר של 80 ס''מ ומנוע הונדה 750 סמ''ק ונמכר במכירה פומבית ב-100,000 דולר (אנו משערים שבלי הרובים שהיו בסרט). אבל יש לו כמה מגרעות: בעת נסיעה בחורף צפוי לעוף בוץ לפרצוף של הנהג וגם לא הכי חוקי לנסוע איתו בכבישים בישראל - כנראה זו הטבה ששמורה רק לאביר האפל. ומה לגבי שינוי הצורה עצמו, כלומר הניתוק מהרכב? משהו דומה הופיע גם בסרט משנת 1992 ''באטמן חוזר'', שם חלקים מהרכב התנתקו והגלגלים זזו פנימה, וכך הרכב נהיה צר מספיק לעבור בסמטה צרה [5]. במציאות שינויי צורה כאלו מסובכים מאוד מבחינה הנדסית, ולמעשה ללא צורך מציאותי כרגע, פתרון הגיוני יותר למצבי חירום הוא פשוט התקנת מושב מפלט ברכב [6]. להרחבה על ישימות כלי רכב המשנים צורה, כדאי לקרוא את הפוסט על הרובוטריקים [7]. ציון מדעי 3/10, אבל ציון עיצובי ל-BATPOD האייקוני 10/10.
לסיכום, רוב האמצעים שנראים בדיוניים לגמרי למעשה אמינים למדי. החיסרון העיקרי שלהם הוא מחירם הגבוה, חיסרון משני עבור ברוס ויין שהונו מוערך ב-80 מיליארד דולר.
עריכה: רעות קמחי-גבריאלי
עיצוב: מיכאל לוי
[4] מכירה פומבית של האופנוע של באטמן
סמנכ״ל ניו-מדיה של העמותה. בעל תואר ראשון בהנדסת מכונות ותואר שני בהנדסת מערכות (שניהם בטכניון).
