מסין העתיקה עד מאדים ואיראן: תולדות הטילים והרקטות

המלומד היווני ארכיטס (Archytas) היה מתמטיקאי, פילוסוף, אסטרונום ואיש צבא. אבל הוא גם היה קוסם. היסטוריון רומי מספר כי ארכיטס נהג להדהים את תושבי עירו טרנטום (כיום טרנטו שבדרום איטליה), במופע טיסה של ציפור עשויה עץ. הציפור נעה במהירות לאורך חוט שעליו הייתה תלויה, כשסילון של אדים נפלט מאחוריה. הפעלול שהגה היווני הנבון לפני כ-2,400 שנה, היה ככל הנראה השימוש הראשון בכוח ההנעה של גזים. במקרה הזה היו אלה אדי מים – כלומר, קיטור – שנפלטו דרך צינורית דקה, ודחפו את הציפור לאורך החוט. למעשה, הציפור פעלה על פי החוק הפיזיקלי של פעולה ותגובה: הגזים משחררים לחץ בכיוון מסוים, ולכן הציפור נדחפת בעוצמה שווה בכיוון ההפוך. אלא שיחלפו יותר מאלפיים שנה בטרם ינסח אייזק ניוטון את החוק הזה כחוק השלישי מבין חוקי התנועה שלו.

במקום חיי נצח

נדרשו עוד שנים רבות מההדגמות המרשימות של ארכיטס בטרנטום עד להתפתחות הבאה ברתימת כוח ההנעה של גזים. לא ברור בדיוק מתי נעשתה פריצת הדרך, ומתי הופיעו הרקטות הראשונות, אך ככל הנראה זה קרה בסין במאה ה-12 או ה-13. כמה מאות שנים קודם לכן, חיפשו אלכימאים סינים דרך לייצר את שיקוי חיי הנצח. הם אומנם לא הצליחו במשימה המקורית, אך פיתחו במקום זאת את האבקה השחורה, המכונה בימינו אבק שרפה. יש אומנם תיעוד של שימוש בחומרים דליקים בעלי תכונות מיוחדות בתקופות קדומות יותר באזורים נוספים, אבל החומר שפיתחו האלכימאים הסינים במאה התשיעית (לספירה) בערך, היה יציב ובטיחותי, וגם הורכב מחומרים זמינים: סַלְפֶּטֶר, גופרית ואבקת פחם. סלפטר (“אבן מלח” בלטינית) הוא מחצב המורכב בעיקר מאשלגן חנקתי (KNO₃). כשמחממים אותו בנוכחות הגופרית והפחמן שבאבקת הפחם, התערובת מתלקחת ומשחררת כמות גדולה יחסית של גזים, בעיקר פחמן דו-חמצני (CO₂), גז חנקן (N₂) ומימן גופרי (H₂S). כשהחימום נעשה בתוך כלי סגור, לחץ הגזים גדל והולך, עד שהכלי מתפוצץ.
ככל הנראה, זה בדיוק היה השימוש ההיסטורי של אבק השרפה. הסינים נהגו כבר במאה העשירית למלא קנה במבוק באבקה השחורה, לאטום ולהשליך למדורה בעת פסטיבלים וחגיגות, כדי ליצור אפקט של פיצוץ. אלא שלא כל הקנים היו אטומים לגמרי, ולעיתים, קנה כזה עם פתח בגודל מתאים, היה נוסק לפתע מן המדורה אל השמיים, בכוח האדיר של הגזים המשתחררים מן החור. כמה מלומדים הבינו את הפוטנציאל הגלום בתגלית והתחילו לעשות ניסויים בטכנולוגיה החדשה. 

התיעוד הראשון של שימוש ברקטות כאלה מספר על קרב בין הסינים למונגולים ב-1232, שבו השתמשו הסינים ב”חיצי אש” – מקלות ארוכים שאליהם מחובר קנה במבוק קצר, מחורר בקצהו ודחוס באבק שרפה. המפעיל הצית את אבק השרפה, וחץ האש הגיע במהירות מסחררת למרחק מאות מטרים, כשהוא משמיע שריקה מבעיתה ויורק אש מאחוריו. לא ברור אם החיצים האלה גרמו נזק של ממש לאויב המונגולי, אבל האפקט הפסיכולוגי שלהם היה עצום, והביא לתבוסת המונגולים. אלא שהמונגולים יצאו נשכרים ממפלתם: הם אימצו את הטכנולוגיה החדשה, ועד מהרה החלו לשכלל אותה בעצמם. הם כנראה האחראים לכך שהרקטות התפשטו לעולם הערבי ומשם לאירופה בתוך זמן קצר יחסית. את המונח “רקטה” (rocket) טבעו ככל הנראה האיטלקים, והוא נגזר מהמילה האיטלקית racchetta (רקטה) שמשמעותה עשויה להיות “פתיל קצר” או “סליל”, שמתאר את צורת הגליל.

תותחים במקום טילים

הרקטות בתקופה ההיא שימשו בעיקר לפירוטכניקה (זיקוקין די-נור), וכאמצעי להצתת שריפות אצל האויב. הסופר וההיסטוריון הצרפתי ז’אן פרואסר (Froissart) הוא שהגה ככל הנראה את הרעיון לשגר את הרקטה דרך צינור, מה שהביא לשיפור הדיוק שלה, ויצר אב-טיפוס ראשון לכמה מהשימושים הרקטיים של ימינו. ואולם, מבחינה היסטורית, הרקטה נותרה הרחק מאחור לעומת מולידה, אבק השרפה. במקום לשגר את כל כלי הנשק, אימצו האירופים בחום עוד המצאה סינית: התותח. דוחסים אבק שרפה בצינור מתכת עבה, שקצה אחד שלו אטום, מגלגלים כדור כבד לתוך הצינור, ומדליקים פתיל שקצהו בתוך אבק השרפה. כשהאבקה מתלקחת, לחץ הגזים מעיף את הכדור הכבד במהירות אדירה לעבר האויב, ועם קצת מיומנות אפשר להגיע לדיוק מרשים. המצאת התותח שינתה את פני הלחימה, ואפשרה לצבא תוקף לקעקע בקלות את חומותיו של כל מבצר, או להטביע ספינות ממרחק רב. לא חלף זמן רב ובשדה הלחימה הופיעו גם תותחים קלים המיועדים לנשיאה ביד, וכדוריהם לא נועדו למוטט חומות, אלא לרסק איברים פנימיים של בני אדם ובעלי חיים. בזכות הרובים והאקדחים זכה אבק השרפה לשמו הלועזי המוכר, gun powder.

מהודו לאנגליה

בסוף המאה ה-18 התקדם הצבא הבריטי במאמציו לכבוש את הודו. ואולם, בקרבות על כיבוש נסיכות מייסור, שבדרום תת-היבשת, הפתיעו אותם הלוחמים המקומיים במתקפות רקטות משוכללות. ההודים השתמשו גם בצינורות מתכת לייצור הרקטות, לא רק בקני במבוק. אף שהן לא חוללו הרס רב, הרקטות זרעו בהלה בעיקר בקרב הסוסים של הפרשים הבריטים, ואילצו את האנגלים לסגת. למקצת הרקטות גם הוצמד להב קדמי חד, שגרם להן לצאת מאיזון לקראת סוף מסלולן, וכך, מה שנחת על החיילים הבריטים היה חרב מעופפת המסתחררת באוויר בפראות ומשספת כל מה שנקרה בדרכה. לאחר שהצליחו הבריטים לכבוש בכל זאת את מייסור, הם שלחו הביתה דגימות של הרקטות, כדי לפתח נשק דומה. המשימה הוטלה על הקולונל ויליאם קונגרב (Congreve), והוא חקר את הרקטות ההודיות ושכלל אותן. קונגרב פיתח בין השאר ראש נפץ מתפוצץ או מתלקח, והרקטות שלו סייעו לאנגלים בניצחון על נפוליון בקרב ווטרלו המפורסם (1815). 

קונגרב גם המציא רקטת תאורה מצוידת במצנח, עיקרון המשמש בפצצות תאורה עד היום. הרקטות שפיתח קונגרב היו צינור מתכת באורך כמה עשרות סנטימטרים, מצוידות במקל עץ ארוך מאוד (לפעמים עד שני מטרים), כזנב המאפשר להן לשמור על איזון. לאחר שמחקרים הראו כי הרקטה תהיה יציבה יותר אם תתגלגל סביב עצמה במהלך המעוף (כמו קליע של רובה), פיתח מהנדס אנגלי נוסף, ויליאם הייל (Hale), דגם משוכלל יותר של רקטה, בעל כנפוני זנב קטנים וכמה צינורות מעוקלים לפליטת חלק מהגזים. הרקטות האלה – הדומות יותר לרקטות בנות זמננו – היו יציבות יותר במעופן, ובעיקר היו פטורות מהזנב הארוך והמסורבל. על אף השכלולים האלה, השימוש ברקטות כנשק צבאי פחת והלך בהדרגה, בשל השיפורים המהירים בתותחי הקרב, שהיו לנשק המועדף. במלחמת העולם הראשונה, למשל, לא נעשה כמעט שימוש ברקטות, חוץ ממעט שימוש בפצצות תאורה.

לצד ההתפתחות של הרקטות כנשק ואמצעי פירוטכניקה, צצו מדי פעם משוגעים שחלמו על רקטות ככלי תחבורה. אגדה סינית מהמאה ה-16 מספרת על פקיד שלטון בשם ואן הו (Wan Hu) שביקש לטוס בעזרת רקטות. הוא חיבר מושב מעל סוללה שכללה לא פחות מ-47 רקטות, והורה לאנשיו להציתן יחד. כשהתפזר העשן, התברר כי ואן הו ומרכבת הרקטות נעלמו כלא היו. נראה שהוא הגשים את הסיפור המקראי על אליהו הנביא, ועלה בסערה השמיימה. לא ברור אם הסיפור של ואן הו אכן התרחש במציאות, אבל במרוצת השנים ניסו כמה ממציאים לפתח כלי רכב רקטי על גלגלים – מעין קטר או מכונית – פיתוחים שלא ממש הצליחו. בראשית המאה ה-20, הופיע החזון ששינה את עולם הרקטות לעד.

קונסטנטין ציולקובסקי (Tsiolkovsky, או ליתר דיוק Циолковский) נולד ב-1867 בכפר קטן במערב רוסיה. הוא התחרש חלקית עקב מחלת ילדות, והדבר מנע ממנו להשלים את לימודיו בבית הספר היסודי. מה שלא נתנה לו מערכת החינוך, השלים בכוחות עצמו בקריאה אובססיבית, בעיקר של ספרי מדע. הוא לימד עצמו מתמטיקה, פיזיקה וכימיה, וקיבל משרת הוראה. בהשראת ספריו של ז’ול ורן, גילה ציולקובסקי עניין גובר והולך בחקר החלל. הוא פרסם רעיונות רבים בדבר הקמת מושבות מאוישות בחלל, תחנות חלל ואפילו את רעיון המעלית לחלל, שהגה בהשראת בנייתו של מגדל אייפל. ואולם, בניגוד לספרי המדע הבדיוני, ציולקובסקי הציע פתרונות מעשיים לבעיות רבות הקשורות בפעילות האדם בחלל: הוא תכנן מערכות ביולוגיות לאספקת מזון וחמצן, וגם מערכות של דלתות כפולות שיאפשרו לצאת מתוך חללית אל הרִיק של החלל, או להיכנס לתוכה. כיום מערכות כאלה, הקרויות “מנעל אוויר” (airlock) הן רכיב חשוב בתחנות חלל. עד מותו ב-1935 פרסם ציולקובסקי כ-400 מאמרים, רבים מהם עוסקים בתחום הרקטות. הוא חקר לעומק את התנגדות האוויר לתנועה רקטית, ניסח אותה מתמטית, וחישב כי אפשר לפתח רקטה רב-שלבית שתתגבר על הכבידה של כדור הארץ, אם תונע במימן נוזלי ובחמצן נוזלי. הוא גם הגה רעיונות כיצד לבנות רקטה כזו, וכיצד לפתח מערכת היגוי לרקטה. אף על פי שמעולם לא בנה רקטה בעצמו, הוא נחשב כיום לאחד מאבות התחום ואחד מחלוצי הרעיון של טיסה מאוישת לחלל.

מצב נזיל

בעוד ציולקובסקי מפרסם את מאמריו ברוסית, בצידו השני של כדור הארץ התחיל צעיר אמריקני ממסצ’וסטס לגלות עניין רב בפיתוח רקטות לחקר החלל. כבר בגיל תיכון פרסם רוברט גודרד (Goddard) מאמר על אפשרות תיאורטית של טיסה לחלל. בלי שהכיר כנראה את עבודותיו של עמיתו הרוסי, פיתח גודרד במקביל אליו את רעיון ההנעה של רקטות בדלק נוזלי, מתוך מחשבה להגיע לחלל. כשהשלים את הדוקטורט בפיזיקה, ב-1911, התחיל להתמסר לפיתוח רקטות כאלה הלכה למעשה. מאמציו התעכבו בשל פריצתה של מלחמת העולם הראשונה. הוא נרתם לבקשת הצבא לפיתוח נשק רקטי נישא, והוביל את המאמצים לפיתוח הבזוקה – רקטה נגד טנקים שחייל יכול לשאת בעצמו. הפיתוח הושלם בידי אחרים, והבזוקה הייתה כעבור שנים לאחד מכלי הנשק החשובים במלחמת העולם השנייה. גודרד שב לדלק הנוזלי, ובדצמבר 1926 שיגר בהצלחה רקטה ראשונה שהונעה בבנזין וחמצן נוזלי. הוא פיתח בעצמו מערכת של מכלים ומשאבות שהזריקה את הדלק והמחמצן למכל בעירה, שממנו נפלטו הגזים בלחץ גבוה ושיגרו את הרקטה אל על. 

הרקטה הקטנה, כ-30 ס”מ אורכה, טסה בסך הכל 2.5 שניות, הגיעה לגובה של כ-12 מטרים, ונפלה בחלקת כרוב, פחות מ-60 מטרים מאתר השיגור, בחווה של דודתו של גודרד. ואולם, הניסוי הקטן פרץ את הדרך והוכיח את היתכנותה של הנעת רקטות בדלק נוזלי. גודרד התחיל לשכלל את הרקטות שלו, ובתוך עשור כבר שיגר רקטות באורך 4-5 מטרים לגובה קילומטרים אחדים. הוא פיתח מערכת ניווט גירוסקופית, שאיפשרה לשנות את כיוון הרקטה, ולעבור מהמראה אנכית לטיסה אופקית, מקבילה לקרקע. 

החלום הגדול של גודרד היה להשתמש ברקטות מונעות בדלק נוזלי לטיסת חלל, רעיון שהתקבל בלעג בדרך כלל. ב-1920 כתב העיתון “ניו יורק טיימס” כי “זה אבסורד שהפרופסור גודרד לא מכיר את חוק הפעולה והתגובה, ולא יודע שהתגובה זקוקה למשהו טוב יותר מרִיק כדי להגיב עימו”. ב-1929, כשאחת הרקטות של גודרד נסקה לגובה מאות מטרים, כתב עיתון מקומי בגיחוך כי “הרקטה של גודרד החטיאה את הירח ב-384,228.4 קילומטרים”. 

ב-1941 הפסיק גודרד את הניסויים, ונרתם למאמץ הצבאי האמריקני זמן קצר לפני הצטרפותה הרשמית של ארצו למלחמת העולם השנייה. לאכזבתו, הכוחות לא גילו עניין רב בהצעותיו לפיתוח רקטות ארוכות טווח, ובמקום זאת דרש ממנו הצי לסייע בפיתוח רקטות משוכללות להאצת מטוסים במהירות, כדי לייעל את המראתם מנושאות מטוסים. גודרד עסק בפיתוח המערכת הזו עד מותו מסרטן הגרון ב-1945, ימים אחדים לפני כניעת יפן וסיומה של מלחמת העולם השנייה.

מסמנים וי

הכוחות האמריקניים אומנם לא הביעו עניין ברקטות של גודרד, אבל מעברו השני של האוקיינוס האטלנטי דווקא היו מי שגילו בהן עניין רב. עוד לפני תחילתה של מלחמת העולם השנייה, החליט המשטר הנאצי להשקיע בתוכנית טילים. למשימה גויס דוקטור ורנר פון בראון (von Braun), פיזיקאי ומהנדס צעיר, חובב חלל, שכבר עשה בעצמו ניסויים בשיגור רקטות המונעות בדלק נוזלי. פון בראון נרתם בלב שלם למאמץ המלחמה הנאצי, ועסק בפיתוח רקטות שקיבלו את השם V2. הן נועדו להחליף את ה-V1, שלא היה רקטה אלא למעשה מטוס סילון לא מאויש, עמוס בחומרי נפץ, שהנאצים שיגרו בסוף המלחמה בעיקר לעבר לונדון ואנטוורפן. ה-V2 הייתה רקטה גדולה מאוד – שאורכה כ-14 מ’ – שהונעה באלכוהול וחמצן נוזלי, ונשאה 1,000 קילוגרמים של חומר נפץ למרחק 300 קילומטרים. בספטמבר 1944 שוגרה רקטת V2 ראשונה לעבר בריטניה, ועד סיום המלחמה הספיקו הנאצים לשגר כ-3,000 רקטות כאלה ולגרום למותם של יותר מ-7,000 בני אדם. ואולם, בצד הגרמני מתו לפחות 20,000 עובדי כפיה שהועסקו בייצור הרקטות בתנאים קשים בבונקרים תת-קרקעיים. פון בראון לא מחה מעולם על תנאי עבודתם של האסירים, אך לאחר השיגור הראשון העיר כי הרקטה פעלה היטב, אבל נחתה בכוכב הלכת הלא נכון. בשל הערות אלה ואחרות כי הוא מעדיף לשגר רקטות אל הירח מאשר נגד בני אדם, נעצר פון בראון בידי הגסטאפו בחשד לפשעים נגד המדינה. הוא שוחרר רק בלחץ עמיתיו, שטענו כי בלעדיו לא יהיה אפשר להמשיך בייצור הרקטות. לימים טען כי לא ידע על עבודות הכפייה של האסירים בייצור הרקטות, אך לאחר מותו התברר כי היה מודע לכך היטב. לקראת סיום המלחמה הגיעה רקטת V2 שתפסו האמריקנים לידיו של רוברט גודרד, מיודענו. הוא היה משוכנע כי מדובר בהעתקה של עבודתו, ולימים הודה פון בראון כי הטכנולוגיות שפיתח גודרד חסכו למפתחי הטילים הנאצים שנים רבות של עמל.

גילה את אמריקה

בסיומה של מלחמת העולם השנייה, כבר היה ברור לכל הצדדים כי נשק העתיד יהיה שילוב של הנשק הגרעיני שפותח זה עתה, עם יכולות שיגור ארוכות טווח. פון בראון, שהבין כנראה טוב מכולם לאן נושבת הרוח, מיהר להתארגן עם קבוצה מאנשיו והסגיר עצמו לצבא האמריקאי בטרם הספיקו הנאצים לחסלם כדי להגן על סודות הטילים. פון בראון וקבוצה של יותר ממאה מהנדסים גרמנים הועברו במבצע חשאי לארצות הברית, ובמקום לעמוד לדין על פשעי מלחמה, עסקו בפיתוח טילים בין-יבשתיים בעבור האמריקנים, ובעיקר בפיתוח טילים מונחים – כאלה שיהיה אפשר לכוונם אל המטרה ולתקן את הכיוון גם בשעת מעופם. מעמדם של המהנדסים הגרמנים היה מעורפל. הם לא היו שבויי מלחמה, אך נאסר עליהם להסתובב בלי ליווי צבאי. ב-1955 הוסרו המגבלות, ופון בראון קיבל אזרחות אמריקנית. במקביל לעבודתו בפיתוח טילים צבאיים, התחיל פון בראון לפרסם ברבים את רעיונותיו על חקר החלל, בהם תוכנית להקמת תחנת חלל מאוישת ושיגור אסטרונאוטים. הוא גם הפיק עם אולפני דיסני כמה סדרות טלוויזיה על חקר החלל, בתקווה לעורר עניין ציבורי ברעיונותיו.

מהגולאג לחלל

בשעה שפון בראון ועמיתיו עשו דרכם לארצות הברית, קבוצה גדולה עוד יותר של עובדים במערך הטילים הגרמני עשתה את דרכה לעברו השני של מסך הברזל. הצבא הסובייטי תפס בשבי לא פחות מ-5,000 מאנשי הפיתוח, הייצור והשיגור של טילי V2, לצד טילים וחלקי טילים, וכולם הועמדו לרשותו של ראש מערך הטילים של ברית המועצות, סרגיי קורוליוב (Korolev, או ליתר דיוק Королёв). דרכו של קורוליוב למעמד הזה לא הייתה קלה: הוא התחיל כמפתח דאונים, ובהדרגה עבר לתכנון מטוסים ונחשף לתחום ההנעה הרקטית. בשנות ה-30 כבר פיתח טילים, אך ב-1938 נאסר בתקופת הטיהורים של סטלין, ונכלא בגולאג לאחר שאחד מעמיתיו הלשין עליו כי הוא משקיע משאבים רבים מדי של המולדת בפיתוח רקטות המונעות בדלק נוזלי, במקום ברקטות הדלק המוצק שבהן העדיף המשטר הסובייטי להתמקד. בתקופת מאסרו הוחזק במחנה מיוחד למדענים, והמשיך לעסוק בפיתוח רקטות, תחת פיקוח הדוק של המשטר. ב-1944 שוחרר לבסוף. הוא שב לפיתוח הטילים וקיבל דרגת קולונל בצבא האדום. בסיום המלחמה עסק רבות בחקר ה-V2 ובשכלולו, ובתוך כמה שנים כבר היו בידיו טילים המסוגלים לשאת ראש נפץ גרעיני למרחק אלפי קילומטרים, בדומה לטילים שפיתח במקביל פון בראון בארצות הברית. כמו פון בראון, גם קורוליוב גילה עניין גובר והולך בשיגור טילים לחלל, והגיש לשלטונות תוכניות לשיגור חלליות עם בעלי חיים ובני אדם. 

ההבדל העיקרי בין טיסה בליסטית בחלל לכניסה למסלול סביב כדור הארץ הוא המהירות: כדי להכניס גוף למסלול סביב כדור הארץ יש להביא אותו לגובה 100 קילומטר לפחות, ולהעניק לו מהירות של 7.8 קילומטרים בשנייה (קצת יותר מ-28,000 קמ”ש). במהירות נמוכה יותר הוא פשוט ייפול חזרה ארצה, כמו הטילים הבליסטיים. לשם כך מוסיפים בדרך כלל שלב נוסף לטיל, שיעניק למטען את המהירות הדרושה. ככל שהמטען הוא בעל מסה גדולה יותר, כך דרושה יותר אנרגיה כדי להאיץ אותו, והשלב הזה צריך להיות גדול יותר ולשאת דלק רב יותר. 

קורוליוב הצליח לשכנע את ההנהגה הסובייטית להשקיע את המאמץ בהסבת טיל לשיגור לוויין, בזכות מידע שהאמריקנים עוסקים בפיתוח לוויין כזה, והרוסים יכולים להקדים אותם ולזכות בניצחון תודעתי. ב-4 באוקטובר 1957 שיגרה ברית המועצות את הלוויין הראשון, ספוטניק, על גבי טיל R7 – טיל בליסטי שקורוליוב פיתח, והסב אותו בהצלחה לשיגור מטענים למסלול סביב כדור הארץ. עידן החלל נפתח.

ביג-בן לירח

ההצלחה הסובייטית הכתה את האמריקנים בתדהמה. כארבעה חודשים לאחר מכן הצליחו גם הם לשגר לוויין ראשון, אקספלורר, על גבי טיל בליסטי שהוסב לשיגור לחלל. במקביל הפרידו האמריקנים את תוכנית הטילים האזרחית מהצבאית, והקימו את נאס”א, הסוכנות הלאומית לחלל ואווירונאוטיקה. ואולם, קורוליוב ואנשיו המשיכו לשעוט קדימה ולהקדים את האמריקנים בחקר החלל: כחודש בלבד לאחר הלוויין הראשון הם שיגרו כלבה למסלול סביב כדור הארץ. עד מהרה התחילו לשגר גשושיות אל הירח, על גבי טילי R7 משופרים, וב-1959 התרסקה הגשושית “לונה-2” על הירח (יכולת לנחיתה מבוקרת תפותח רק בהמשך), והייתה לעצם הראשון מעשה ידי אדם שמגיע אל פני השטח של אחד מגרמי השמיים. ב-12 באפריל 1961 חגגה ברית המועצות את ניצחונה הגדול ביותר: טיסה מאוישת ראשונה לחלל. החללית ווֹסטוק-1, ובה הקוסמונאוט יורי גגרין (Gagarin או Гагарин), שוגרה גם היא על טיל R7 משופר, שקיבל את השם ווֹסטוק (Vostok, “מזרח” ברוסית), והשלימה הקפה מלאה של כדור הארץ. הסובייטים היו אדוני החלל ומלכי הטילים. האמריקנים הצליחו להגיב כעבור כמה שבועות בשיגור אסטרונאוט ראשון – אלן שפרד – רק אל גבול החלל, בלי שהקיף את כדור הארץ. תחושת הכישלון טיפסה עד הבית הלבן, והנשיא ג’ון קנדי מיהר להציב את היעד השאפתני: הנחתת אדם על הירח עד סוף העשור. מכאן ואילך השקיעה וושינגטון הון עתק בתוכנית החלל, היקף השקעות שהסובייטים לא היו מסוגלים להתחרות בו. פון בראון וצוותו, שעבדו כעת בנאס”א, שקדו על פיתוח הטילים האימתניים ביותר – טילי סטורן. הטילים האלה נדרשו לייצר כוח אדיר לא בגלל המרחב הרב אל הירח, אלא בגלל הצורך לשאת משקל עצום אל מסלול סביב כדור הארץ. משם, עם המהירות המסלולית, אפשר לשגר חללית אל הירח בעזרת מנוע רקטי חלש יחסית. הטיל הגדול ביותר שנבנה בסדרה, סטורן 5 (Saturn V) היה אמור לשאת מטען של 120 אלף ק”ג לגובה של כ-2,000 ק”מ. לשם השוואה, טיל בליסטי הנושא פצצת אטום, צריך להגיע לעשירית מהגובה הזה, עם מטען קטן פי מאה.

סטורן 5 לא היה שונה עקרונית מרקטות ה-V2, או אפילו מהרקטה הפשוטה שגודרד שיגר בחווה של דודתו כ-40 שנה קודם לכן. הוא הכיל מכלים של דלק נוזלי ומחמצן שמתלקחים במדור מיוחד ופולטים גז בלחץ, המניע את הרקטה. בשונה מהרקטות הפשוטות יותר, סטורן היה טיל רב-שלבי: למעשה כמה רקטות המותקנות זו מעל זו. התחתונה מופעלת ראשונה, ומספקת את הדחף הראשון. כשאוזל בה הדלק היא מתנתקת ונופלת, והשלב השני נכנס לפעולה. כשהדלק שלו אוזל הוא מתנתק ונופל, ואז מופעל השלב השלישי. השיטה הזו מאפשרת לשלבים המתקדמים להניע טיל קטן וקל הרבה יותר, וגם להתאים את המנוע לשלב שבו אמור להיות הטיל. הטיל המלא, ובראשו החללית, היה מגדל עצום שגובהו כמעט 112 מטר, גבוה יותר מפסל החירות ומה”ביג-בן” הלונדוני. קוטרו היה יותר מ-10 מטרים (בשלב הראשון) ומשקלו כ-3,000 טונות. לאחר חמישה שיגורים בתוכנית אפולו, נשא הטיל בהצלחה את החללית אפולו 11 בדרכה לנחיתה הראשונה של בני אדם על הירח. האסטרונאוטים שנחתו על הירח היו לגיבורים לאומיים, אבל גם מקומו של מפתח הטיל, ורנר פון בראון לא נפקד, וב-1975, שנתיים לפני מותו, הוענקה לו המדליה הלאומית למדעים. המודל העקרוני שהוא פיתח לרקטות לחלל משמש עד היום. 

בעוד אפולו 11 עושה את דרכה לירח, פרסם העיתון “ניו יורק טיימס” התנצלות על העוול שעשו לרוברט גודרד ב-1920. “מחקרים וניסויים נוספים אישרו את הממצאים של אייזק ניוטון מהמאה ה-17, ועכשיו זה מבוסס בהחלט שרקטות יכולות לפעול בסביבת רִיק, כמו באטמוספרה”, כתבו עורכי העיתון. “ה’טיימס’ מתנצל על הטעות”. 

כשהחליטו האמריקנים לשגר את המטען הגדול מכולם, מעבורת חלל שמשקלה כ-2,000 טונות, פי עשרה ויותר מחלליות אפולו, פותחה מערכת שיגור מיוחדת. המבנה הענקי והכתום דמוי הרקטה, אינו אלא מכל דלק בגובה 47 מטרים, שסיפק כ-760 טונות של מימן נוזלי וחמצן נוזלי למנועים המותקנים במעבורת עצמה. שתי הרקטות הצמודות אליו סיפקו את רוב ההאצה לתחילת השיגור: הן הופעלו בדלק חנקני מוצק (אמוניום פרכלורט) ופעלו בשתי הדקות הראשונות לאחר השיגור. לאחר מכן הן צנחו לים ולרוב נאספו לשימוש חוזר. המערכת הזו הביאה את המעבורות למסלול נמוך יחסית (כ-400 ק”מ). לשיגורים ליעדים רחוקים יותר, כמו מאדים, עדיין משתמשים בטילים רב-שלביים, הנושאים בהצלחה מטען כבד למסלול גבוה יותר סביב כדור הארץ, ומשגרים אותו משם אל היעד.

מהפכת המיחזור

אחד הדברים שהופכים טילים לעסק יקר הוא העובדה שהם חד-פעמיים. בטילים צבאיים זה מובן מאליו, כי הם אמורים להתפוצץ יחד עם מטרתם. אבל בטיסות חלל היה אפשר להוריד את מחיר השיגור לו יכולנו למחזר חלק מהרכיבים בעלות סבירה. כשארצות הברית בנתה את מעבורות החלל כחלליות הרב-פעמיות הראשונות, התברר שזה קשה לביצוע. במעבורת היו מאות אלפי חלקים שדרשו בדיקה לפני כל שיגור, ומחיר התחזוקה האמיר ככל שהמעבורות התיישנו והזדקנו, עד קרקוען הסופי ב-2011, אחרי שני אסונות כבדים שגבו את חייהם של 14 אסטרונאוטים ואסטרונאוטיות.

בעשור הקודם החלה חברת ספייס אקס האמריקאית להשתמש בטילי פלקון 9, טיל לשיגור מטענים בגודל בינוני. השלב הראשון של הטיל מסיים את תפקידו בגובה כ-70 קילומטרים, ממשיך לטפס עוד קצת מכוח האינרציה, ואז חוזר מטה בנפילה חופשית. מעט לפני הפגיעה בקרקע הוא מפעיל שוב את מנועיו, מאזן את עצמו באוויר, מכוון את עצמו לאתר נחיתה, ביבשה או על אסדה בים, ונוחת נחיתה אנכית רכה. אומנם חברת בלו אוריג’ין השלימה נחיתות כאלה בהצלחה עוד לפני ספייס אקס, אבל החברה של אילון מאסק (Musk) עקפה אותה במהירות, וכבר רשמה מאות נחיתות מוצלחות כאלה, בעוד בלו אוריג’ין עדיין מדשדשת במספרים דו-ספרתיים נמוכים. כיום ספייס אקס כבר מפעילה כמה טילי פלקון 9 שהשלב הראשון שלהם שוגר עשרים פעמים ויותר. זה מאפשר לה להציע מחירי שיגור חסרי תחרות, ולהשתלט על חלק ניכר משוק השיגורים לחלל.

בשנים האחרונות מפתחת ספייס אקס את מערכת השיגור הגדולה ביותר בהיסטוריה, סטארשיפ. זו חללית ענקית שתוכל לשאת מאות טונות למסלול סביב כדור הארץ, ולא פחות חשוב: תהיה רב-פעמית לחלוטין, כך שגם החללית עצמה וגם טיל השיגור יוכלו לנחות בצורה אנכית מבוקרת, ולהיות מוכנים לשיגור נוסף בזמן קצר. על פי החזון של מאסק חלליות כאלה ישמשו להקמת מושבה על מאדים, אבל בדרך הן אמורות לשמש גם לנחיתה מאוישת על הירח, לשיגור מטענים גדולים כמו תחנות חלל למסלול סביב כדור הארץ, ואולי אפילו לפיתוח מערכת תחבורה בין-יבשתית שתאפשר לטוס תוך שעה מניו יורק לסידני, או מלוס אנג’לס לטהרן. בינתיים סטארשיפ נמצאת בשלב של טיסות ניסוי, עם כמה הצלחות בנחיתה אנכית של טיל השיגור, לצד כמה כישלונות מפוארים, ונראה שהיא עדיין במרחק של כמה שנים מכשירות מבצעית מלאה.

גדול יותר, חזק יותר, מהר יותר

יכולות הטילים של שתי המעצמות השתכללו עוד במשך השנים, והתפשטו גם למדינות נוספות. כיום, מדינות רבות מחזיקות בטילים בין-יבשתיים המסוגלים לטוס לחלל, עם ראשי נפץ גרעיניים ואחרים, לחזור לאטמוספרה ולפגוע בדיוק רב במטרות קטנות במרחק אלפי קילומטרים מנקודת השיגור. 12 מדינות מחזיקות נכון להיום (2025) יכולות שיגור המאפשרות להן להציב בכוחות עצמן לוויין בחלל (למעשה יותר – מדובר ב-11 מדינות והאיחוד האירופי).

מדינות רבות מצוידות כיום בטילים קונבנציונליים, שמאפשרים לשגר ראשי נפץ גדולים למרחקים של מאות או אלפי קילומטרים. טילים כאלה מותאמים לשיגור ממתקנים קרקעיים, מכלי רכב יעודיים, כמו גם מאוניות, מצוללות או ממטוסים. חלקם מצוידים במערכות הכוונה מדויקת, ודגמים מסוימים מצוידים גם במערכות התבייתות כמו חיישני חום, שמאפשרים להם לאתר מטרה מסוימת, למשל מנוע של מטוס, ולרדוף אחריה. באופן כללי, גודל הטיל מושפע משני גורמים עיקריים: הטווח וגודל ראש הנפץ. ככל שמגדילים את שניהם הטיל זקוק ליותר דלק, לכן הוא עצמו כבד יותר.

בשנים האחרונות מפתחות כמה מדינות טילים היפרסוניים. אלה טילי שיוט שטסים במהירות גבוהה פי חמישה לפחות ממהירות הקול, כלומר לפחות 6,000 קמ”ש, וגם מסוגלים לתמרן ולשנות כיוון תוך כדי טיסתם, כדי להטעות מערכות הגנה. אבל גם לטילים האלה יש מגבלות, חסרונות ונקודות תורפה.

חוזרים לאחור

במקביל להתפתחות הידע והטכנולוגיה רכשו גם מדינות מתקדמות פחות את הכלים לייצור טילים פשוטים. בעשורים האחרונים מצטיידים גם ארגוני הטרור ברקטות – קנויות או מתוצרת עצמית.

אחת הרקטות הפשוטות ביותר היא ה”קסאם”, שארגוני הטרור ברצועת עזה ייצרו מתחילת שנות ה-2000. הדלק של הרקטה מורכב בעיקר מאשלגן חנקתי, חומר המשמש דשן חקלאי, וקל מאוד להשיגו. דוחסים תערובת שלו ושל סוכר לתוך צינור מתכת (למשל עמוד של תמרור), מוסיפים קצת חומר נפץ, שגם אותו אפשר לייצר בקלות מדשן חקלאי, מציתים ומשגרים. בהדרגה ובעזרת ידע ומימון ממדינות תומכות, שכללו ארגוני הטרור את הרקטות, הגדילו את הטווח ואת כמות חומר הנפץ. ואולם, הרקטה עצמה פועלת על אותו עיקרון פשוט: דלק מוצק הבוער ומשחרר גזים, בתוספת מנגנון ייצוב וראש נפץ. לרוב הרקטות הפשוטות האלה אין מנגנון כיוון, ומה שקובע את מקום הפגיעה הוא זווית השיגור, מהירות הרקטה והטווח שלה.

בשנים שלאחר מכן החלו ארגוני טרור לעבוד על טילים מדויקים: אלה טילים שכוללים מערכת ניווט, לרוב מבוססת GPS או מערכת ניווט אחרת. מפעילי הטילים יכולים להכניס לפני השיגור את נקודות הציון (הקואורדינטות) של המטרה, והטילים מצוידים במערכות תמרון שמאפשרות להם שליטה מסוימת בכיוון מעופם, כך שהם מכוונים עצמם אל המטרה המיועדת. נגד הטילים כאלה אפשר להפעיל מערכות שיבוש שמטעות את מערכת הניווט של הטיל ומסיטות אותו ממטרתו.

טילים משוכללים עוד יותר מתבססים על ניווט אינרציאלי: מערכת המשלבת את הגירוסקופים, שהוזכרו קודם, עם מדי תאוצה. כך הטיל “יודע” בעצמו בדיוק איפה הוא נמצא בכל רגע נתון, על סמך מדידות הכיוון, המרחק והזמן שעבר, בתנאי שבעת השיגור הוזנו לו קואורדינטות נכונות של מיקומו. טיל כזה יכול להגיע ליעדו בלי להיות תלוי במערכת איכון לוויינית או במידע חיצוני. עם זאת, למערכות האלה יש מגבלות דיוק, והטילים עלולים לסטות מנתיבם בשל גורמים כמו שינויים בצפיפות האטמוספרה, רוחות חזקות ועוד.

טילים ומילים

מבחינה מילונית, אין הבדל מובהק בין “טיל” ל”רקטה”. למעשה בהגדרה היבשה, טיל הוא כל עצם המוטל בעוצמה רבה, בדרך-כלל בעזרת קנה או מנגנון שיגור. על פי ההגדרה הרחבה הזו גם קליע רובה או פצצת מרגמה הם טילים. בקרב אנשי המקצוע, ההבחנה המקובלת כיום היא ש”טיל” הוא רקטה בעלת מערכת היגוי או כיוון, שאפשר לשלוט בה גם לאחר השיגור. לעומת זה, רקטה פשוטה נעדרת מנגנונים כאלה, ומרגע שעזבה את מתקן השיגור, אין שום שליטה עליה. המונחים “טיל בליסטי” או “טיל בין-יבשתי” משמשים כיום בעיקר לתיאור טילים שמשוגרים למסלול קשתי ורוב מסלולם נעשה מחוץ לאטמוספרה. לעומתם טיל שיוט טס במקביל לקרקע בלי לצאת מהאטמוספרה, כמו מטוס אבל עם יכולות תמרון פחותות ומנוע רקטי מהיר.

טילים נגד טילים

עם שכלולן של מערכות הטילים, התחילו ארצות הברית וברית המועצות לפתח משנות ה-70 מערכות ליירוט של טילים בליסטיים. המערכות האלה מבוססות על מכ”ם, שאמור לזהות שיגור של טילים בליסטיים ולעקוב אחריהם. במקביל, הן משגרות טילים קטנים יחסית ומהירים במיוחד, שאמורים להתנגש בטיל המטרה או להתפוצץ לידו ולהשמידו. שתי המדינות פיתחו כמה מערכות כאלה, אך הן כמעט שלא נוסו בתנאים מבצעיים אמיתיים.

במלחמת המפרץ הראשונה (1991), הסבה ארצות הברית טילים נגד מטוסים מדגם “פטריוט” ליירוט טילי “סקאד” עיראקיים, אך בהצלחה מוגבלת מאוד. המערכת שוכללה עם השנים והציגה תוצאות טובות יותר במלחמת המפרץ השנייה (2003). אחת המדינות המובילות בתחום היא ישראל, שפיתחה בשיתוף ארצות הברית את טילי “חץ” המיועדים להשמדת טילים בליסטיים או טילים ארוכי טווח.

במקביל, פיתחה ישראל במימון אמריקאי את מערכת “כיפת ברזל”, המיועד ליירוט רקטות בטווח קצר. פיתוח המערכת דרש התמודדות עם אתגרים עצומים בשל מהירות התגובה הדרושה ליירוט רקטה שזמן מעופה דקה ואף פחות מכך. במהלך הזמן הזה נדרשת מערכת היירוט לחשב את מסלול הרקטה, להחליט אם לשגר נגדה טיל (על פי מקום הפגיעה הצפוי), ולשחרר את הטיל כדי שיספיק לפגוע בזמן. “כיפת ברזל” כבר נבחנה בתרחישים מבצעיים רבים, ובמערכת הביטחון אומרים כי שיעורי ההצלחה שלה גבוהים מ-80 ואף 90 אחוזים.

גם מערכות “חץ” ו”קלע דוד” עמדו במבחנים רבים, בעיקר בשנתיים האחרונות, ביירוט טילים מלבנון, מתימן ומאיראן. החיסרון של מערכות יירוט כאלה הוא יכולתן המוגבלת להתמודד עם מטחים גדולים של עשרות או מאות טילים המשוגרים בזמן קצר. במצבים כאלה חלק מהטילים מצליחים לפגוע, ואכן האירועים הקשים של הימים האחרונים הם תוצאה של פגיעת טילים אחדים בלבד. אולם בלי מערכות הגנה הנזק והאבדות בנפש היו עלולים להיות גדולים בהרבה.

את יכולות היירוט המוצלחות עלינו לזקוף לא רק לזכות מפתחי מערכות ההגנה ויוזמיהן, אלא גם לזכותם של חלוצים כמו ציולקובסקי, גודרד, פון בראון, קורוליוב וממציאים אחרים שחלמו על טיסה לכוכבים, אך הטכנולוגיות שפיתחו תרמו לנו רבות לחיי היום יום – מצפייה בטלוויזיה באמצעות לוויין ועד לביטחון אישי משופר בזכות הטילים המהירים.