למה לא בונים את כל המטוס מהחומר של הקופסה השחורה?

שלום, כאן הקברניט; למה לא עושים את כל המטוס מהחומר של הקופסה השחורה? זו נשמעת שאלה די מטופשת - אבל יש בה שביב היגיון; יש רכיב אחד באווירון ששורד כל אסון. כמה קשה להפוך יותר רכיבים בו לכאלה, כמו למשל - החלק בו יושבים בני אדם?

הקופסה השחורה היא מהפיתוחים שגרמו לתעשיית התעופה לקפוץ ולצעוק "איך לא חשבו על זה קודם", אך לא בבת אחת. למעשה, היו גורמי כוח בתעשייה שהתנגדו לשימוש בה. ראשיתה ב-1939, כשמהנדסי התעופה פרנסואה האסנו ופול בודואין מצרפת החליטו שנמאס להם להיכשל.

מטוס ניסוי משנות השלושים

השניים ניסו לפתח אווירון חדש ללא הצלחה. בימים ההם, מנהרות הרוח עדיין לא יכלו לספק מידע מדויק ומחשבים לא היו, כך שהדרך הטובה ביותר לגלות האם מטוס יעבוד היתה לבנות ולהטיס אותו. הגרוויטציה, כדרכה, לא חסה על אף אחד וטייסי ניסוי נהרגו בהמוניהם. הצמד הצרפתי מאס בריבוי הכשלונות - ובקושי ללמוד מהם; את מי ישאלו מה השתבש, את הריסות המטוס?

ולכן, פיתחו מערכת פשוטה שמתעדת את פעולות מערכות המטוס על גבי סרט צילום. הפיתוח הזה אומץ בידי מהנדסים אחרים, אך נשאר בתחום ניסויי הטיסה; כל סרט היה חד פעמי, מה שלא איפשר שימוש בהיקף נרחב. ב-1942 פותחה בפינלנד מערכת רב-פעמית לתיעוד נתוני הטיסה, שזכתה לשם מאטה הארי. היא הותקנה במספר מטוסים, וצבאות החלו להשתמש בכלים כדוגמתה במלחמת העולם השנייה.

בניית מטוסי קרב במלחמת העולם השנייה

שם גם נולד השם "קופסה שחורה"; מערכות אלקטרוניקה וחיישנים היו חידוש מסווג מאוד, אשר הותקן במטוסים בקופסאות בצבע שחור, כדי שאם יאבד המטוס בשטח אויב, יהיה פחות סביר שמהנדסים יבינו שמדובר בציוד ששווה בדיקה והתייחסות. לפיכך, "קופסה שחורה" היה כינוי רווח כללי לציוד אלקטרוני מוטס. ועדיין, משהו היה חסר: גם המערכות הללו לא יכלו לספק מידע מקיף על סיבת ההתרסקות - רק להראות מה קרה למטוס בדרכו לקרקע.

מי ששינה את התמונה היה דיוויד וורן, מורה למתמטיקה מאוסטרליה, שתמיד חלם על הנדסת מטוסים. אבא שלו נהרג בתאונת מטוס כשהיה בן שמונה, ואף אחד לא ידע לומר מה גרם להתרסקות.

דיוויד וורן בצעירותו

וורן הגשים את חלומו, עזב את ההוראה ולאחר שהוכשר כמהנדס, החל לעבוד ברשות בטיחות התעופה האוסטרלית. שם נצבט ליבו שוב ושוב כשנתקל בהתרסקויות ללא הסבר, והחליט למצוא פיתרון. ב-1953 הציג את הפיתוח שלו: קופסה שחורה שמקליטה את דברי הטייסים על חוט נחושת, בתוך מארז טיטניום.

בתחילה, כל העולם התנגד; רשויות טענו שזה סיבוך מיותר, צבאות - שמדובר בסיכון לביטחון מידע ואיגודי הטייסים זעמו על החדירה לפרטיות הצוותים. ואז שמע על ההמצאה של וורן מר רוברט הרדינגהאם, מפקד חיל האוויר הבריטי בימי מלחמת העולם השנייה, שנחשב לסמכות עליונה בכל הנוגע לתעופה. הרדינגהאם ראה מה שפספסו כל האחרים: את פוטנציאל הצלת החיים של המכשיר. עם מימון מאנגליה, הרחיב ושיפר וורן את הקופסה, שילב אותה עם הקלטת נתוני הטיסה - ובנה את הקופסה השחורה בגרסתה המודרנית.

הפיתוח של וורן

יש לה שני רכיבים: הראשון נקרא CVR והוא מקליט ומתעד את מה שהטייסים אומרים, את התקשורת ביניהם ובין מגדלי הפיקוח, מה שעוזר לזהות טעויות אנוש. השני נקרא FDR והוא מקליט פרטים טכניים - מהירות, גובה, מצב המדפים, טמפרטורת המנועים ועוד מאות מדדים שונים שמספקים תמונה טכנית של התנהגות המטוס.

וורן והמצאתו

כיום מותקנת קופסה שחורה כמעט על כל כלי טיס מאויש, כשתקן בינלאומי מחייב עמידות שלהן בהתרסקות שתיצור תאוצת כובד של 3,400g (כלומר, פי 3,400 ממשקלה העצמי) ובחום של אלף מעלות במשך שעה ברציפות ושקיעה לעומק מוחץ מתחת לפני הים (6 ק"מ).

אש? הקופסה לא מתרגשת

אז למה לא בונים את כל המטוס מהחומר שמרכיב אותן? ראשית, הקופסאות השחורות עשויות מאלומיניום, טיטניום ומעט פלדה - אותם חומרים מהם בונים מטוסים. אז למה הקופסה השחורה יכולה לשרוד התרסקות, ואנחנו לא? גם הקופסאות לא תמיד שורדות את ההתרסקויות; לפעמים הן מתפצחות ונגרם נזק לציוד שבהן, לפעמים הן אובדות בים ולפעמים הן אינן מספקות די מידע.

התרסקות מטוס נוסעים

מה שמחזיר אותי אל סוגיית ההישרדות. המעבר מתנועה במאות קמ"ש לעצירה נקודתית עושה דברים רעים מאוד לגוף האדם, אותם לא אפרט משום שאנחנו אתר לכל המשפחה. וגם אם היה עשוי המטוס כולו מחומר דמיוני שלא יישבר לעולם - עדיין לא ניתן היה לבטל את האינרציה, הנטיה של גופים להמשיך באותו כיוון תנועה שתואם לכוח שהופעל עליהם. גם במטוס בלתי שביר, הנוסעים לא היו שורדים (ארעו נסים בעבר, אך לא מסיבות שאפשר לסנתז). 

יש איך לבטל אינרציה: עם כוח נגדי. למשל, רקטות שיאטו את הנפילה קרוב לפני הקרקע - כפי שמבוצע בעת הצנחת מטענים כבדים בעתות מלחמה, ובהנחתת חלליות. אך הרקטות הללו מהוות סיכון אבטחה כשלעצמן; אם אחת תידלק בזמן טיסת שיוט, מהר מאוד יעשה המטוס חיקוי של קפצן באנג'י ללא חבל.

חללית סויוז רוסית בעת נחיתה - קודם מצנח, ואז רקטות האטה

עוד אפשרות היא שימוש במצנח - רכיב שהותקן בכמה מטוסים קלים ניסיוניים. ופה שוב באים ומפריעים לנו חוקי הפיזיקה; כדי להצניח אדם במשקל 75 ק"ג צריך מצנח בעל שטח של 80 מ"ר שיכול להיכנס לתרמיל גב גדול; מה יהיה גודלו, משקלו ושטחו של מצנח שיוכל להנחית בואינג 777 ששוקל 350 טון ונע במהירות של מאות קמ"ש? אל תטרחו לחשב, הוא יהיה גדול וכבד מכדי להינשא באוויר בצורה אפקטיבית. כל גרם מחושב בעיצוב מטוסי נוסעים, כך שהמטוס יוכל לשאת מקסימום נוסעים למקסימום טווח; מטוס כה גדול עם מצנח זה פשוט לא כלכלי. 

מצנח חירום שמותקן במטוס קל

ואולם, יש מטוס אחד בו יש מעין קופסה שחורה אנושית: ה-F111 האמריקאי. זהו מפציץ שבשעת חירום פולט את כל תא הטייס שלו, טייסים והכל - ופותח עוד בשנות השישים.

תא המילוט של ה-F111

עד שתפותח דרך אפקטיבית להצניח מטוס, על הנוסעים בתעופה האזרחית לסמוך על היצרנים והטייסים; מידע שהתקבל מקופסאות שחורות איפשר לשפר את מערכות המטוסים, נהלי חברות התעופה והכשרת צוותי הקרקע והאוויר. בתכל'ס, טיסה עדיין בטוחה עשרת מונים יותר מנהיגה במכונית. טיסה נעימה!