המדע עדיין לא הצליח למצוא פתרון למנהרות

הדרכים שצה"ל נוקט כדי לחשוף את מנהרות חמאס עטופות במעטה של חשאיות. דובר צה"ל ציין לפני כשבוע שהארגון בחן יותר ממאה הצעות שונות לפיתוחים טכנולוגיים בתחום, אולם זו לא הפעם הראשונה שהוא נדרש לכך. כבר ב־2004, הצבא בחן שורה של אמצעים להילחם בהברחת כלי נשק במנהרות מתחת למעבר רפיח וגבול מצרים, ונראה כי כמעט כל גיאולוג בישראל גויס לבדיקת רעיונות אפשריים.

ישראל אינה לבד בבעיה הזאת. גם ארצות הברית עם משאבי הענק שלה עדיין לא הצליחה למצוא פתרון פלא לגילוי המנהרות. ב־20 השנים האחרונות, התגלו למעלה מ־200 מנהרות לאורך הגבול בין ארצות הברית ומקסיקו, חלקן בעומק של 35 מטר ובאורך של קילומטרים רבים, המשמשות להברחת כלי נשק, סמים ואנשים. במקרה אחד, מנהרה באורך קילומטר שחיברה בין אריזונה למקסיקו, היתה מוארת, רחבה מספיק שמספר אנשים יכולים לעבור בה צד־בצד בנוחות, ואפילו כללה מיזוג אוויר, תאורה, פסי רכבת להעברת סחורות כבדות, חשמל, משאבות לניקוז מים, קווי טלפון וקירות בטון.

מנהרה של חמאס שצה"ל חשף במהלך מבצע צוק איתן צילום: איי אף פי

כחלק מההתמודדות הסוכנות להגנה על המולדת השיקה ב־2006 את DHS, פרויקט רב שנים לפיתוח טכנולוגיות וטכניקות למניעת ההסתננות דרך הגבול. עם זאת, ראש הפרויקט אד טרנר הודה בעבר כי כל המנהרות שכן התגלו היו בזכות מודיעין וסיורים - ולא בזכות הטכנולוגיה: "יש לחץ לסיפוק מיידי מצד הממשל, לספק איזשהו מכשיר קסם שאפשר לקחת לגבול ולגלות מנהרה בתוך עשר דקות. זה לא יכול לקרות".

ג'ון וריקו, האחראי על פיתוח טכנולוגיות חדשות ל־DHS, הסביר כי חיישן שיעבוד עבור סוג קרקע אחד או במזג אוויר מסוים לא יעבוד במקרה אחר. "להכל יש השפעה. העונה בשנה, זיהום בקרקע, בועות אוויר או קפיצות בשכבות גיאולוגיות. אם אתה לא מבין את הקרקע שאתה בוחן, תהיה לך בעיה להבדיל בין הבלגן הטבעי לבין מנהרות".

חייל צה"ל באחת מהמנהרות שנחשפו צילום: איי פי

"כלכליסט" מציג את הטכנולוגיות העיקריות הקיימות כיום בתחום:

מכ"ם חודר קרקע

אחת הטכנולוגיות הראשונות שעליה התבססו מדענים ואנשי צבא כדי לפתור את בעיית המנהרות היא הרדאר, מערכת איתור מובנית היטב, נגישה ומדויקת, אולם מעל פני הקרקע. הפתרון לכך היה מכ"ם חודר קרקע משתמש בפולסים אלקרו־מגנטיים חזקים במיוחד של גלי רדיו כדי למפות את הקרקע, לבנות תמונה תלת־ממדית של כל השכבות והסלעים הנמצאים מתחת לאדמה, וכך לגלות את המנהרות. באותה שיטה המכ"ם גם משמש גופי הצלה בכל העולם לאיתור ניצולי אסונות טבע. לפי תקצירי ועדת הכנסת ותשובתו של סגן שר הבטחון דאז, זאב בוים, צה"ל בחן טכנולוגיה זו עוד לפני 2004.

התאגיד הצבאי האמריקאי ריית'ון בחן את הטכנולוגיה לאורך הגבול עם מקסיקו, והמכ"ם נמצא בשימוש היום גם על ידי הצבא המצרי, שקיבל מספר יחידות מהממשל האמריקאי דרך החוזה השמן של ריית'ון לסיוע ולשיקום הצבא המצרי. יחידות המכ"ם סייעו למצרים לגלות ולהחריב את מנהרות ההברחה של חמאס במעבר רפיח, שרובן היו קרובות יחסית לפני הקרקע.

מנהרה של חמאס שנחשפה צילום: דובר צה"ל

ג'ון וריקו ציין כי יחידות המכ"ם עובדות נהדר קרוב לקרקע ואפילו יכולות לזהות מנהרות וצינורות ברוחב של כמה עשרות ס"מ, אבל הם יקרות, מסורבלות ומוגבלות מבחינת עומק הקריאה שלהן. המכ"ם ממפה היטב בעיקר קרקעות יבשות ואחידות יחסית במרקם שלהן, וגם אז הוא יתקשה למפות שטחים מעבר לעומק של עשרה מטרים. מנהרות בעומק של עשרים מטר יחמקו מהרדאר.

כמו כן, יש לא מעט טכניקות המקשות על הרדאר לגלות את המנהרות, כמו חפירה בזווית לא ישרה לעומת הקרקע. בארצות הברית, לא מעט מהמנהרות הנחפרות מתחברות לצינורות איסוף מי גשם או מערות טבעיות, ומשבשות את הקריאות של הרדאר. רשות הגבול של ארצות הברית דיווחה כי המכ"ם לא הצליח לגלות מנהרות עמוקות מספיק, גם כאשר הוא מוקם ישירות מעליה.

בעיה אחרת נובעת מכך שאקט החפירה משבש את הקרקע מסביב למנהרות, והרדאר קורא את השינויים בקרקע כמעין הילה שמסתירה לחלוטין את המנהרה. נאדה בונל, חוקרת במכון הגיאופיזי סאנדיה בניו־מקסיקו, מנסה מזה שנים לפתח טכניקה שתשפר את היכולת של מערכות רדאר לזהות מנהרות, כדי לפתור, בין היתר, את ההשפעה של לחות הקרקע על פיזור גלי הרדיו, במיוחד במעבר בין שכבות קרקע. לדבריה, המודלים הגיאולוגים הקיימים פשוט אינם מתאימים לגילוי מנהרות.

גרסה אחרת של הפתרון הזה קודמה על ידי מעבדות האנרגיה האמריקאית באיידהו ב־2008, ואינה מבוססת על שימוש ברדאר אלא בגלי קול בתדרים גבוהים במיוחד. משאית ניידת ממפה את הקרקע על ידי הקרנת גלי קול על הקרקע, ושורה של מיקרופונים רגישים במיוחד מקליטים את ההחזר.

המעבדות פיתחו גם מתקן חישה נייד, LAS, השוקל 12 קילו ועולה כמה אלפי דולרים, אבל גם מתקן זה מוגבל בעיקר למציאת חללים גדולים שהם קרובים יחסית לפני הקרקע, ומתקשה למצוא חפירות, בונקרים ומנהרות מתחת לגובה של 10 מטרים.

איך זה עובד? מיפוי של שכבות הקרקע באמצעות גלי רדיו.

חסרונות: פועל רק על מנהרות קרובות יחסית לקרקע, האיתור משובש בקלות בשל גורמים רבים.

מיקרופונים

פתרון נוסף לאיתור מנהרות מבוסס על עקרונות סיסמוגרפיים. במקום לנסות למפות את הקרקע, הפיתוחים המבוססים על פתרון זה מציעים להאזין לרעשים ולרעידות שאקט חפירת המנהרה יוצר, או לרעשים של אדם המעביר סחורות דרך המנהרה. גלי הקול הללו יוצרים רעידות באדמה, שציוד סייסמוגרפי, כגון מיקרופונים מיוחדים, יכול להאזין לו.

רמטכ"ל בני גנץ. צה"ל בחן יותר מ-100 פיתוחים לחשיפת מנהרות

התאגיד הצבאי ריית'ון פרס לאורך גבול מקסיקו מספר קילומטרים של מיקרופונים סיסמוגרפיים רגישים במיוחד במטרה לגלות את הרעידות של החפירות מתחת לגבול. הטכנולוגיה גם נוסתה לאורך הגבול של מספר בתי כלא פדרלים, כדי לאתר הברחות לתוכם ומתוכו.

אבל ריית'ון אינם הראשונים: כבר בשנות הארבעים, הנאצים הקיפו את בתי הסוהר הרגישים שלהם, שאכלסו בעיקר שבויי מלחמה בריטים, בגדרות ומיקרופונים; בשנות החמישים, ארצות הברית חפרה מנהרות מתחת לחומת ברלין כדי לשרת את מרגליה; ובשנות השבעים ממשלת דרום קוריאה השתמשה במיקרופונים סיסמוגרפיים כדי לאתר מנהרות שנחפרו מתחת לגבול על ידי צבא צפון קוריאה. בכל המקרים האלו, המנהרות נחפרו עמוק מספיק כדי שלא יתגלו על ידי מכשירים סיסמוגרפיים.

מערכות הגילוי הסיסמוגרפיות נכשלות מסיבות רבות: ראשית, קשה למפות החוצה את הרעשים שנוצרים מכבישים או אזורים אורבניים; שכבות מסוימות בקרקע מסוגלות להוליך קולות ורעידות למרחק גדול; הציוד יקר ודורש מערכות שלמות של מיקרופונים, כבלים, עיבוד אודיו וסינון רעשים; והמערכת שולחת לא מעט התראות שגויות.

מספר מומחים הציעו להטמין את המיקרופונים עמוק בקרקע כדי להקל עליהם לסנן את רעשי הקרקע ולשפר את יכולת הגילוי של מנהרות עמוקות יותר, ואקדמאיים מהטכניון הציעו ב־2006 להחליף את המיקרופונים בסיב אופטי.

ד"ר אסף קלר, אחד ממפתחי הטכנולוגיה מהטכניון, הסביר כי סיב אופטי ארוך קולט לא מעט הפרעות, והמערכת שהוא ועמיתיו מפתחים יכולה למדוד ולנתח את ההפרעות בדיוק רב. החוקרים משתמשים במחשב בעל רשת עצבית (Neural Network), המריץ אלגוריתם המחקה את הדרך שהמוח האנושי עובד, ומסוגל ללמוד ולזהות תבניות. החוקרים מלמדים את המחשב לזהות את הסימנים של מנהרות, והתבניות שהן משאירות על הקרקע. ומכיוון שחפירת מנהרה יוצרת לחץ על הקרקע, המחשב יוכל לזהות זאת באמצעות הסיב האופטי.

הפיתוח נמצא כיום בניסוי פעיל על ידי צה"ל בעלות של 200 מיליון שקל, שעדיין לא ידוע אם הניב פירות.

איך זה עובד? מיקרופונים מקליטים את הרעש שנוצר מחפירת מנהרה או מעבר סחורות דרכה.

חסרונות: הציוד יקר, והמערכת שולחת המון התראות שגויות.

אינפרה אדום

היתרון הגדול בפתרון זה הוא שחיישני אינפרה־אדום הפכו בשנים האחרונות לזולים ומדויקים במיוחד, ומאפשרים מיפוי מהיר של שטחי קרקע גדולים. גם כאן ריית'ון מעורבת, ומפעילה מספר רובוטים המפטרלים לאורך הגבול עם מקסיקו. לארה"ב יש גם מערך שלם של לווייני אינפרה־אדום, ולפי דיווח של הג'רוזלם פוסט, מומחים בביון האמריקאי השתמשו בהם לאחרונה כדי להעריך את כמות המנהרות שחמאס חפר. לפי הפוסט, האמריקאים מעריכים כי לחמאס יש למעלה משישים מנהרות, הרבה מעבר להערכות צה"ל.

חברות אזרחיות אחרות מציעות שירותי מיפוי תת־קרקעיים על ידי שימוש בלייזרי LIDAR, המודדים בדיוק רב את החום של הקרקע במיליוני נקודות. הדבר מאפשר לקבלנים לזהות בארות, בורות, בולענים, אזורים חלשים בקרקע, מפגעים, תשתיות וצינורות הטמונים מתחת לקרקע ועוד.

ריית'ון קיבלה ב־2009 מענק של 19 מיליון דולר לפיתוח טכנולוגיה שמשתמשת בלייזרים כדי לשלוח תנודות לתוך הקרקע במטרה לגלות מוקשים וחומרי נפץ תת־קרקעיים. המערכת אומנם אינה מסוגלת לאתר מנהרות עמוקות, אבל זולה לשימוש ויכולה לשמש לאתר את נקודות היציאה והכניסה למנהרה.

החסרון העיקרי של טכנולוגיית אינפרה־אדום הוא שפיזור החום יכול להשתנות על ידי לא מעט גורמים, כגון סחף קרקע, מזג האוויר, כמות האור ועונות השנה. המשמעות היא שכדי לאתר את המנהרות, יש צורך בידע מוקדם רב מאוד על הקרקע והמבנה הגיאולוגי שלה. התוצאה הסופית היא מערכת עם לא מעט מגבלות, הדורשת כוח אדם רב ומחקר שעדיין לא בוצע.

איך זה עובד? חיישנים מאתרים קרקע שנחפרה לפי הבדלי חום.

חסרונות: פועל רק על מנהרות קרובות יחסית לקרקע, האיתור משובש בקלות בשל גורמים רבים.

מיקרו־כבידה

הקבוצה הרביעית של פתרונות נשמעת כאילו נלקחה מספר מדע־בדיוני, והיא מתבססת על מדידת שדה הכבידה (גרביטציה) של כדור הארץ בדיוק כה רב, כך שניתן לאתר חללים בקרקע. הכבידה מושפעת מהמסה של הקרקע, ואקט החפירה והזזת הקרקע ממקום למקום משנה את המסה. אתם אולי לא מרגישים זאת, אבל מעל מנהרה גדולה ורחבה אתם מעט יותר קלים, ותאבדו שבריר של גרם ממשקלכם.

חברות ציוד הנדסי משתמשות כיום בציוד מיקרו־כבידה כדי למפות קרקעות לפני הנחת כבישים או גשרים. הכלים האלו שימושיים במיוחד גם בארכיאולוגיה, בשילוב עם מכ"ם חודר קרקע, ומאפשרים למפות מבנים תת־קרקעיים באזורים רגישים שבהם אין אפשרות לחפור מתחת לקרקע, כגון באזור הכותל המערבי, או בקברי פרמידות גיזה.

נאס"א שיגרה מספר לווינים לחלל ב-2002 כדי למפות את שדה הכבידה של כדור הארץ, שבעתיד יאפשר לבנות מפה גיאולוגית מדויקת יותר ובתקווה גם למנוע רעידות אדמה.

עבור איתור מנהרות הברחה ולחימה למערכת מיקרו־כבידה יש לא מעט חסרונות. היא לא יודעת להבדיל בין מנהרות מעשה אדם לבין חללים טבעיים בקרקע, ודורשת קריאות ארוכות וברמת דיוק מאוד גבוהה, שקשה לספק בתנאי השטח - בועות אוויר ייקראו כמו מנהרה, קרקעות שעברו זעזוע כמו אחרי פיצוץ ישלחו תמונה מבולבלת, ומנהרות שהוצפו במים ייעלמו כמעט לחלוטין מהמפה. זהו גם ציוד כבד ויקר, לרוב.

פתרונות אחרים ויצירתיים יותר מדברים על שימוש בחיישנים המודדים את הקרינה הקוסמית הפוגעת בכדור הארץ ללא הפסקה, כאשר תיאורטית במקרים של מנהרות, פחות חלקיקים ייעצרו על ידי הקרקע ויגיעו לידי החיישנים. אבל המערכת הזאת דורשת עוד לא מעט בחינות כדי להוכיח את מידת ההצלחה שלה באיתור מנהרות, ועד כה לא היא הוכיחה את עצמה.

איך זה עובד? המערכת מאתרת קרקעות שנחפרו לפי הבדלים בשדה הכבידה של כדור הארץ.

חסרונות: מערכת יקרה ומסורבלת. לא מתאימה לפעילות בשטח