אלפרד נובל וההיסטוריה של חומרי נפץ

כתב: רן לוי

המצור היה חלק בלתי נפרד ממלחמה בימי הביניים. ערים רבות היו מוקפות חומה וכל אציל שכיבד את עצמו בנה לעצמו טירה מפוארת. הצבא התוקף, אם כן, היה מתפרש סביב החומה ומכתר אותה וכך הייתה מתחילה מלחמת התשה והרעבה. המצור היה נמשך חודשים, לעיתים אפילו שנים- עד שמישהו מהצדדים הלוחמים היה נשבר. כל זאת השתנה בעקבות תגלית שנעשתה בסין לפני כאלף שנה בערך וחילחלה לאירופה כמה מאות שנים מאוחר יותר. הסינים פיתחו שיטה לייצור אבקה גרגירית שחורה שמתלקחת בקלות ומפיקה חום עז וגזים לוהטים: אבקת שריפה. הסינים השתמשו בה בעיקר כחומר בעירה בתוך זיקוקים:  הם והיפנים אחריהם ראו בשימוש באבקת שריפה לצרכי מלחמה מעין פחיתות כבוד. לאירופאים, עם זאת, לא היו עכבות שכאלה.

אבקת שריפה שחורה היא סוג של חומר נפץ שאותו אנחנו מכנים היום בשם 'חומר נפץ הודף'. כשאבקת השריפה בוערת היא מפיקה גזים לוהטים. המהנדסים האירופאים גילו חיש מהר שבתוך קנה סגור, הגזים החמים יוצרים לחץ עז אשר מסוגל לדחוף החוצה פגז במהירות אדירה. הבעירה בחומר נפץ הודף היא איטית יחסית: היא מתפשטת בתוך החומר במהירות של כמה עשרות עד מאות מטרים בשניה בלבד. האיטיות הזו היא תכונה רצויה עבור חומר נפץ הודף: לחץ הגזים בתוך קנה התותח נבנה בהדרגה והפגז משתחרר בצורה מבוקרת. אם הפיצוץ היה מהיר מדי, הלחץ הפנימי היה מרסק את התותח לפני שהפגז היה מספיק לעזוב את הקנה.

הופעתו של התותח בשדה הקרב הייתה ראשיתו של תהליך אשר בסופו הפכו חומות בצורות לאלמנט קישוטי וחסר תועלת. בתחילה עוד ניסו הערים להתמודד עם כוחה של אבקת השריפה על ידי עיבוי החומות או תכנון עתיר-זוויות, כך שהפגז 'יגרד' את החומה במקום לפגוע בה במלוא עוצמתו. מירוץ החימוש הזה בין התותח ההולך וגדל לחומות ההולכות ומתעבות הביא, בסופו של דבר, לפשיטת רגל כלכלית של ערים שלא יכלו לשאת בנטל הכספי של הקמת חומה. חומרי הנפץ ניצחו במערכה.

חומרי נפץ

חומר נפץ הודף עשוי מתערובת של שני חומרים בסיסיים: אחד שהוא מקור האנרגיה, ושני שהוא החומר המחמצן. במקרה של אבקת השריפה, מקור האנרגיה הוא אבקת פחם והחומר המחמצן הוא אשלגן חנקתי. הקשרים הכימיים שבתוך מולקולות אבקת הפחם נמצאים, בדרך כלל, במצב יציב למדי: כל עוד לא נפריע להם בשום צורה, הם לא יתפרקו. אך אם נקרב אל אבקת הפחם להבה חמה, האנרגיה שבאש תערער את הקשרים הללו. המולקולות יתפרקו ויתרכבו מחדש עם האטומים שבחומר המחמצן- תהליך המכונה 'חמצון'. במהלך החמצון נפלטת יותר אנרגיה מאשר נדרשת כדי להתחיל את התהליך- ואנרגיה זו גורמת לפירוקן של מולקולות נוספות, חמצון שלהם, פליטת אנרגיה חדשה וכן הלאה וכן הלאה.

ההבדל בין שריפה רגילה לבעירה של אבקת שריפה הוא במיקום החומר המחמצן. בשריפה רגילה, כמו זו של גזע עץ הבוער בתוך מדורה, החמצן נמצא באוויר שסביב הגזע. האינטנסיביות של התגובה הכימית מוגבלת מכיוון שחלק גדול מהחומר הדליק כלל לא נחשף לחומר המחמצן. בחומר נפץ הודף החומר המחמצן הוא חלק מהתערובת עצמה. קרבה זו בין חומר הדלק והחומר המחמצן מאיצה מאוד את התגובה הכימית ומאפשרת שחרור כמות גדולה של אנרגיה בפרץ זמן קצר מאוד- דהיינו, פיצוץ.

במשך מאות שנים שלטה אבקת השריפה בעולם חומרי הנפץ ללא עוררין. סוגים נוספים של חומרי נפץ 'איטיים' נתגלו מאז ימי הביניים, אבל אבקת השריפה נותרה הפופלארית מכולן. כל זה השתנה במאה ה-19. פרופסור אסקניו סובררו (Sobrerro) היה כימאי באוניברסיטת טורין שבאיטליה. ב-1846 גילה חומר חדש אשר עתיד היה לשנות את דברי ימי האנושות- וגם לזעזע את חייו של החוקר עצמו. סובררו גילה שכאשר הוא מוזג חומר בשם 'גליצרין' לתוך צנצנת המכילה תערובת של חומצות מסויימות, מתקבל נוזל שומני שקוף בעל אופי…עצבני במיוחד. סובברו היה כימאי מנוסה וזהיר למדי, אבל כל אחד עושה טעויות. הטעות הראשונה הביאה לכך שצנצנת התפוצצה מול פניו וכמעט הרגה אותו במקום. הטעות השניה חירבה לגמרי את אחת המעבדות.

ניטרוגליצרין היה חומר הנפץ הראשון מסוג 'חומר נפץ מרסק'- חנ"מ, בקיצור. בניגוד לחומר נפץ הודף, בחנ"מ מקור האנרגיה אינו בבעירה אלא בפירוק של המולקולה המהווה את חומר הנפץ. תהליך זה, המכונה 'ניפוץ' (Detonation) מפיק פחות אנרגיה מזו המופקת מבעירה של חומר נפץ הודף- אבל הוא הרבה יותר מהיר. גל ההלם חולף דרך החנ"מ במהירות של עד שמונה קילומטרים בשניה, כשכל מולקולה שמתפרקת משחררת אנרגיה שגורמת לפירוק של שכנתה, וכן הלאה. גל ההדף שנוצר כתוצאה מההתרחבות המהירה של הגזים הלוהטים הוא זה שיוצר את מירב הנזק כתוצאה מניפוץ החנ"מ.

אסקניו סובררו נחרד כשהבין עד כמה התערובת החדשה שיצר מסוכנת. הוא סירב להמשיך ולחקור אותה ואפילו השמיד חלק מרישומי הניסויים שלו כדי לשמור על התגלית בסוד- אבל ללא הועיל. השמועה אודות ה'שמן המתפוצץ' עשתה לה כנפיים. שנים לאחר מכן אמר סובברו על המצאתו את הדברים הבאים:

"כשאני חושב על כל הקורבנות שנהרגו בתאונות של ניטרוגליצרין, הנזק האדיר שניגרם וודאי עוד ייגרם בעתיד, אני כמעט מתבייש להודות בכך שאני ממציאו…הנחמה היחידה שלי היא הידיעה שאם לא אני, מישהו אחר היה מגלה אותו בתוך זמן קצר."

אלפרד נובל

רצה הגורל ובמעבדתו של סובררו עבד גם כימאי שוודי צעיר בשם אלפרד נובל. נובל שמע אודות התגלית- טוב, היה קשה לפספס את החדשות- והחליט לבחון את הפוטנציאל המסחרי של הניטרוגליצרין. נובל חזר לשוודיה ושכנע את אביו, שהיה בעל מפעל לייצור תחמושת, להקים מעבדה כדי לחקור לעומק את תכונותיו של הניטרוגליצרין ובעיקר כדי לשפר את בטיחותו. אלפרד ידע שכל עוד הניטרוגליצרין כל כך מסוכן, אף אחד לא יהיה מוכן לגעת בו. משפחת נובל הקימה את מעבדת המחקר שלה באחד מפרברי שטוקוהולם, באזור עירוני. השכנים מסביב, כצפוי, לא היו כל כך מרוצים. הם חשו שהם חיים ליד הר געש בלתי צפוי. הם צדקו.

פריצת הדרך הראשונה של אלפרד נובל הייתה פיתוח נפץ עבור הניטרוגליצרין. הנפץ הוא מיכל זעיר של חומר נפץ רגיש לחום. אל הנפץ חיבר נובל פתיל ובו אבקת שריפה. הפתיל בוער בקצב איטי וידוע מראש עד שהוא מגיע אל הנפץ, יוזם אותו ובכך מפוצץ את הניטרוגליצרין. פיתוח הנפץ איפשר הפעלה מבוקרת יותר של הניטרוגליצרין, ונובל החל משווק את הפלא החדש ללקוחות פוטנציאליים- והיו הרבה כאלה. אירופה וארצות הברית של אמצע המאה ה-19 היו במהלכה של תנופת פיתוח ותיעוש נרחבת: מסילות רכבת נסללו בכל מקום ומכרות נחפרו עמוק יותר כדי לספק יותר חומרי גלם לתעשייה. ההדף האדיר של חומר הנפץ המרסק סייע לחצוב דרכים חדשות בגבעות קשוחות ולהעמיק את המכרות במהירות וביעילות.

לצד מעבדת המחקר, בליבה של שכונת המגורים הצפופה, הקים נובל בית חרושת קטן לייצור ניטרוגליצרין. פיתוח הנפץ היווה התקדמות בטיחותית מבורכת, אבל הניטרוגליצרין נותר לא פחות מסוכן משהיה. זהו נוזל שכל מכה הכי קטנה, כל זעזוע חזק או התחממות לא מבוקרת מפוצצת אותו. האם נובל הבין עד כמה *באמת* מסוכן הניטרוגליצרין? קשה לדעת. ייתכן ופיתוח הנפץ הכניס אותו לשאננות יתרה- כך טוענת לפחות ביוגרפיה אחת של הממציא. למרות זאת, יתכן שההילה של נובל כמי שייסד מאוחר יותר את פרס נובל היוקרתי ותרם כה רבות לקידום המדע, הביאה לגישה סלחנית מדי כלפיו. לי, באופן אישי, קשה להאמין שנובל לא היה מודע לטירוף שבאחסון מאות קילוגרמים של חומר נפץ מהסוג הרגיש ביותר בטבורה של שכונת מגורים. יכול להיות שהפיתוי הכלכלי להמשיך ולייצר ניטרוגליצרין כדי לענות על הביקוש היה חזק מדי. כך או כך, הוא שילם מחיר יקר על טעות זו. הוא- ואחרים.

השלישי בספטמבר, 1864, החל כיום שגרתי למדי.

אמיל נובל, אחיו הצעיר של אלפרד, עבד במעבדה. חברת רכבת מקומית הזמינה מנה גדולה של ניטרוגליצרין ואמיל, יחד עם חבר נוסף, עמלו על הכנת התערובת. אמיל היה עוזר מעבדה מוכשר ואחראי- אבל משהו השתבש באותו היום. מה בדיוק קרה באותו הבוקר במעבדה? האם נשמטה הצנצנת הלא נכונה ונפלה אל הרצפה? האם החליק מישהו על שלולית מים ונפל על הארגז הלא נכון? את הסיבה לא נדע לעולם, אבל את התוצאה שמעה שטוקוהלם כולה במה שנודע בשנים מאוחרות יותר כ'בום של נובל'. בתוך שבריר שניה נמחקה המעבדה ובית החרושת כולו, כאילו לא היו. חמישה בני אדם, ביניהם אמיל, שלושה עובדים במפעל ועובר אורח שחצה את המדרכה הסמוכה- נהרגו במקום. קירות הבתים הסמוכים קרסו פנימה ופצעו באורח קשה שכנים חסרי מזל. דיווחי העיתונות מזירת האירוע היו גרפיים במידה שאנחנו לא רגילים לה בעיתונות המודרנית. הכתבים לא קימצו במילים כשתיארו את מצבן הנורא של הגופות לאחר הפיצוץ- כולל איברים שניתקו ממקומם ובשר שנפרד מהעצמות. צריך לזכור שמראות כאלה היו כמעט בלתי מוכרים באותם הימים, ואפשר ממש לחוש את הזעזוע של העיתונאים מהמחזה השטני שנגלה לעיניהם.

אלפרד נובל ניצל בנס: הוא לא היה במפעל באותו היום. אנחנו לא יודעים כיצד השפיעה עליו התאונה ומותו של אחיו הצעיר והאהוב: הוא לא שוחח על כך ולא הזכיר את התאונה באף ראיון או מכתב עד יומו האחרון. אנחנו יודעים, לעומת זאת, שלפחות אח אחד אחר של נובל הפציר בו לעזוב את הכל ולנטוש את העבודה על הניטרוגליצרין. אך לאלפרד לא הייתה כל כוונה להפסיק. ההפך הוא הנכון. מטרתו, שהתחדדה אחרי התאונה בשנת 1864, הייתה לאלף את הניטרוגליצרין הפרוע. הוא שכר אסדה והציב אותה באגם מבודד. כדי להעביר את הצנצנות שהכילו את חומר הנפץ מהחוף לאסדה, נובל ארז אותן בתוך שקים מלאים בחול רך ופריך המכונה 'קייסלגור'. באחד הימים, בעודו עובד על האסדה, הבחין לפתע נובל בטיפת ניטרוגליצרין שנזלה מאחת הצנצנות והחלה מתגלגלת אל קצה השולחן. אלפרד מיהר לנסות ולעצור אותה והעצם היחיד שהיה בהישג ידו היה שק פתוח, מלא בקייסלגור. הוא חפן מלוא הכף מהחול הרך ופיזר אותו על הטיפה המתגלגלת. הניטרוגליצרין נספג בתוך החומר והעיסה שהתקבלה הייתה בעלת מרקם דומה לזה של חימר.

נובל הסתקרן והחל בוחן את תכונותיה של התערובת החדשה. עד מהרה גילה שהקייסלגור הופך את הניטרוגליצרין לאדיש יותר: אפשר למעוך אותו, להכות בו, לזרוק אותו- והוא לא יתפוצץ. זו הייתה התקדמות נהדרת, אבל נותרה עדיין שאלה קריטית: האם התערובת החדשה תהיה גם נפיצה כמו ניטרוגליצרין טהור? כדי לבחון זאת, נובל הניח גוש של התערובת החדשה על גבי קרש, הצמיד לה את הנפץ שהמציא, הדליק את חוט הבעירה- ושלח את הקרש על פני המים. מספר דקות לאחר מכן הרעיד את האגם פיצוץ אדיר.

התגלית של נובל, שהיה איש עסקים מוצלח מאוד, הפכה אותו לאדם עשיר מאוד. הוא כינה את התערובת 'אבקת הבטיחות של נובל', ושיווק אותה תחת השם המסחרי 'דינמיט'. את הדינמיט עיצב לצורת מקלות דקים שהתאימו לחורי הקידוח במכרות ומחצבות, ומקלות הדינמיט עם הפתיל הארוך שהשתלשל מהן הפכו להיות מזוהות עם המושג 'חומר נפץ'. שימושים צבאיים להמצאה לא אחרו לבוא, כמובן.

סיפור הקמתם של פרסי נובל הוא מוכר למדי, אבל אזכיר אותו כאן בקצרה לשם השלמות. בשנת 1888 ביקר לודוויג נובל, אחיו של אלפרד, בעיירה הצרפתית קאן- ושם הלך לעולמו. עיתון מקומי, שעורכו סבר בטעות שאלפרד הוא המנוח, פרסם את דבר מותו תחת הכותרת- 'אלפרד נובל, שהתעשר בזכות גילוי השיטה המאפשרת להרוג יותר אנשים מאי פעם, מת אתמול.' אירוע זה דירבן את נובל להשאיר בצוואתו הוראות מפורטות להקמתה של קרן שתעניק פרסים למדענים ואנשי רוח מצטיינים.

חומרי נפץ מודרניים

במרוצת המאה העשרים הלכו חומרי הנפץ והשתכללו. ה-TNT, או בשמו המלא טריני-טרוט-לואן, נתגלה כבר ב-1863 אך נכנס לשימוש סדיר סביב שנת 1905. ה- TNT השתלב בעיקר ביישומים צבאיים בזכות מספר תכונות מוצלחות מאוד. הוא יציב מאוד ואינו רגיש להלם או חיכוך, ובנוסף ה-TNT הופך לנוזל בטמפ' נמוכה יחסית של כשמונים מעלות- טמפ' נמוכה בהרבה מהטמפ' בה הוא עלול להתפוצץ. את חומר הנפץ הנוזלי ניתן לשפוך לתוך פגזים ולעצב אותו כנדרש. השימוש ב-TNT  הפך להיות כה נפוץ, עד שעוצמתם של כל חומרי הנפץ האחרים נמדדת ביחס אליו. למשל, פצצה אטומית היא שוות ערך לכך וכך מיליוני טונות של TNT.

אם כבר הזכרנו פצצות גרעיניות, ראוי להזכיר שעקרון הפעולה של פצצות גרעין ופצצות מימן שונה לחלוטין מזה של חומרי נפץ רגילים, 'קונבציונליים'. בחומרי נפץ מקור האנרגיה הוא בפירוק קשרים כימיים בין אטומים, בעוד שפצצות גרעיניות שואבות את כוחן מפירוק קשרים בתוך האטומים עצמם או מהיתוך של שני אטומים ליצירת אטום חדש, כפי שמתרחש בפצצת מימן.

חומרי נפץ מודרניים הם בטוחים מאוד לשימוש. Composition 4, או בשמו המוכר יותר סי-4, הוא חומר נפץ חזק בשלושים אחוז יותר מ-TNT, אך עם זאת אפשר אפילו לירות עליו כדור רובה- והוא לא יתפוצץ. גם אם נדליק אותו בעזרת גפרור, הוא יבער באיטיות: החיילים האמריקניים במלחמת וייטנאם השתמשו בסי-4 כחומר בעירה לצרכי בישול. אני מניח שמגיע צל"ש לחייל הראשון שהיה אמיץ מספיק כדי לנסות את הטריק הזה. סי-4 הוא גם רעיל, וחיילים בוייטנאם היו בולעים אותו בכמויות קטנות כדי לזכות בחופשת מחלה.

קל מאוד לייצר חומר נפץ, ברגע שאתה יודע איך לעשות את זה. אחד מחומרי הנפץ הנפוצים ביותר בעולם, למשל, הוא ה-ANFO: הוא מהווה כשמונים אחוז מכלל חומרי הנפץ שנעשה בהם שימוש תעשייתי במכרות ומחצבות בארצות הברית. ה-ANFO קל להכנה עד כדי גיחוך: הוא מכיל בעיקר דשן לצמחים ושמן מנועים. בהרבה מכרות בארצות הברית הפועלים מכינים אותו על המקום: מנקזים קצת שמן מהמנוע של הטרקטור, שופכים אותו לתוך שק של דשן, מערבבים היטב ומחברים את הנפץ המתאים. זה הכל. הפשטות הזו משחקת לידיהם של טרוריסטים, כמובן. כאן בישראל אין צורך להכביר מילים על הנושא הכאוב הזה, אבל גם האמריקנים למדו אותו על בשרם: בשנת 1995 החריבה מכונית תופת מלאה במאות קילוגרמים של ANFO את בניין הממשל הפדרלי שבאוקלוהומה-סיטי. 168 איש נהרגו בפיגוע, והבניין נהרס כליל. גם הפיגוע הראשון במגדלי התאומים שבניו-יורק, בשנת 1993, בוצע באמצעות ANFO.

אין יותר מדי מה לעשות כנגד חומרי נפץ מאולתרים כמו ANFO, אבל למרבה המזל עוצמתם נמוכה ביחס לחומרי נפץ מתקדמים כמו סי-4, Semtex או HBX. כדי למנוע מטרוריסטים לעשות שימוש בחומרי נפץ מתקדמים שכאלה נהוג להוסיף להם בתהליך הייצור חומרים המכונים 'סמנים', מארקרים באנגלית. חלק מהסמנים הם כימיקלים נדיפים שכלבים משטרתיים יכולים להריח בקלות. סמנים אחרים הם חלקיקים זעירים שמסוגלים לשרוד את הפיצוץ ולכוון את החוקרים אל המפעל שייצר את חומר הנפץ, תאריך הייצור שלו ומשם גם אל עקבותיהם של המפגעים.

כמות חומר הנפץ שנעשה בה שימוש בפיגוע טרור היא בדרך כלל מוגבלת: קשה לצבור, להסתיר ואז לשנע כמויות גדולות של חומרים בעייתים שכאלה. המגבלה הזו אינה משפיעה על צבאות וממשלות- וזו הסיבה לכך שתאונות בחומרי נפץ הן מסוכנות והרסניות הרבה יותר מפיגועי טרור- כפי שידגים לנו הסיפור הבא.

אסון הליפקס

העיר הליפקס שבקנדה הייתה מרכז לוגיסטי חשוב מאוד עבור בעלות הברית במלחמת העולם הראשונה. אחת הסיבות המרכזיות הייתה מבנה הנמל שלה: המעגן היה חבוי עמוק בתוך היבשת וכדי להכנס לתוכו יש לעבור בתעלה צרה המכונה 'The Narrows'. התעלה הצרה הגנה על המעגן מפני צוללות אויב ועל כן משך אליו הנמל שבהאליפקס ספינות מכל העולם.

אחת מאותן ספינות הייתה הסוחרת הצרפתית 'מון-בלאן'. המון-בלאן הגיעה להאליפקס בחמישי בדצמבר, 1917, בשעת לילה מאוחרת- אך לא יכלה להכנס פנימה. שעריו של הנמל נסגרים בכל לילה לתנועת ספינות כהגנה מפני צוללות, והמון-בלאן נאלצה להטיל עוגן מחוץ לנמל. השכם בבוקר למחרת מיהרו אנשי הצוות להשיט את הספינה אל הנמל. הייתה להם סיבה טובה למהר: המון-בלאן הייתה עמוסה בכמה אלפי טונות של חומרי נפץ מכל הסוגים, ביניהם כ-200 טונות של TNT. באותה השעה יצאה מתוך הנמל ספינת סוחר בלגית בשם 'אימו', בדרכה לניו-יורק כדי לאסוף מזון וציוד לאירופה.

כשהתקרבה האימו לאזור הצר של ה- Narrows הבחינה בספינה שלישית העושה דרכה אף