פיצוץ מבוקר: תוכנה חדשה תצמצם את “שטח הסכנה” סביב פצצות ממלחמת העולם השנייה

מכון Fraunhofer-Gesellschaft, שבסיסו בגרמניה, הוא אחד הארגונים המובילים למחקר יישומי. הוא הוקם כארגון ללא מטרות רווח ב-1949, וקרוי על שמו של יוזף פון פראונהופר (1787–1826), מלומד ממינכן שנהנה מהצלחה שווה כמדען, כמציא וכיזם.

באתר האינטרנט של הארגון פורסמה (01/10/2025) ידיעה לתקשורת אודות מחקר חדש בנושא תוכנת מחשב התומכת בביצוע פיצוצים בטוחים ומבוקרים של פצצות אוויריות. המחקר נערך במסגרת מודלים נומריים להערכת סיכונים של גלי הלם תת-קרקעיים.

פעם אחר פעם פצצות אוויריות שלא התפוצצו ממלחמת העולם השנייה צריכות להיות מנוטרלות או מושמדות בפיצוצים מבוקרים. חוקרים במכון לדינמיקה במהירות גבוהה, Ernst-Mach-Institut - EMI, עובדים יחד עם שותפים לפיתוח מודלים המנבאים העפת רגמות ומדמים התפשטות תת-קרקעית של גלי הלם. המטרה היא לעזור להפחית את אזורי הפינוי וכן לשפר את חיזוי הסיכונים למבנים תת-קרקעיים.

מאות אלפי פצצות אוויריות שלא התפוצצו ממלחמת העולם השנייה עדיין קבורות מתחת לאדמה בגרמניה. תהליך נטרול פצצה מצריך פינוי מורכב בקנה מידה גדול, סגירת רובעים שלמים בעיר והפרעות לתחבורה ברכבת — כדי להגן על האוכלוסייה.

כמה גדול צריך להיות רדיוס הבטיחות כדי להגן על אנשים מפני על-לחץ ורגמות? ואם מתבצע פיצוץ מבוקר מכיוון שהנטרול מסוכן מדי, אילו השפעות יש לו על מבנים תת-קרקעיים סמוכים?

תחזית מדויקת של הסיכונים הצפויים יכולה להגביל את רדיוס הפינוי ולאפשר להעריך את ההשפעה על אנשים, על מבנים ועל תשתיות בצורה יעילה יותר.

בפרויקט Shockanalyst חברו שלושה: Fraunhofer EMI, virtualcitysystems GmbH ומשרד הפנים של מדינת נורדריין-וסטפאליה, כדי לחקור את ההרס שיכולה לגרום שפצצה מתפוצצת — הן על פני השטח והן בתת הקרקע.

בפרויקט מנתחים עד כמה אזור הבטיחות סביב הפצצה צריך להיות גדול, ולשם כך פיתחו את תוכנת הסימולציה VC BlastProtect, המדמה פיצוצים מבוקרים במודל עירוני תלת-ממדי.

פיתוח התוכנה החל כחלק מפרויקט SIRIUS. הוא מאפשר לדמות את ההתפשטות מעל הקרקע של גל הפיצוץ ואת מעוף הרסס של מארז הפצצה, תוך התחשבות בתשתיות שמסביב באמצעות מודלים פיזיים מפורטים.

עד כה לא הייתה דרך להעריך את אמצעי השיכוך ואת גל ההדף שמתפשט מתחת לאדמה כאשר יש צורך בפיצוץ ושמשפיע על צנרת, על תשתיות תת-קרקעיות ועל יסודות של בניינים סמוכים.

כדי לפתור בעיה זו פיתח Fraunhofer EMI מודל מספרי חדש: “אנו מפתחים את התוכנה כך שצוותי סילוק פצצות יוכלו להשוות אמצעי שיכוך שונים ולהעריך טוב יותר את ההשפעות של גלי הלם בקרקע”, אומר מדען מחקר ב-Fraunhofer EMI.

כדי למנוע רסס מפצצות בזמן פיצוץ, צוות סילוק פצצות מעביר את הפצצה לבור ומכסה אותה בחול או במים. בכך מופחת משמעותית רדיוס הרסס המועף.

באמצעות קודים מספריים שפותחו ב-Fraunhofer EMI מחשבים במדויק את התפשטות גלי הפיצוץ ואת השפעותיהם על בני אדם ועל מבנים.

מעריכים גם את ההשפעה של כיסוי החול על רסס ועל התנודות והתנועות בתת הקרקע. כאשר פצצה מכוסה בחול מתפוצצת, כמות גדולה של אנרגיה מתפשטת בקרקע. לכן חשוב לחזות כיצד התפשטות גלי הפיצוץ משפיעה על מנהרות הרכבת התחתית או על מרתפים, למשל.

תהליך הדמיית העומסים הדינמיים הקיצוניים הללו מסובך בשל תכונות הקרקע: קרקעות חצץ, חרסית וחול מתנהגות אחרת לחלוטין תחת השפעת אנרגיה קיצונית, והתנהגות האדמה כתערובת תלת-פאזית (חול, מים, אוויר) מהווה אתגר מיוחד.

דגימות קרקע גנריות נבדקות תחילה בבדיקות מעבדה דינמיות, שבמהלכן מופעלים גלים בקצבי מתח ומשרעות שונות. לאחר מכן מדמים אותן במודלים ממוחשבים. אם התוצאות הווירטואליות תואמות לאלו מהניסויים, משמע שהמודלים עושים את העבודה.

ניסוי רחב היקף באתר לשעבר של צבא מזרח גרמניה במקלנבורג-וורפומרן כבר הוכיח עד כמה המודלים משקפים את המציאות: שש פצצות קבורות במשקל 225 ק”ג כוסו בדרכים שונות בתנאים מציאותיים (באמצעות תצורות שונות של חול ומים) והתפוצצו קרוב לבניין. אמצעי השיכוך שולבו עם חיישנים מדויקים למדידת פיצוץ וגלי הלם תת-קרקעיים. בחלק מהבדיקות, טבעות אלומיניום תמכו בדפנות בור הפיצוץ — כמו בתרחישים אמיתיים.

מטרת בדיקות האימות הייתה, ראשית, להשיג נתונים להמשך פיתוח מודלי הסימולציה; ושנית, לספק לצוותי סילוק פצצות תובנות על ההשפעות של אמצעי שיכוך שונים שניתן לדמות בתוכנה.

פצצה אחת שהתפוצצה הוכיחה שהצפי היה לנזק גדול יותר לבניין, ולכן המודלים טועים בצד הזהירות.

שירותי סילוק פצצות יקבלו בעתיד הערכה הרבה יותר מדויקת של הסיכון ויוכלו לתכנן צעדים ממוקדים באתר כדי למזער נזקים.

המידע מסתמך על פרסומים שהופיעו בקבוצות ה‑LinkedIn שאני מנהל: Explosives / Blasting (Energetic Materials) OSH ו‑Fireworks and Pyrotechnics OSH.