כיצד הומצא המצנח?

סיפורו של המצנח החל כבר בתקופת הרנסנס, שנערכו בה רישומים ראשוניים של דגמי מצנחים. בערך בשנת 1470 משרטט איטלקי עלום שם אדם תלוי באוויר בזמן שהוא אוחז במוט, המצוי בבסיסו של חרוט גדול מחומר קשיח. 15 שנים מאוחר יותר, אחד מגדולי הממציאים והאמנים בכל הזמנים, לאונרדו דה וינצ'י, הציג גרסה משלו. אצלו בסיס המצנח היה מורכב ממסגרת רבועה קשיחה, שאליה חוברו ארבע יריעות בד גדולות שיצרו יחדיו צורה של פירמידה.

השרטוט של דה וינצ'י נחשב להגיוני הרבה יותר מבחינה אווירודינמית משום שהפרופורציות שלו, כלומר היחס בין חלקיו השונים של המצנח, היו נכונות. וכשבנו אותו לבסוף, הוא אכן פעל: בשנת 2000 בנה אדריאן ניקולס הבריטי מצנח לפי התוכנית של דה וינצ'י, עם החומרים שהיו זמינים 500 שנה קודם לכן, וצנח איתו בהצלחה בדרום אפריקה.

נאחזים באוויר

המבנה הבסיסי של המצנח כולל חופת בד גדולה, שאליה קשור הצנחן בעזרת רתמות וחוטים. עיקרון הפעולה שלו פשוט: התנגדות האוויר תלויה בשטח הפנים של הגוף הנופל ובמהירות שלו. כאשר המצנח פתוח שטח הפנים שלו גדול, כלומר נכלאת תחתיו כמות גדולה של אוויר, וכך נוצרת מספיק התנגדות לכוח הפיזיקלי שמופעל על הצנחן כלפי מטה - כוח הכבידה, שהוא בעצם משקל הצנחן והמצנח.

בצניחה רגילה המצנח נפתח מיד לאחר הקפיצה מהמטוס. התנגדות האוויר גדלה עם המהירות, והתוצאה היא שהצנחן הקופץ מגביר את מהירותו עד שתוך זמן קצר מאוד התנגדות האוויר משתווה בגודלה למשקל הצנחן והמצנח. במצב כזה של שוויון כוחות, הצנחן מפסיק להגביר את המהירות, והוא נופל במהירות קבועה ולא גדולה כלפי מטה.

בצניחה חופשית, לעומת זאת, לא פותחים מיד את המצנח, אלא צוברים מהירות תוך כדי נפילה כשהתנגדות האוויר נמוכה מאוד. אחרי כמה שניות הצנחן מגיע למהירות מרבית של כ-200 קמ"ש, וממשיך ליפול במהירות זו עוד זמן מה. רק בגובה של קילומטר אחד בערך, כשהצנחן פותח את המצנח, הוא מתחיל להאט בגלל התנגדות האוויר שגדלה באותו רגע. בסופו של דבר הוא מגיע לקרקע במהירות נמוכה יחסית.

מצנחים מגוונים

בתחילה המצנח היה עשוי מחומרים כמו עץ, מתכת ובד קנבס שהיו זמינים וקלים לעיצוב. בהמשך עברו לייצר את המצנחים מבד משי, שנחשב לחזק ולעמיד ביותר, ואחרי שנים רבות של שימוש בו התגלו יתרונות סיבי הניילון הסינתטיים שבהם משתמשים עד היום.

קיימים סוגים שונים של מצנחים שנועדו למטרות מגוונות: מצנחים צבאיים מבצעיים הם בדרך כלל עגולים, נפתחים ברגע היציאה מהמטוס ולא ממש ניתן לנווט אותם למקום מסוים. אלה נועדו להנחית חיילים בשטח עוין, להעביר אספקה ומזון ואפילו כלי רכב.

קיימים גם מצנחי האטה, המותקנים בעיקר ברכבי מירוץ ובכלי טיס שנעים במהירות רבה וצריכים להאט בבת אחת. המצנח הספורטיבי הוא הנפוץ ביותר, צורתו מלבנית וניתן לשלוט בו בקלות יחסית. מצנח הרחיפה דומה מאוד למצנח הספורטיבי, אך התפעול שלו שונה לגמרי - הצנחן נרתם למצנח כשהוא על הקרקע, ובעזרת זרמי רוח החופה מתמלאת ויוצרת כוח עילוי שבזכותו הוא יכול לרחף באוויר.

קפיצת כלב

באופן מוזר, המצנח הומצא יותר ממאה שנים לפני המצאת המטוס. כלי התעופה היחיד שניתן היה לקפוץ ממנו היה הכדור הפורח, שהומצא על ידי האחים ז'וזף-מישל וז'אק-אטיין מונגולפיה ב-1783.

באותה שנה פיתח לואי-סבסטיאן לנורמאן מצנח חירום שהיה אמור לשמש אנשים לכודים במבנים, וקפץ בעזרתו ממגדל. הוא היה גם זה שהעניק לו את שמו: "פאראשוט", שפירושו בצרפתית פארא=נגד, שוט=נפילה.

באותו זמן הבין ז'אן-פייר בלאנשר, מחלוצי השימוש בכדור הפורח, שהמצנח יכול לשמש גם את נוסעי הכדורים הפורחים כאמצעי המלטות בשעת חירום. אך הצנחן הראשון שקפץ מכדור פורח לא היה אדם אלא כלב, שנשלח על ידי בלאנשר בשנת 1785. ב-1793 הוא פיתח את המצנח הרך הראשון, שהיה עשוי ממשי וניתן היה לקפלו.

היום כל צנחן מצויד במצנח ראשי ובמצנח נוסף, למקרה שהמצנח הראשי לא יתפקד כראוי. השיא העולמי בצניחה נקבע בשנת 1960 על יד ג'וזף קיטינג'ר, שצנח מכדור פורח בגובה של 102,800 רגל, שהם יותר מ-31 קילומטרים – כלומר מהחלל עצמו. בזמן הנפילה החופשית הוא הגיע למהירות של כ-1,000 קילומטרים לשעה, מהר יותר אפילו ממטוס נוסעים!

הכתבה הופיעה בגיליון אפריל של המגזין "גלילאו צעיר".