破壞效應
電磁脈衝,是短暫瞬變的電磁現象,它以空間輻射傳播形式,透過電磁波,可對電子、信息、電力、光電、微波等設施造成破壞,可使電子設備半導體絕緣層或積體電路燒毀,甚至設備失效或永久損壞。
1. 強大的電磁脈衝建立的瞬間電場,使通訊系統內部電場重新分布, 形成電涌電壓, 對通訊信號系統造成損壞。
2. 通訊系統內部電場瞬間重新分布形成涌流, 對通訊信號系統造成損壞。
3. 強大的電磁場,穿過通訊系統內部電路,產生感生電流,造成通訊信號差模干擾,損壞系統。
4. 強大的電磁脈衝中豐富的頻譜,微電子器件極易產生諧振發熱損壞。
見過核子彈爆炸的人很少,但是,幾乎人人都見過“第二核子彈”爆炸。這種爆炸就是自然界的雷電和靜電現象。雷電、靜電形成的電磁輻射和太陽、星際的電磁輻射以及地球磁場和大氣中的電磁場,所產生的爆炸只是有大小區別,其原理都是一致的。此外,“第二核子彈”的爆炸還有人為現象,就是人為產生電磁輻射源的電磁輻射。
隨著科學技術的發展,全社會電氣設備大量普及,如電視發射台、廣播發射台、無線電台站、航空導航系統、雷達系統、移動通信系統、高電壓送變電系統、大電流工頻設備和輕軌、幹線電氣化鐵路系統等。總之,一切以電磁能套用進行工作的工業、科學、醫療、軍用的電磁輻射設備,以及電火花點燃內燃機為動力的機器、車輛、船舶、家用電器、辦公設備、電動工具等,都會產生不同頻率、不同強度的電磁輻射。其中,大部分是電磁脈衝輻射。
現代戰場的電磁環境是各種電磁能量共同作用的複合環境,既有自然電磁干擾源,如雷電、靜電等,又有強烈的人為干擾源,如各種功率的雷達、無線電通信、導航、計算機以及與之對抗的電子戰設備、新概念電磁武器等。因此,戰場電磁環境比平時要複雜得多,高技術條件下的戰場電磁環境效應主要由各類電磁脈衝場構成。
如此說來,沒有蘑菇雲的人類巨災——電磁脈衝災害,有自然的和人為的兩大類。和平時期,各種自然和人為的電磁脈衝危害時時發生。全球每年因雷電電磁脈衝導致信息系統癱瘓等事故頻繁發生,從衛星通信、導航、計算機網路乃至家用電器都會受到雷電災害的嚴重威脅。僅上海市1999年由於雷電所造成的損失就超過2億元。
核電磁脈衝是核爆炸產生的強電磁輻射,核電磁脈衝的破壞力十分巨大。一些國家的核試驗中,核電磁脈衝能量侵入電子、電力系統,燒斷電纜、燒壞電子設備的事例也屢見不鮮。高空核爆炸產生的電磁脈衝危害,比地面和地下核爆炸更大,核電磁脈衝強度大、復蓋區域廣。
由於大氣的衰減作用,高空核爆炸產生的熱、衝擊波、輻射等效應,對地面設施的危害範圍都不如電磁脈衝效應大,100萬噸當量的核武器在高空爆炸時,總能量中約萬分之三以電磁脈衝的形式輻射出去。隨著核技術的發展,已開發國家已研製出核電磁脈衝彈,增強了電磁脈衝效應,而削弱了衝擊波、核輻射效應,電磁脈衝的破壞力明顯增大。
武器競爭
人類研製電磁脈衝武器起始於20世紀70年代,至20世紀90年代進入實用化階段。
·美國“第二核子彈”
1985年,美國在制定“戰略防禦倡議”計畫時,把高功率微波武器列為其空間武器的主攻項目,重點研究其殺傷機理。1987年,美國國防部提出“平衡技術倡議”計畫,高功率微波武器是其五大關鍵技術之一。
1991年海灣戰爭期間,美軍在E-8“聯合星”飛機攜帶和使用電磁脈衝武器。美國和俄羅斯小型化電磁干擾機,可被常規兵器投擲到敵方,不僅可損傷敵方指揮控制系統,而且直接影響精確制導武器和信息化單兵的作戰效能。1992年7月,美國國會總審計局向眾議院軍事委員會提交《國防基礎技術、軍用特殊技術依賴外國帶來的風險》報告,提出未來先進武器最關鍵的6項技術,其中包括高功率微波武器。美國海陸空三軍還分別制定了高功率微波武器發展計畫。
1993年,美國進行了代號為“豎琴”的電磁脈衝武器實驗,天線群向電離層發射電磁脈衝,阻斷通信和摧毀來襲飛彈。1996年,美國一國家實驗室研製出手提箱大小的高能電磁脈衝武器,以及可裝備在巡航飛彈上的電磁脈衝武器,其有效作戰半徑達10公里。
1998年,俄羅斯發明了重8公斤的小型強電流電子加速器,爆炸時發出X射線、高功率微波,可破壞電子設備。
1999年3月,美國在對南聯盟的轟炸中,使用了尚在試驗中的微波武器,造成南聯盟部分地區通信設施癱瘓3個多小時。伊拉克戰爭中,美軍於2003年3月26日,用電磁脈衝彈空襲伊拉克國家電視台,造成其轉播信號中斷。
除俄羅斯和美國外,英、法、德、日等國家,也都在進行高功率微波武器的開發。有國際軍事專家分析認為,海灣戰爭中,伊拉克之所以被動挨打,重要原因是指揮控制系統和防空設施遭到破壞,喪失電磁環境控制權。