Impuls elektromagnetyczny

Już podczas wybuchu pierwszej bomby atomowej stwierdzono - zgodnie z przewidywaniami fizyków - towarzyszący mu niezwykle oślepiający błysk światła, obecność masy neutronów oraz niezwykle intensywnych strumieni promieni gamma i promieniowania rentgenowskiego.

Podobne zjawiska, oczywiście jeszcze intensywniejsze, zarejestrowano znacznie później podczas wybuchów bomb termojądrowych.

Już jednak w czasie przeprowadzanych w początku lat 50-tych próbnych wybuchów jądrowych naukowcy amerykańscy odkryli obecność towarzyszących im niezwykle silnych impulsów elektromagnetycznych, pokrywających praktycznie całe pasmo częstotliwości radiowych. Impulsy te były w stanie indukować w obwodach elektrycznych i systemach elektronicznych wartości napięć i natężenia prądu powodujące katastrofalne uszkodzenia urządzeń elektrycznych, a zwłaszcza systemów łączności - z zasady bardzo wrażliwych na zewnętrzne zakłócenia. Zjawisku temu nadano nazwę "Jądrowego Impulsu Elektro-Magnetycznego" - NEMP (Nuclear Electro-Magnetic Pulse).

Mechanizm powstawania NEMP związany jest z elementarnymi procesami zachodzącymi z udziałem promieniowania jądrowego i cząstek elementarnych, a w szczególności z "rozproszeniem Comptonowskim". Mówiąc w ogromnym uproszczeniu - tory elektronów "comptonowskich", powstających pod wpływem promieni gamma, ulegają zakrzywieniu w magnetycznym polu ziemskim, wypromieniowując przy tym energię w postaci pola elektromagnetycznego.


Specjaliści od strategii prowadzenia wojny szybko dostrzegli w tym zjawisku możliwość stworzenia broni będącej w stanie uszkodzić infrastrukturę telekomunikacyjną i energetyczną przeciwnika - bez stwarzania bezpośredniego zagrożenia dla ludzi. Ot, taka "humanitarna" broń - E-bomba - zmuszająca wroga do kapitulacji. Wystarczy tylko na wysokości 40 - 100 kilometrów nad terytorium wroga dokonać wybuchu jądrowego, aby towarzyszący mu NEMP w promieniu ponad 1000 km mógł spowodować nieodwracalne uszkodzenia urządzeń elektrycznych i systemów elektronicznych, zwłaszcza komputerowych. Sam wybuch jądrowy - poza silnym błyskiem światła - nie wywołałby istotnych zniszczeń materialnych, nie byłoby fali uderzeniowej burzącej budynki, a ilość radiacji docierającej do powierzchni ziemi i skażenia promieniotwórcze byłyby mniejsze aniżeli przy wybuchu na małej wysokości.

Ale generować impulsy elektromagnetyczne o ogromnym natężeniu można znacznie prościej za pomocą E-bomb, które podobno wchodzą już do arsenałów wojennych potęg świata. Niektóre źródła mówią nawet, że tego rodzaju bronią posługiwały się wojska NATO podczas niedawnej kampanii przeciwko Serbii, aby unieszkodliwić jej systemy radarowe.

Uczeni wiedzą, że kluczem do takiej broni jest generowanie krótkotrwałych impulsów prądu elektrycznego o dużym natężeniu. Skierowanie takich impulsów do anteny spowoduje wypromieniowanie potężnej fali elektromagnetycznej o szerokim paśmie częstotliwości. Obwody elektryczne znajdujące się w określonym "polu rażenia" zaabsorbują energię, którą ta fala przenosi - mogą się po prostu "spalić".

Najbardziej niszczące są impulsy mikrofal z zakresu częstotliwości gigahercowych, które mogą z łatwością przeniknąć do wnętrza aparatury elektronicznej przez otwory wentylacyjne, lub szpary w obudowie, indukując groźne prądy w różnych obwodach elektrycznych. Fale megahercowe poprzez złącza i przewody zasilające, działające podobnie do anten, przedostają się do podłączonej elektroniki i mogą tam spowodować nieodwracalne zniszczenia.

Do wytworzenia mikrofal potrzebny jest niezwykle krótki impuls elektryczny, trwający około 100 pikosekund, czyli jedną dziesięciomiliardową sekundy. (Warto sobie uświadomić, że w takim czasie światło przebywa odległość wynoszącą 3 centymetry.) Takie impulsy można wytwarzać za pomocą urządzenia zwanego generatorem Marxa. W zasadzie jest to drabina kondensatorów ładowanych równolegle, a następnie - wykorzystując super-szybkie przełączniki - rozładowywanych przy połączeniu szeregowym. Powstające podczas rozładowania impulsy trwające setki pikosekund wystarczy skierować do anteny, która wypromieniuje błysk elektromagnetycznej energii. Lotnictwo Armii Stanów Zjednoczonych w swoich laboratoriach na takiej zasadzie zamierza stworzyć broń niszczącą elektronikę nadlatującego samolotu wroga, lub rakiety.

Ale potężne impulsy, choć jednorazowe, można wytwarzać również używając zwykłego materiału wybuchowego. Energię zgromadzoną w kilogramie trotylu (TNT) można przekształcić w potężny impuls mikrofalowy za pomocą urządzenia zwanego kompresorem strumienia. Urządzenie to wykorzystuje energię eksplozji aby skupić pole magnetyczne, towarzyszące impulsowi prądu, w co raz mniejszej objętości. Na końcu taki impuls trafiając do anteny wytwarza potężny impuls fal radiowych i mikrofal.


Prostota zasady działania i konstrukcji koncentratora strumienia jest wręcz szokująca. Wystarczy wziąć rurkę metalową, wypełnić ją materiałem wybuchowym i w jednym jej końcu umieścić detonator. Następnie rurkę umieszcza się wewnątrz cylindrycznej cewki indukcyjnej, do której - na przeciwległym końcu względem detonatora - podłączona jest antena. Na początku przez cewkę trzeba przepuścić prąd elektryczny, co powoduje powstanie wewnątrz niej pola magnetycznego. Potem zapłon detonatora pobudza materiał wybuchowy, którego eksplozja rozchodzi się wzdłuż rurki z prędkością około 6000 metrów na sekundę. Gdybyśmy mogli przyjrzeć się temu procesowi w zwolnionym tempie, to zobaczylibyśmy, że w momencie zapłonu inicjującego eksplozję fala uderzeniowa zaczyna niszczyć całe urządzenie, rozrywając stopniowo wewnętrzną metalową rurkę. Odkształcony metal rurki zwiera kolejne zwoje cewki powodując koncentrację pola magnetycznego, wytwarzanego przez płynący w niej prąd. W miarę przesuwania się czoła fali uderzeniowej do przodu zachodzi kompresja pola magnetycznego w co raz to mniejszej objętości obszaru jeszcze nieuszkodzonego. Towarzyszy temu ogromny wzrost natężenia prądu elektrycznego w cewce znajdującej się przed falą wybuchu. Natężenie impulsu prądowego, trwającego setki pikosekund, narasta do milionów amperów. Wreszcie - tuż przed całkowitym zniszczeniem urządzenia siłą eksplozji - impuls prądowy pobudza antenę, która zgromadzoną energię rzędu terawatów wypromieniowuje na zewnątrz.

Nic dziwnego, że koncentrator strumienia interesuje wojskowych, dążących do stworzenia broni mogącej skutecznie unieszkodliwić elektronikę wrogich rakiet i samolotów przy niemal całkowitym braku ubocznych zniszczeń. Taka broń nie wymagałaby bezpośredniego trafienia w cel, co często bywa trudne.

Zapewne największą zaletą tej broni jest to, że nosi ona etykietkę "nie zabójczej". Nie trzeba niszczyć wszystkiego. Wystarczy spowodować "padnięcie elektroniki", a potem zrobić to co się chce tak, aby przeciwnik o tym się nie dowiedział. To cenne zastosowanie militarne, kiedy można spowodować, aby przeciwnik stracił "pamięć" na dostatecznie długi okres, potem można zresztą zdementować wszelkie zarzuty o cokolwiek. Można w ten sposób unieruchomić system łączności całego miasta bez zabijania kogokolwiek, czy niszczenia budynków. Stosownie do ocen niektórych specjalistów koncentrator strumienia zdetonowany na wysokości kilkuset metrów nad ziemią jest w stanie unieszkodliwić elektronikę w promieniu 500 metrów. A specjaliści twierdzą, że można zbudować kompresor strumienia, który zmieści się w zwykłej teczce.

Niedostatkiem jest to, że trudno mieć gwarancję, że elektromagnetyczna broń spełniła swoje zadanie. Nie można przewidzieć jakie zniszczenia taka broń spowoduje.

Idea zastosowania podobnej broni podczas wojny jest wystarczająco niepokojąca, ale co będzie jeśli wpadnie ona w ręce terrorystów? Przecież broń mikrofalową można sklecić kupując w sklepie elektronicznym detale za kilkaset dolarów. (Można też skorzystać ze sprzedaży wysyłkowej). Potem skonstruowana prymitywna "broń" będzie w stanie zniszczyć czyjś komputer, znajdujący się o 100 metrów od niej.

Bob Gardner, który przewodniczy Komisji Szumu Elektromagnetycznego i Zakłóceń w Międzynarodowej Unii Radiotechniki w Gent w Belgii twierdzi, że przestępcy już korzystali z broni mikrofalowej. Doniesienia z Rosji sugerują, że tego rodzaju urządzenia były używane do unieszkodliwiania systemów zabezpieczających w bankach oraz do przerywania łączności policyjnej. Inny raport podaje, że celem takiego ataku był również pewien londyński bank.

Specjaliści ze zdziwieniem stwierdzili, że współczesne maszyny znacznie łatwiej uszkodzić, aniżeli starsze modele. Nowoczesne komputery są delikatniejsze aniżeli stare "szafy". Sprzyja temu choćby np. obniżanie roboczych napięć mikroprocesorów i zwiększanie ich szybkości oraz plastikowe obudowy, zamiast szczelnych blaszanych pudeł.

Niezależnie od tego czy tego rodzaju broń została już użyta, czy też nie widzimy jak bardzo nasze uzależnienie od elektroniki staje się jednocześnie naszą piętą Achillesową. Następnym razem kiedy wasz komputer padnie nie rzucajcie automatycznie gromów na Billa Gatesa. Raczej podejdźcie do okna i zobaczcie, czy nie ma w pobliżu tajemniczego furgonu, parkującego po drugiej stronie ulicy. A nuż jest w nim ktoś, kto bombarduje waszą elektronikę mikrofalowymi pociskami?