Действительно ли существует настоящее ЭМИ-оружие или оно только в фильмах?

Побег из Лос-Анджелеса Золотой глаз. Матрица. 11 друзей Оушена. Судьба ярости. Это лишь некоторые из многих популярных фильмов, в которых показан электромагнитный импульс, или ЭМИ. Как показано в этих фильмах, ЭМИ является величайшим оружием электронного века, способным разрушить каждую электрическую или электронную цепь в радиусе действия и погрузить целые города или даже страны в каменный век. Но реально ли это ужасающее оружие или это просто очередная выдумка поп-культуры, призванная вызвать тот же первобытный страх, что и при отключении сигнала Wi-Fi? Невероятно, но ЭМИ-оружие действительно существует, хотя, возможно, неудивительно, что его конструкция, использование и возможности значительно отличаются от того, во что нас пытается убедить Голливуд.

Электромагнитный импульс — это мощный всплеск электромагнитного излучения, который может быть вызван различными природными явлениями, включая удары молний, падающие метеориты, корональные выбросы массы или солнечные вспышки. Такие импульсы повреждают электрическое и электронное оборудование, создавая мощные электрические токи, при этом проводка внутри оборудования действует по существу как радиоантенна. Этот ток затем перегружает уязвимые компоненты в цепи. Хотя воздействие ЭМИ, генерируемого молнией, обычно незначительно и кратковременно, солнечные вспышки могут нанести значительный ущерб электрической инфраструктуре. В 1859 году крупный корональный выброс массы, известный как «Событие Кэррингтона», вывел из строя телеграфные сети по всему миру, вызывая искры на телеграфных столбах и вызывая у телеграфистов удар током через наушники. В некоторых районах телеграфы могли работать даже без батарей, поскольку энергия обеспечивалась самим электромагнитным импульсом. К счастью, это событие произошло в то время, когда электрическая инфраструктура Земли была ограничена телеграфными сетями; если бы это произошло сегодня, это привело бы к неисчислимым разрушениям. К счастью, с тех пор не произошло никаких событий уровня Кэррингтона, хотя солнечная вспышка такой же величины в 2012 году подошла очень близко, обойдя Землю всего на 9 дней.

В современную цифровую эпоху возможность мгновенно вывести из строя электрическую инфраструктуру противника дала бы атакующей армии огромное преимущество на поле боя, и поэтому с 1950-х годов в нескольких странах продолжаются исследования ЭМИ-оружия. Настоящее ЭМИ-оружие делится на две основные категории: ядерное и неядерное. Ядерное ЭМИ возникает в результате интенсивного всплеска гамма-излучения, испускаемого ядерным взрывом, который лишает атомы в окружающем воздухе электронов. Эти свободные электроны затем движутся вдоль магнитного поля Земли в так называемом Комптоновском токе, который, в свою очередь, генерирует мощное электромагнитное поле. Это явление предвидели ученые Манхэттенского проекта, попытки создания первой атомной бомбы во время Второй мировой войны, а в преддверии испытания «Тринити» 16 июля 1945 года — первого в мире ядерного взрыва — итальянский физик Энрико Ферми заказал все инструменты. контрольные тесты имеют двойную защиту, чтобы защитить их от повреждений. Однако ЭМИ, генерируемая ядерным взрывом на уровне земли, относительно слаба и имеет малую дальность действия и, следовательно, имеет ограниченную полезность, поскольку любое электронное оборудование, отключенное ЭМИ, немедленно уничтожается самим взрывом. Это связано с тем, что высокая плотность атмосферы и слабое магнитное поле на малых высотах не позволяют свободным электронам путешествовать далеко до рассеяния, ограничивая силу ЭМИ, которая может быть произведена. Чтобы создать по-настоящему мощную и эффективную ЭМИ, ядерное оружие должно быть взорвано на чрезвычайно больших высотах, где атмосфера тоньше, а магнитное поле Земли сильнее.

Это явление впервые наблюдалось в 1958 году во время операции Hardtack I — серии из 35 ядерных испытаний, проведенных на Маршалловых островах в южной части Тихого океана. Три из этих испытаний под кодовыми названиями «Юкка», «Тик» и «Оранжевый» проводились на больших высотах. Устройство «Юкка» мощностью 1,7 килотонны, установленное на гелиевом шаре, было взорвано на высоте 26 километров 28 апреля 1958 года, а устройства «Тик» и «Оранж» мощностью 3,8 мегатонны были запущены на борту баллистических ракет «Редстоун», взорвавшись на высоте 76 и 41 километр. 31 июля и 11 августа соответственно. Целью этих испытаний было определить эффективность высотных ядерных взрывов в качестве защиты от приближающихся баллистических ракет противника и оценить воздействие возникающего электромагнитного импульса на оборудование связи. Результаты были тревожными: ЭМИ превзошло прогнозы более чем в пять раз и нанесло серьезный ущерб научным инструментам.

Однако самая драматичная демонстрация мощи ЭМИ произошла четыре года спустя во время операции «Аквариум» — еще одной серии высотных ядерных испытаний, проведенных в южной части Тихого океана. Эти испытания проводились на гораздо больших высотах, чем серия Hardtack, и были направлены на изучение создания искусственного радиационного пояса вокруг Земли, который потенциально мог бы вывести из строя ядерные боеголовки противника при их повторном входе в атмосферу. 9 июля 1962 года баллистическая ракета «Тор» подняла в воздух корабль «Старфиш Прайм» мощностью 1,4 мегатонны и взорвалась через 14 минут на высоте 1100 километров над островом Джонстон. Вспышка от взрыва была настолько яркой, что ее можно было увидеть сквозь густую облачность на Гавайях на расстоянии около 1500 километров, а радиация, испущенная взрывом, заставила небо осветиться ярким разноцветным полярным сиянием. Но, как и в ходе испытаний Operation Hardtack, мощность ЭМИ, генерируемого Starfish Prime , превзошла все прогнозы, нанеся ущерб электрической инфраструктуре Гавайев. Было выбито более 300 уличных фонарей, сработала охранная сигнализация, а микроволновая телефонная ретрансляционная связь между Гавайскими островами была серьезно повреждена. Многие научные приборы, корабли и самолеты, наблюдавшие за испытаниями, также были повреждены импульсом. Хотя военные США никогда официально не признавали факт инцидента, жителям Гавайев не потребовалось много времени, чтобы установить связь между внезапным отключением электроэнергии и недавним ядерным испытанием. Между тем, искусственный радиационный пояс, образовавшийся в результате взрыва, несколько месяцев вращался вокруг Земли, повредив несколько космических кораблей, в том числе Telstar 1, первый телекоммуникационный спутник, и Ariel, первый спутник Соединенного Королевства. Подробнее об этом можно узнать в нашем видеоролике «В тот раз, когда США случайно нанесли ядерный удар по первому британскому спутнику.

Два месяца спустя Советский Союз провел собственную серию высотных ядерных испытаний, приведших к столь же драматичным результатам. Эти испытания, известные как «Проект К», были запущены с полигона Капустин Яр, боеголовки пролетели через населенные районы центрального Казахстана до полигона Сары-Шаган. Самый крупный из этих экспериментов, известный просто как Испытание 184, был проведен 22 октября 1962 года: боеголовка мощностью 300 килотонн взорвалась на высоте 290 километров. В преддверии испытания советские ученые провели контрольно-измерительное оборудование на 570-километровом участке телефонной линии, защищенном от перегрузки десятками предохранителей и газонаполненными предохранителями от перенапряжения. Несмотря на эти меры предосторожности, ЭМИ, генерируемый в ходе Теста 184, индуцировал огромные токи силой до 3400 ампер, расплавляя кабель по всей длине и выжигая каждый предохранитель и устройство защиты от перенапряжения. Импульс также вызвал электрический пожар, который разрушил Карагандинскую электростанцию и отключил 1000 километров подземных силовых кабелей, проходящих между городами Астана и Алматы. Хотя это никогда не подтверждалось Советским Союзом, считается, что взрыв также нанес серьезный ущерб близлежащему космодрому Байконур, поскольку в течение почти двух месяцев после испытаний все запуски с этого места проваливались. Пилотируемые орбитальные миссии «Восток-5» и «Восток-6», первоначально запланированные на ноябрь 1962 года, также были внезапно отложены, и их запуск состоится только через семь месяцев.

Читайте также:   10 человек, испытавших ужасные идеи на себе

Американцам удалось провести еще два высотных ядерных испытания под кодовыми названиями Bluegill Triple Prime и Kingfish, прежде чем Договор об ограниченном запрещении ядерных испытаний 1963 года положил конец всем ядерным испытаниям в атмосфере. Тем не менее, данные, собранные в ходе этих испытаний, позволили американским и советским учёным сделать ряд ключевых открытий, касающихся воздействия ЭМИ. Среди них был тот факт, что высотные ядерные взрывы фактически производят три различных импульса: импульс E1, длительностью одну микросекунду, импульс E2, длительностью от одной микросекунды до одной секунды, и импульс E3, который может длиться от десятков до сотен секунд. секунды. Хотя импульс E1 является самым мощным из трех, импульс E3 является наиболее опасным для электрических систем, имитируя эффекты корональных выбросов массы, таких как событие Кэррингтона 1859 года. Большинство предохранителей и устройств защиты от перенапряжения могут выдерживать высокие напряжения и токи, если они применяются в течение достаточно короткого периода времени, и, таким образом, вероятно, выдержат мощный, но короткий импульс E1. Однако продолжительный всплеск, вызванный импульсом E3, приведет к выходу из строя большинства этих устройств. Высотные ядерные испытания также показали, что когда дело касается ЭМИ, больше не всегда значит лучше. В то время как в большинстве американских испытаний использовались термоядерные боеголовки мегатонного диапазона, советские испытания показали, что оружие деления меньшего радиуса действия в килотоннах как будто не более эффективно в генерации ЭМИ. Это связано с тем, что корпуса термоядерного оружия имеют тенденцию быть толще, блокируя быстрые гамма-лучи, необходимые для генерации ЭМИ. Первичная ступень термоядерного оружия также имеет тенденцию предварительно ионизировать окружающий воздух, что еще больше снижает эффективность. Возможность использовать более простые и дешевые боеголовки чистого деления теоретически делает ЭМИ очень экономичным оружием. Действительно, с 1960-х годов почти каждая страна, обладающая ядерным оружием, разработала те или иные средства использования своего ядерного оружия для проведения ЭМИ-атаки в случае необходимости. Например, когда 25 января 1995 года российская радиолокационная станция приняла норвежскую исследовательскую ракету для исследования атмосферы за американскую ракету подводного базирования «Трайдент», операторы радаров предположили, что американцы нанесли упреждающую высотную ЭМИ-атаку, чтобы ослепить российскую оборону, прежде чем нанести удар. нанесение тотального ядерного удара. Подробнее об этом можно узнать в наших видеороликах «Когда Луна почти начала Третью мировую войну» и «Портфель Армагеддона: точная последовательность действий, стоящих за гипотетической ядерной атакой США».

Однако, несмотря на свою огромную разрушительную силу, высотные ядерные взрывы вряд ли являются самым удобным или дипломатически желательным средством проведения ЭМИ-атаки. Это побудило к обширным исследованиям неядерных альтернатив ЭМИ. С технической точки зрения генерирование ЭМИ относительно просто: требуется немного больше, чем мощная конденсаторная батарея для хранения и разрядки электричества и специально разработанная антенна для генерации и направления импульса. Одним из наиболее выдающихся примеров такого неядерного генератора ЭМИ является симулятор самолета с линией электропередачи лаборатории вооружения ВВС, или ATLAS I, построенный в 1975 году недалеко от базы ВВС Киртланд в Нью-Мексико. Платформа длиной 120 метров и высотой 36 метров, также известная как «Эстакада», была разработана для проверки устойчивости военных самолетов к ядерному ЭМИ и может выдержать вес полностью загруженного бомбардировщика B-52 Stratofortress. Пара генераторов ЭМИ может бомбардировать испытательный самолет электромагнитной энергией в 200 гигаватт, что угодило Доку Брауну, точно имитируя последствия ближайшего ядерного взрыва. Невероятно, но поскольку металл может повлиять на результаты испытаний, вся платформа не использует гвоздей, шурупов или болтов, а построена полностью с использованием деревянных соединений и клея. На строительство было потрачено 6,4 миллиона футов пиломатериалов, и это по-прежнему остается крупнейшим полностью деревянным сооружением в мире.

К сожалению, генераторы ЭМИ, подобные тем, которые используются на ATLAS I, слишком громоздки и тяжелы, чтобы их можно было использовать в качестве боевого оружия. К счастью, есть более компактная альтернатива: генераторы сжатия потока со взрывной накачкой. Впервые разработанные советским ученым-ядерщиком Андреем Сахаровым в начале 1950-х годов, эти устройства преобразуют химическую энергию обычных взрывчатых веществ в мощные мгновенные электромагнитные импульсы. По своей сути генераторы сжатия потока со взрывной накачкой состоят из катушки с проволокой, окруженной оболочкой из взрывчатого вещества. Непосредственно перед выстрелом батарея конденсаторов заряжает катушку, создавая электромагнитное поле. Затем взрывчатка взрывается, сжимая катушку и магнитный поток за миллисекунды и генерируя электромагнитный импульс силой до 1000 Тесла – в 200 000 раз более мощный, чем средний магнит на холодильник. К сожалению, устройство при этом также уничтожается. Хотя генераторы сжатия потока с взрывной накачкой изначально были разработаны для исследований в области физики термоядерного синтеза и плазмы, теоретически они могут быть превращены в ЭМИ-оружие, достаточно компактное, чтобы его можно было доставлять с помощью ракеты, сбрасываемой с воздуха бомбы или – в случае оружия, созданного террористами – машина. Такие устройства были бы ближе к тем, которые изображены в таких фильмах, как «11 друзей Оушена» и «Форсаж». Однако по сравнению с ядерным ЭМИ мощность такого оружия крайне ограничена: эффективная дальность действия измеряется сотнями метров. С другой стороны, такое высокоточное оружие позволит поражать небольшие территории, такие как отдельные здания, и все равно может вывести из строя целый город, если взорвется рядом с электростанцией, подстанцией или другим жизненно важным элементом электрической инфраструктуры.

Читайте также:   Фашистский символ OG, который до сих пор встречается повсюду

Хотя неизвестно, имеет ли какая-либо страна в настоящее время ЭМИ-оружие с взрывной накачкой, Соединенные Штаты имеют в своем арсенале по крайней мере одно неядерное ЭМИ-оружие: проект противоэлектронной сверхмощной микроволновой ракеты или CHAMP. CHAMP, совместное предприятие компаний Boeing, Raytheon и Исследовательской лаборатории ВВС США, состоит из мощного микроволнового излучателя, установленного на крылатой ракете воздушного базирования AGM-85, и способно навсегда вывести из строя обычное гражданское электрическое и электронное оборудование при близкое расстояние. 22 октября 2012 года прототип ракеты, оснащенной CHAMP, провел весьма успешную демонстрацию на испытательно-тренировочном полигоне в Юте, выведя из строя несколько блоков компьютеров и даже удаленные камеры, наблюдавшие за испытанием. По состоянию на май 2019 года ВВС США развернули не менее 20 ракет CHAMP, и хотя детали технологии строго засекречены, считается, что это оружие основано на компактной трубке-ускорителе частиц под названием «Виркатор». Raytheon также разрабатывает наземную версию CHAMP для использования против дронов.

Но какой ущерб на самом деле может нанести это оружие, и подвержены ли мы риску несанкционированных ЭМИ-атак? Как ясно продемонстрировали высотные ядерные испытания 1950-х и 1960-х годов, ядерное ЭМИ может нанести серьезный ущерб электрическим системам, уязвимость которых только ухудшилась по мере того, как мы перешли от электронных ламп к твердотельным электронным технологиям. Действительно, каким бы серьезным ни был ущерб, нанесенный испытанием Starfish Prime , он мог бы быть значительно хуже, если бы электрическая инфраструктура Гавайев не была относительно грубой и надежной по сравнению с современными технологиями. По этой причине вплоть до конца холодной войны значительное количество военной техники с обеих сторон продолжало использовать технологию электронных ламп, более устойчивую к ЭМИ. По иронии судьбы, поскольку крупнейшим в мире производителем миниатюрных электронных ламп была (и остается) Россия, это означало, что большая часть оборудования НАТО работала на советских лампах. Однако, хотя ЭМИ в фильмах способны вывести из строя любую электронную схему, вплоть до наручных часов, в действительности ущерб не будет столь мелким. Как отмечалось ранее, большая часть ущерба от ЭМИ возникает из-за более продолжительного импульса E3, но для его эффективности требуются длинные проводники, такие как линии электропередачи. Небольшая электроника, такая как наручные часы и сотовые телефоны, не имеет таких длинных проводников и, скорее всего, не пострадает. Автомобили, вероятно, также будут пощажены, поскольку у них тоже нет длинных проводов и они частично экранированы металлическими кузовами.

Но выживание наших мобильных телефонов и автомобилей было бы небольшим утешением по сравнению с огромными разрушениями, которые ЭМИ нанесет электросетям. Помимо того, что большинство национальных энергосетей управляются чувствительной к ЭМИ электроникой, они, как известно, нестабильны и чувствительны даже к незначительным нарушениям. Например, великое отключение электроэнергии на северо-востоке 2003 года, в результате которого без электричества остались более 10 миллионов человек, было вызвано замыканием линии электропередачи на дереве в Огайо. 13 марта 1989 года сравнительно небольшая солнечная вспышка интенсивностью 480 нанотесл в минуту привела к обрушению всей электрической сети Квебека за 92 секунды; напротив, советский Испытатель 184 1962 года, в результате которого сгорела Карагандинская электростанция, имел интенсивность 1300 натотесл в минуту. Согласно недавнему исследованию правительства США, оружие аналогичной мощности, взорванное на высоте 500 километров над Канзасом, создаст ЭМИ, охватывающее большую часть Соединенных Штатов, и, вероятно, повредит более 300 крупных силовых трансформаторов, оставив около 40 процентов населения США без электричества. И это не будет временным неудобством; учитывая значительное время и ресурсы, необходимые для ремонта этой инфраструктуры, отключение электроэнергии может продлиться от 4 до 10 лет. Для многих американцев современная жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, резко остановилась бы, как ярко описывает аналитик Питер Прай в своем докладе «Жизнь без электричества» за 2017 год:

«Некоторые эксперты утверждают, что ЭМИ-атака, приводящая к разрушению энергосистемы, по сути, вернет общество в доиндустриальное состояние. Снежная буря в феврале 1987 года, которая затемнила окрестности Вашингтона, округ Колумбия, намекнула именно на это многим своим жертвам. По сообщениям прессы, людям пришлось использовать открытый огонь для обогрева, приготовления пищи и, в некоторых районах, растапливания снега для получения воды. Дома с каминами стали убежищем для многих семей, искавших убежища из домов, отапливаемых электричеством, газом или маслом, которые больше не работали. Когда она «разожгла огонь и начала стерилизовать воду для детского питания», одна женщина сказала репортерам: «Это как в колониальные времена».

В ответ на эти уязвимости правительство Соединенных Штатов сформировало многочисленные организации для борьбы с угрозой ЭМИ, в том числе Комиссию с метким названием по оценке угрозы Соединенным Штатам от электромагнитной импульсной атаки. По оценкам Комиссии, защита наиболее важных и уязвимых частей электрической инфраструктуры обойдется в 2–4 миллиарда долларов, хотя она также рекомендует в дальнейшем перепроектировать электрооборудование, чтобы оно было устойчивым к ЭМИ. Однако, несмотря на то, что такие страны, как Китай и Северная Корея, как известно, разрабатывают усиленное ЭМИ-оружие, по мнению аналитиков, угроза обычной ЭМИ-атаки остается на одном уровне с угрозой обычной ядерной атаки, то есть относительно низкой. А как насчет террористической ЭМИ-атаки? К счастью, получить ядерное оружие чрезвычайно сложно, а запустить его над атмосферой еще сложнее, поскольку для этого требуется ракетное оборудование, которым обладают лишь немногие страны. И хотя неядерный ЭМИ, такой как генератор сжатия потока с взрывной накачкой, теоретически гораздо проще построить, многие детали конструкции этих устройств остаются засекреченными, и считается маловероятным, что большинство террористических группировок смогут их создать. Так что, если однажды электричество отключится по всей Северной Америке, не волнуйтесь: вероятно, это не дело рук террористов или ловкой банды воров. Скорее всего, это просто какое-то дерево в Огайо.

Читайте также:   20 идей что подарить парню на Новый 2024 год

Если вам понравилась эта статья, вам также могут быть интересны:

Информационный бюллетень: Операция Hardtack I, Агентство по уменьшению оборонной угрозы, https://www.dtra.mil/Portals/61/Documents/NTPR/1-Fact_Sheets/20_HARDTACK_I.pdf

Высотные испытания операции Hardtack, горная лаборатория Лукаут, ВВС США, 1958 г., Интернет-архив, https://archive.org/details/OperationHARDTACK_HighAltitudeTests1958

Эмануэльсон, Джерри, Советский тест 184, Наука будущего, 7 июля 2019 г., http://www.futurescience.com/emp/test184.html

Баум, Карл, От электромагнитного импульса к мощному электромагнетизму, Труды IEEE, июнь 1992 г., http://ece-research.unm.edu/summa/notes/SDAN/0032.pdf

Ламмл, Роб, Самая большая деревянная конструкция в Нью-Мексико (и в мире), Mental Floss, 8 декабря, https://www.mentalfloss.com/article/60529/strange-states-largest-wooden-structure-new-mexico -и-мир 2014

Гент, Эдд, ВВС США защищаются от атак электромагнитными импульсами. Стоит ли нам беспокоиться? Живая наука, 11 марта 2021 г., https://www.livescience.com/air-force-emp-attacks-protection.html

Янгер, Стивен и др., Научное сотрудничество между Лос-Аламосом и Арзамасом-16 с использованием взрывных генераторов сжатия потока, Los Alamos Science, 1996, https://fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00326620.pdf

DHS борется с потенциальной атакой электромагнитного импульса (ЭМИ), Министерство внутренней безопасности, 3 сентября 2020 г., https://www.dhs.gov/news/2020/09/03/dhs-combats-potential-electroMagnetic-pulse-emp- атака

К. М. Фаулер и др., Введение во взрывные генераторы сжатия магнитного потока, Национальная лаборатория Лос-Аламоса, март 1975 г., https://fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/docs1/00374018.pdf

Прай, Питер, Жизнь без электричества: отключения электроэнергии, вызванные ураганами, и последствия ЭМИ-атаки, Комиссия по оценке угрозы Соединенным Штатам от атаки электромагнитным импульсом (ЭМИ), июль 2017 г., http://www.firstempcommission.org/uploads/ 1/1/9/5/119571849/life_without_electricity_-_final_april2018.pdf

Развивающиеся угрозы: электромагнитные импульсы (ЭМИ), Комитет по обороне Палаты общин, 8 февраля 2012 г., https://publications.parliament.uk/pa/cm201012/cmselect/cmdfence/1552/1552.pdf

Лонгмайр, Конрад, Пятьдесят с лишним лет ЭМИ, отчет NBC, осень/зима 2004 г., http://www.futurescience.com/emp/NBC_Report_Fall_Winter04.pdf

Джонсон, Роберт, «У компании Boeing теперь есть ракета, которая уничтожает только электронику и оставляет все остальное нетронутым», Business Inside, 24 октября 2012 г., https://www.businessinsider.com/beoings-counter-electronics-high-power-microwave-advanced -missile-project-2012-10?0=оборона

Рид, Джон, Отключение полетов Boeing, Foreign Policy, 22 октября 2012 г., https://foreignpolicy.com/2012/10/22/boeings-flying-blackout/

Дрю, Джеймс, У ВВС США есть крылатая ракета, убивающая компьютеры, Medium, 30 марта 2015 г., https://medium.com/war-is-boring/the-us-air-force-has-a-computer -killing-cruise-missile-6a0bcf481ce1