«Электромагнитное Оружие». Электромагнитное оружие


ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ ОРУЖИЕ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ ОРУЖИЕ

Электромагнитное микроволновое оружие — новейшие виды оружия, работа над которыми ведется в XXI в., выводит из строя центральную нервную систему, мозг, вызывает разного рода неприятные ощущения, тревогу, отчаяние, судороги; создает помехи работе компьютерных систем, выводит из строя электронное оборудование. Предназначается в основном для контроля агрессивно настроенной толпы, совершающей противоправные действия, разрабатывается и как оружие для армии.

Вуалирующий лазер — способен создавать волну света, которая обволакивает противника, ослепляя его при этом на короткий промежуток времени. Местонахождение стрелка при этом остается неизвестным.В основу принципа действия положено использование явления свечения хрусталика глаза в ультрафиолетовых и фиолетовых волнах определенной длины.

Микроволновые пушки — испускаемые этим оружием пучки мощного микроволнового излучения выводят из строя любое электронное оборудование, компьютерные системы, но не воздействуют при этом на людей. Орудие предназначается для уничтожения оборудования командных пунктов, сохраняя при этом жизни людей. В настоящее время их устанавливают на крылатых ракетах и беспилотных самолетах.

Плазмотазеры — оружие, которое выстреливает в сторону предполагаемой жертвы, находящейся на расстоянии до 7 м, струю токопроводящего аэрозоля или плотный поток мельчайших проводящих волокон, или поток плазмы, по которым передается высоковольтный электроимпульс, поражающий объект. Токопроводящий канал также можно сформировать с помощью ионизации воздуха ультрафиолетовым лазером. В настоящее время реально создать лазер мощностью 10 ООО ТВт с импульсом продолжительностью 0,4 пс. Этого хватит для ионизации воздуха на 100 м и проведения электрического удара напряжением в 50 кВ.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ МИКРОВОЛНОВОЕ ОРУЖИЕ

Микроволновый излучатель — устройство, испускающее пучок электромагнитных волн на несколько сотен метров, которые выводят из строя электронику, могут проникать в тело человека (лучи с длиной волны 3 мм всего на глубину 0,3—0,4 мм), вызывая при этом вскипание молекул воды в подкожном слое. Температура кожи поднимается до 45— 80 °С. Острая, непереносимая боль заставляет человека покинуть зону действия микроволнового излучения. Никаких повреждений при этом на кожных покровах не остается. Созданы микроволновые излучатели мощностью в 1 ПЗт (его вес 20 кг) и больше (при мощности в 20 ГВт вес аппарата достигает 180 кг). Генераторами электромагнитного излучения планируется оснащать артиллерийские снаряды, крылатые ракеты.

Направленное энергетическое оружие — устройство, позволяющее направленным пучком излучения высокой интенсивности (с частотой 95 ГГц) сжечь какую-либо цель, находящуюся на расстоянии от него. У человека реакция на облучение возникает через 2—3 с, невыносимая боль, вызываемая разогреванием кожи, исчезает или после выключения источника излучения, или после покидания зоны облучения. Если же человек не выйдет из зоны, то через 250 с получит ожог кожи.

Сильно разогреваются под действием луча металлические предметы (ключи, очки, пуговицы), при соприкосновении с ними также возникнут ожоги. Регулируя мощность излучения, подбирая параметры воздействия, можно добиться у человека ощущений кислотного ожога, ложных ощущений отталкивающих резких запахов, неприятного вкуса, вызвать принудительное сокращение мышц.

Прибор для борьбы со снайперами — устройство, представляющее собой антенну с 7 микрофонами, блоком с электронным мини-компьютером для обработки полученной информации и пультом управления. Микрофоны улавливают по звуку или воздушной волне, исходящей от летящей пули, направление ее движения, данные обрабатываются за 2 с, по истечении которых позиция снайпера будет уничтожена. Устанавливается на внедорожниках.

Работа по созданию микроволнового оружия ведется в Австрии, Германии, Великобритании, США, Швеции и других странах. Небольшие габариты, малый вес (компактность) позволяют использовать его как тактическое оружие в наступательных и оборонительных целях. Ведется разработка и личного портативного оружия подобного рода (идет работа над созданием парализатора, передающего электроэнергию по ультрафиолетовому лучу на расстояние до 2 км). Подобным оружием будут оснащаться силы правопорядка, спецслужбы, службы охраны АЭС, все рода войск.

enciklopediya-tehniki.ru

Электромагнитное оружие | Kursak.NET

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

ПО ФИЗИКЕ

Электромагнитное оружие

Выполнил:

Проверил:

Томск 2014

Оглавление

1. Введение. 3

2. Электромагнитные ускорители масс. 4

2.1 Пушка Гаусса. 4

2.2 Rail gun. 5

2.3 Лазер. 8

2.4 Микроволновые пушки. 9

2.5 Электромагнитная бомба. 10

2.6 Сверхрадиочастотное оружие. 12

3. Воздействие ЭМО на объекты.. 14

4. Тактика применения ЭМО.. 17

5. Защита от ЭМО.. 21

Заключение. 23

Список литературы.. 24

1. Введение

Электромагнитное оружие (ЭМО) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника или приводящих к небоеспособности живой силы противника; относится к категории Оружие нелетального действия.

Помимо магнитных ускорителей масс, существует множество других типов оружия, использующих для своего функционирования электромагнитную энергию. Рассмотрим наиболее известные и распространенные их типы.

2. Электромагнитные ускорители масс.

2.1 Пушка Гаусса.

Названа по имени ученого и математика Гаусса, в честь имени которого названы единицы измерения магнитного поля. 10000Гс = 1Тл) можно описать так. В цилиндрической обмотке (соленоиде) при протекании через нее электрического тока возникает магнитное поле. Это магнитное поле начинает втягивать внутрь соленоида железный снаряд, который от этого начинает разгоняться. Если в тот момент, когда снаряд окажется в середине обмотки ток в последней отключить, то втягивающее магнитное поле исчезнет и снаряд, набравший скорость, свободно вылетит через другой конец обмотки. Чем сильнее магнитное поле и чем быстрее оно отключается – тем сильнее вылетает снаряд.

На практике конструкция простейшего гаусс-гана представляет собой намотанную в несколько слоев на диэлектрическую трубку медную проволоку и конденсатор большой емкости. Внутрь трубки перед самым началом обмотки устанавливается железный снаряд (часто гвоздь со спиленной шляпкой) и предварительно заряженный конденсатор при помощи электрического ключа замыкается на обмотку.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, т.е. заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатого МУ будет максимальным.

clip_image002

Рисунок 1. Схема сборки "гаус гана"

2.2 Rail gun

Помимо “гаусс ганов”, существует ещё как минимум 2 типа ускорителей масс – индукционные ускорители масс (катушка Томпсона) и рельсовые ускорители масс, так же известные как “рэйл ганы” (от англ. “Rail gun” – рельсовая пушка).

clip_image003

Рисунок 2. Испытательный выстрел Rail Gun

clip_image005

Рисунок 3. Американский Rail Gun

В основу функционирования индукционного ускорителя масс положен принцип электромагнитной индукции. В плоской обмотке создается быстро нарастающий электрический ток, который вызывает в пространстве вокруг переменное магнитное поле. В обмотку вставлен ферритовый сердечник, на свободный конец которого надето кольцо из проводящего материала. Под действием переменного магнитного потока, пронизывающего кольцо в нём возникает электрический ток, создающий магнитное поле противоположной направленности относительно поля обмотки. Своим полем кольцо начинает отталкиваться от поля обмотки и ускоряется, слетая со свободного конца ферритового стержня. Чем короче и сильнее импульс тока в обмотке, тем мощнее вылетает кольцо.

Иначе функционирует рельсовый ускоритель масс. В нем проводящий снаряд движется между двух рельс – электродов (откуда и получил свое название – рельсотрон), по которым подается ток. Источник тока подключается к рельсам у их основания, поэтому ток течет как бы в догонку снаряду и магнитное поле, создаваемое вокруг проводников с током, полностью сосредоточенно за проводящим снарядом. В данном случае снаряд является проводником с током, помещённым в перпендикулярное магнитное поле, созданное рельсами. На снаряд по всем законам физики действует сила Лоренца, направленная в сторону противоположную месту подключения рельс и ускоряющая снаряд. С изготовлением рельсотрона связан ряд серьезных проблем – импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испарится (ведь через него протекает огромный ток!), но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивность. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверх больших скоростей. На практике рельсы изготавливают из безкислородной меди покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки, в качестве источника питания – батарею высоковольтных конденсаторов, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки.

Помимо ускорителей масс к электромагнитному оружия относятся источники мощного электромагнитного излучения, такие как лазеры и магнетроны.

2.3 Лазер

Он известен всем. Состоит из рабочего тела, в котором при выстреле создается инверсная населенность квантовых уровней электронами, резонатора для увеличения пробега фотонов внутри рабочего тела и генератора, который эту самую инверсную населённость будет создавать. В принципе, инверсную населённость можно создать в любом веществе и в наше время проще сказать, из чего НЕ делают лазеры. Лазеры могут классифицироваться по рабочему телу: рубиновые, СО2, аргоновые, гелий-неоновые, твердотельные (GaAs), спиртовые, и т.д., по режиму работы: импульсные, непрерывные, псевдонепрерывные, могут классифицироваться по количеству используемых квантовых уровней: 3х уровневый, 4х уровневый, 5и уровневые. Так же лазеры классифицируют по частоте генерируемого излучения – микроволновые, инфракрасные, зеленые, ультрафиолетовые, рентгеновские, и т.д. КПД лазера обычно не превышает 0,5%, однако сейчас ситуация изменилась – полупроводниковые лазеры (твердотельные лазеры на основе GaAs) имеют КПД свыше 30% и в наши дни могут обладать мощностью выходного излучения аж до 100(!) Вт, т.е. сравнимую с мощными "классическими" рубиновыми или СО2 лазерами. Кроме того, существуют газодинамические лазеры, менее всего похожие на другие типы лазеров. Их отличие в том, что они способны производить непрерывный луч огромной мощности, что позволяет использовать их для военных целей. В сущности, газодинамический лазер представляет собой реактивный двигатель, перпендикулярно газовому потоку в котором стоит резонатор. Раскаленный газ, выходящий из сопла, находится в состоянии инверсной населённости. Стоит добавить к нему резонатор – и многомеговаттный поток фотонов полетит в пространство.

2.4 Микроволновые пушки

Основным функциональным узлом является магнетрон – мощный источник микроволнового излучения. Недостатком микроволновых пушок является их чрезмерная даже по сравнению с лазерами опасность применения – микроволновое излучение хорошо отражается от препятствий и в случае стрельбы в закрытом помещении облучению подвергнется буквально все внутри! Кроме того, мощное микроволновое излучение смертельно для любой электроники, что так же надо учитывать.

clip_image007

Рисунок 4. Передвижная радиолокационная система

2.5 Электромагнитная бомба

Электромагни́тная бо́мба, также называемая «электро́нная бомба» — генератор радиоволн высокой мощности, приводящих к уничтожению электронного оборудования командных пунктов, систем связи и компьютерной техники. Создаваемая электрическая наводка по мощности воздействия на электронику оказывается сравнимой с ударом молнии. Относится к классу «оружие нелетального действия».

По принципу разрушения техники разделяются на низкочастотные, использующие для доставки разрушающего напряжения наводку в линиях электропередач, и высокочастотные, вызывающие наводку непосредственно в элементах электронных устройств и обладающие высокой проникающей способностью — достаточно мелких щелей для вентиляции для проникновения волн внутрь оборудования.

Впервые эффект электромагнитной бомбы был зафиксирован в 50-е годы XX века, когда проходили испытания американской водородной бомбы. Взрыв был произведён в атмосфере над Тихим океаном. Результатом было нарушение электроснабжения на Гаваях из-за воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

Изучение показало, что взрыв имел непредвиденные последствия. Лучи достигли Гавайских островов, расположенных в сотнях километров от места испытания, и радиопередачи были нарушены до самой Австралии. Взрыв бомбы, помимо мгновенных физических результатов, воздействовал на электромагнитные поля на огромном расстоянии. Однако в дальнейшем взрыв ядерной бомбы как источник электромагнитной волны был признан неэффективным из-за малой точности, а также множества побочных эффектов и неприемлемости в политическом плане.

В качестве одного из вариантов генератора была предложена конструкция в форме цилиндра, в котором создаётся стоячая волна; в момент активации стенки цилиндра быстро сжимаются направленным взрывом и разрушаются на торцах, в результате чего создаются волна очень малой длины. Поскольку энергия излучения обратно пропорциональна длине волны, в результате уменьшения объёма цилиндра мощность излучения резко возрастает.

Доставка этого устройства может быть произведена любым известным способом — от авиации до артиллерии. Применяются как и более мощные боеприпасы с использованием в боевой части ударно-волновых излучателей (УВИ), так и менее мощные с использованием пьезоэлектрических генераторов частоты (ПГЧ)

2.6 Сверхрадиочастотное оружие.

Радиочастотное — оружие, действие которого основано на использовании электромагнитных излучений сверхвысокой (СВЧ) частоты (0,3—30 ГГц) или очень низкой частоты (менее 100 Гц). Объектами поражения этого оружия является живая сила. При этом имеется в виду способность электромагнитных излучений в диапазоне сверхвысоких и очень низких частот вызывать повреждения жизненно важных органов человека (мозга, сердца, сосудов). Оно способно воздействовать на психику, нарушая при этом восприятие окружающей действительности, вызывая слуховые галлюцинации и др.

Когда впервые это оружие было испробовано, наблюдалось много изменений в поведении организмов (в данном случае подопытных крыс). Например, крысы «шарахались» от стен, «защищались» от чего-то. Некоторые подверглись дезориентации, некоторые погибли (разрыв мозга или сердечной мышцы). В журнале «Наука и жизнь» описывались подобные опыты с «электромагнитным стимулированием мозга», результат их был таков: у крыс нарушалась работа памяти и пропадали условные рефлексы.

Так же существует теория, согласно которой с помощью электромагнитного излучения можно влиять на психику человека, не разрушая организм, а вызывая определенные эмоции либо склонять к каким-либо действиям.

clip_image008

Рисунок 5. Танк Будущего РФ

3. Воздействие ЭМО на объекты

Принцип действия ЭМО основан на кратковременном электромагнитном излучении большой мощности, способном вывести из строя радиоэлектронные устройства, составляющие основу любой информационной системы. Элементная база радиоэлектронных устройств весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Как известно, напряжения пробоя переходов невысоки и составляют от единиц до десятков вольт в зависимости от типа прибора. Так, даже у кремниевых сильноточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной прочностью к перегревам, напряжение пробоя находится в пределах от 15 до 65 В, а у арсенидгаллиевых приборов этот порог равен 10 В. ЗУ, составляющие существенную часть любого компьютера, имеют пороговые напряжения порядка 7 В. Типовые логические ИС на МОП-структурах – от 7 до 15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при напряжениях 3,3–5 В.

Помимо необратимых отказов импульсное электромагнитное воздействие может вызвать восстанавливаемые отказы, или парализацию радиоэлектронного устройства, когда из-за возникающих перегрузок оно на какой-то отрезок времени теряет чувствительность. Возможны также ложные срабатывания чувствительных элементов, что может привести, например, к детонации боеголовок ракет, бомб, артиллерийских снарядов и мин.

По спектральным характеристикам ЭМО можно разделить на два вида: низкочастотное, создающее электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, и высокочастотное, обеспечивающее излучение СВЧ-диапазона. Оба вида ЭМО имеют различия также в способах реализации и в какой-то мере в путях воздействия на радиоэлектронные устройства. Так, проникновение низкочастотного электромагнитного излучения к элементам устройств обусловлено, в основном, наводками на проводную инфраструктуру, включающую телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Пути же проникновения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона более обширны – они еще включают прямое проникновение в радиоэлектронную аппаратуру через антенную систему, поскольку СВЧ-спектр охватывает и рабочую частоту подавляемой аппаратуры. Имеющее место проникновение энергии через конструктивные отверстия и стыки зависит от их размеров и длины волны электромагнитного импульса – наиболее сильная связь возникает на резонансных частотах, когда геометрические размеры соизмеримы с длиной волны. На волнах, длиннее резонансной, связь резко уменьшается, поэтому воздействие низкочастотного ЭМО, зависящее от наводок через отверстия и стыки в корпусе аппаратуры, невелико. На частотах же выше резонансной спад связи происходит медленнее, но из-за множества типов колебаний в объеме аппаратуры возникают острые резонансы.

Если поток СВЧ-излучения достаточно интенсивен, то воздух в отверстиях и стыках ионизируется и становится хорошим проводником, экранирующим аппаратуру от проникновения электромагнитной энергии. Таким образом, увеличение падающей на объект энергии может привести к парадоксальному уменьшению энергии, воздействующей на аппаратуру, и, как следствие, к снижению эффективности ЭМО.

Электромагнитное оружие обладает также биологическим воздействием на животных и человека, в основном связанное с их нагревом. При этом страдают не только непосредственно нагреваемые органы, но и те, что напрямую не контактируют с электромагнитным излучением. В организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, изменения иммунологических и даже поведенческих реакций. Опасным считается подъем температуры тела на 1оС, и продолжение облучения в этом случае может привести к смертельному исходу.

Экстраполяция данных, полученных на животных, позволяет установить опасную для человека плотность мощности. При длительном облучении электромагнитной энергией с частотой до 10 ГГц и плотностью мощности от 10 до 50 мВТ/см2 могут возникнуть конвульсии, состояние повышенной возбудимости и произойти потеря сознания. Заметный нагрев тканей при воздействии одиночных импульсов такой же частоты происходит при плотности энергии около 100 Дж/см2. На частотах выше 10 ГГц допустимый порог нагрева снижается, поскольку вся энергия поглощается поверхностными тканями. Так, на частоте в десятки гигагерц и плотности энергии в импульсе всего 20 Дж/см2 наблюдается ожог кожи.

Возможны и другие последствия облучения. Так, может временно нарушиться нормальная разность потенциалов мембран клеток тканей. При воздействии одиночного СВЧ-импульса длительностью от 0,1 до 100 мс с плотностью энергии до 100 мДж/см2 меняется активность нервных клеток, возникают изменения в электроэнцефалограмме. Импульсы малой плотности (до 0,04 мДж/см2 ) вызывают слуховые галлюцинации, а при более высокой плотности энергии может быть парализован слух или даже повреждена ткань слуховых органов.

4. Тактика применения ЭМО

Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и мобильном вариантах. При стационарном варианте легче выполнить массогабаритные и энергетические требования к аппаратуре и упростить ее обслуживание. Но в этом случае необходимо обеспечивать высокую направленность электромагнитного излучения в сторону цели во избежание поражения собственных радиоэлектронных устройств, что возможно только благодаря применению остронаправленных антенных систем. При реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать относительно низкочастотного ЭМО, для которого мобильный вариант имеет ряд преимуществ. Прежде всего, легче решается проблема защиты собственных радиоэлектронных средств от воздействия ЭМО, поскольку боевое средство можно доставить непосредственно к месту расположения объекта воздействия и только там привести его в действие. И кроме того, отпадает необходимость в применении направленных антенных систем, а в ряде случаев вообще можно обойтись без антенн, ограничившись непосредственной электромагнитной связью между генератором ЭМО и электронными устройствами противника.

При реализации мобильного варианта ЭМО необходимо предусмотреть сбор соответствующей информации о целях, подлежащих электромагнитному воздействию, в связи с чем важная роль отводится средствам радиотехнической разведки. Поскольку подавляющее большинство интересующих целей излучают радиоволны, обладающие определенными характеристиками, средства разведки способны не только их идентифицировать, но и устанавливать их местоположение с достаточной точностью. Средствами доставки ЭМО в мобильном варианте могут служить самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты, различные ракеты, корабли, планирующие бомбы.

Эффективное средство доставки ЭМО к цели представляет планирующая бомба, которую можно запускать с самолета (вертолета) с расстояния, превышающего дальность действия системы ПВО противника, что минимизирует риск поражения самолета этой системой и риск повреждения собственных бортовых радиоэлектронных средств при взрыве бомбы. При этом автопилот планирующей бомбы можно запрограммировать таким образом, что профиль полета бомбы к цели и высота ее подрыва будут оптимальны. При использовании бомбы в качестве носителя ЭМО доля массы, приходящаяся на боеголовку, доходит до 85%. Подрыв бомбы может быть осуществлен с помощью радиолокационного высотомера, барометрического устройства или глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС). На рис. 4 представлен комплект бомб, а на рис.5 – профили их доставки к цели с использованием ГСНС [1].

Доставка ЭМО к цели возможна также с помощью специальных снарядов. Электромагнитный боеприпас среднего калибра (100–120 мм) при срабатывании формирует импульс излучения длительностью в несколько микросекунд со средней мощностью в десятки мегаватт и пиковой – в сотни раз больше. Излучение – изотропное, способное на расстоянии 6–10 м подорвать детонатор, а на расстоянии до 50 м – вывести из строя систему опознавания “свой-чужой”, блокировать пуск зенитной управляемой ракеты из переносного зенитно-ракетного комплекса, временно или окончательно вывести из строя неконтактные противотанковые магнитные мины [11].

При размещении ЭМО на крылатой ракете момент его срабатывания определяется датчиком навигационной системы, на противокорабельной ракете – радиолокационной головкой наведения, а на ракете “воздух-возудух” – непосредственно системой взрывателя. Использование ракеты в качестве носителя электромагнитной боеголовки неизбежно влечет ограничение массы ЭМО из-за необходимости размещения электрических аккумуляторов для приведения в действие генератора электромагнитного излучения. Отношение полной массы боеголовки к массе запускаемого оружия составляет примерно от 15 до 30% (для американской ракеты AGM/BGM-109 “Томагавк” – 28%).

Эффективность ЭМО была подтверждена в военной операции “Буря в пустыне”, где применялись преимущественно самолеты и ракеты и где основой военной стратегии было воздействие на электронные устройства сбора и обработки информации, целеуказания и элементы связи с целью парализации и дезинформации системы ПВО.

clip_image009

Рисунок 6. Генератор сжатия магнитного потока

5. Защита от ЭМО

Наиболее эффективная защита от ЭМО – это, конечно, предотвращение его доставки путем физического уничтожения носителей, как и при защите от ядерного оружия. Однако это не всегда достижимо, поэтому следует прибегать также к мерам электромагнитной защиты самой радиоэлектронной аппаратуры. К таким мерам, очевидно, следует прежде всего отнести полную экранировку самой аппаратуры, а также помещений, в которых она размещается. Известно, что если помещение уподобить клетке Фарадея, предотвращающей проникновение внешнего электромагнитного поля, то защита аппаратуры от ЭМО будет полностью обеспечена. Однако в реальности такая экранировка невозможна, поскольку аппаратуре необходимы подводка электропитания извне и каналы связи для приема и передачи информации. Сами каналы связи также должны иметь защиту от проникновения по ним к аппаратуре электромагнитных воздействий. Установка фильтров в данном случае не спасает, поскольку они работают только в определенной полосе частот и соответствующим образом настраиваются, и фильтры, предназначенные для защиты от низкочастотного ЭМО, не будут защищать от воздействия высокочастотного и наоборот. Хорошую защиту от электромагнитных наводок по каналам связи могут обеспечить используемые вместо них волоконно-оптические линии, однако для цепей питания этого сделать невозможно.

Проблему защиты от ЭМО усугубляет еще и то, что развитие современных информационных систем идет по пути их дезинтеграции. Вместо больших центров по приему и обработке информации в каждом учреждении предпочитают иметь свои компьютерные сети, использующие телефонные линии. Это повышает уязвимость радиоэлектронной аппаратуры по отношению к ЭМО, в результате чего применение ЭМО в военных конфликтах становится еще более целесообразным и реальным.

При рассмотрении способов защиты от ЭМО следует также учитывать необходимость устранения любых паразитных излучений защищаемой аппаратуры, поскольку они не только демаскируют аппаратуру, но и способствуют прицельному наведению ЭМО.

Существует достаточно оснований полагать, что в будущем все значимые боевые операции будут начинаться с массированного применения ЭМО, способного нанести серьезный ущерб военно-промышленному потенциалу страны и облегчить проведение последующих военных операций.

Учитывая эффективность и перспективность использования ЭМО в военных операциях, а также преимущества тех, кто владеет этим видом оружия, разработку ЭМО держат в строжайшей тайне под грифом более высоким, чем “Совершенно секретно”, и все проблемы обсуждают только на закрытых заседаниях. Примером может служить секретная научно-техническая конференция, проведенная в июне 1995 г. в предместье Вашингтона только для американцев, на которой обсуждались эффекты от воздействия ЭМО не только на радиоэлектронное оборудование, но также на животных и человека [8]. Отсутствие данных о результатах использования ЭМО в Югославии объясняется и режимом секретности, и желанием сохранить столь эффективное оружие для более серьезных боевых операций.

Сегодня технологией ЭМО в полной мере владеют только США и Россия, однако нельзя не учитывать возможности овладения этой технологией и другими странами, в том числе странами третьего мира.

Заключение

Об электромагнитном оружии в последнее время ходит множество слухов, мифов и легенд – от бомб, которые «выключают свет» в городах, до чемоданчиков, которые якобы способны вывести из строя любую сложную электронику в радиусе чуть ли не нескольких километров. Хотя весьма малая часть этих слухов имеет хоть какое-нибудь отношение к действительности, электромагнитное оружие действительно существует и даже рассматривается как весьма перспективное направление развития вооружений в современном мире, где войны уже ведутся с помощью сложного, высокотехнологичного и высокоточного оружия.Разумеется, с помощью электромагнитного оружия никто не собирается «выключать свет» в городах (даже в отдельных районах или домах) – такое оружие призвано решать совсем другие задачи.

clip_image010

Рисунок 7. Взрыв ЭМО

Список литературы

1) http://www.gauss2k.narod.ru/index.htm

Основные виды ЭМО (2010)

2) http://www.popmech.ru/blogs/post/3375-elektromagnitnoe-oruzhie-mifyi-i-realnost/

Электромагнитное оружие "Мифы и реальность"

(Лекция Александр Прищепенко Доктор физико-математических наук 11 ноября 2010г)

3) http://vpk.name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes.html

Новое электромагнитное оружие 2010

kursak.net

Электромагнитное оружие

Электромагнитное оружие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕФЕРАТ

ПО ФИЗИКЕ

Электромагнитное оружие

Томск 2014

Оглавление

Введение

. Электромагнитные ускорители масс

.1 Пушка Гаусса

.2 Rail gun

.3 Лазер

.4 Микроволновые пушки

.5 Электромагнитная бомба

.6 Сверхрадиочастотное оружие

. Воздействие ЭМО на объекты

. Тактика применения ЭМО

. Защита от ЭМО

Заключение

Список литературы

Введение

Электромагнитное оружие (ЭМО) - оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором - используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника или приводящих к небоеспособности живой силы противника; относится к категории Оружие нелетального действия.

Помимо магнитных ускорителей масс, существует множество других типов оружия, использующих для своего функционирования электромагнитную энергию. Рассмотрим наиболее известные и распространенные их типы.

1.Электромагнитные ускорители масс

1.1 Пушка Гаусса

Названа по имени ученого и математика Гаусса, в честь имени которого названы единицы измерения магнитного поля. 10000Гс = 1Тл) можно описать так. В цилиндрической обмотке (соленоиде) при протекании через нее электрического тока возникает магнитное поле. Это магнитное поле начинает втягивать внутрь соленоида железный снаряд, который от этого начинает разгоняться. Если в тот момент, когда снаряд окажется в середине обмотки ток в последней отключить, то втягивающее магнитное поле исчезнет и снаряд, набравший скорость, свободно вылетит через другой конец обмотки. Чем сильнее магнитное поле и чем быстрее оно отключается - тем сильнее вылетает снаряд.

На практике конструкция простейшего гаусс-гана представляет собой намотанную в несколько слоев на диэлектрическую трубку медную проволоку и конденсатор большой емкости. Внутрь трубки перед самым началом обмотки устанавливается железный снаряд (часто гвоздь со спиленной шляпкой) и предварительно заряженный конденсатор при помощи электрического ключа замыкается на обмотку.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, т.е. заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатого МУ будет максимальным.

Рисунок 1. Схема сборки "гаус гана"

электромагнитный оружие ускоритель частота

1.2 Rail gun

Помимо гаусс ганов, существует ещё как минимум 2 типа ускорителей масс - индукционные ускорители масс (катушка Томпсона) и рельсовые ускорители масс, так же известные как рэйл ганы (от англ. Rail gun - рельсовая пушка).

Рисунок 2. Испытательный выстрел Rail Gun

Рисунок 3. Американский Rail Gun

В основу функционирования индукционного ускорителя масс положен принцип электромагнитной индукции. В плоской обмотке создается быстро нарастающий электрический ток, который вызывает в пространстве вокруг переменное магнитное поле. В обмотку вставлен ферритовый сердечник, на свободный конец которого надето кольцо из проводящего материала. Под действием переменного магнитного потока, пронизывающего кольцо в нём возникает электрический ток, создающий магнитное поле противоположной направленности относительно поля обмотки. Своим полем кольцо начинает отталкиваться от поля обмотки и ускоряется, слетая со свободного конца ферритового стержня. Чем короче и сильнее импульс тока в обмотке, тем мощнее вылетает кольцо.

Иначе функционирует рельсовый ускоритель масс. В нем проводящий снаряд движется между двух рельс - электродов (откуда и получил свое название - рельсотрон), по которым подается ток. Источник тока подключается к рельсам у их основания, поэтому ток течет как бы в догонку снаряду и магнитное поле, создаваемое вокруг проводников с током, полностью сосредоточенно за проводящим снарядом. В данном случае снаряд является проводником с током, помещённым в перпендикулярное магнитное поле, созданное рельсами. На снаряд по всем законам физики действует сила Лоренца, направленная в сторону противоположную месту подключения рельс и ускоряющая снаряд. С изготовлением рельсотрона связан ряд серьезных проблем - импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испарится (ведь через него протекает огромный ток!), но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивность. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверх больших скоростей. На практике рельсы изготавливают из безкислородной меди покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки, в качестве источника питания - батарею высоковольтных конденсаторов, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки.

Помимо ускорителей масс к электромагнитному оружия относятся источники мощного электромагнитного излучения, такие как лазеры и магнетроны.

1.3 Лазер

Он известен всем. Состоит из рабочего тела, в котором при выстреле создается инверсная населенность квантовых уровней электронами, резонатора для увеличения пробега фотонов внутри рабочего тела и генератора, который эту самую инверсную населённость будет создавать. В принципе, инверсную населённость можно создать в любом веществе и в наше время проще сказать, из чего НЕ делают лазеры. Лазеры могут классифицироваться по рабочему телу: рубиновые, СО2, аргоновые, гелий-неоновые, твердотельные (GaAs), спиртовые, и т.д., по режиму работы: импульсные, непрерывные, псевдонепрерывные, могут классифицироваться по количеству используемых квантовых уровней: 3х уровневый, 4х уровневый, 5и уровневые. Так же лазеры классифицируют по частоте генерируемого излучения - микроволновые, инфракрасные, зеленые, ультрафиолетовые, рентгеновские, и т.д. КПД лазера обычно не превышает 0,5%, однако сейчас ситуация изменилась - полупроводниковые лазеры (твердотельные лазеры на основе GaAs) имеют КПД свыше 30% и в наши дни могут обладать мощностью выходного излучения аж до 100(!) Вт, т.е. сравнимую с мощными "классическими" рубиновыми или СО2 лазерами. Кроме того, существуют газодинамические лазеры, менее всего похожие на другие типы лазеров. Их отличие в том, что они способны производить непрерывный луч огромной мощности, что позволяет использовать их для военных целей. В сущности, газодинамический лазер представляет собой реактивный двигатель, перпендикулярно газовому потоку в котором стоит резонатор. Раскаленный газ, выходящий из сопла, находится в состоянии инверсной населённости. Стоит добавить к нему резонатор - и многомеговаттный поток фотонов полетит в пространство.

1.4 Микроволновые пушки

Основным функциональным узлом является магнетрон - мощный источник микроволнового излучения. Недостатком микроволновых пушок является их чрезмерная даже по сравнению с лазерами опасность применения - микроволновое излучение хорошо отражается от препятствий и в случае стрельбы в закрытом помещении облучению подвергнется буквально все внутри! Кроме того, мощное микроволновое излучение смертельно для любой электроники, что так же надо учитывать.

Рисунок 4. Передвижная радиолокационная система

1.5 Электромагнитная бомба

Электромагнитная бомба, также называемая «электронная бомба» - генератор радиоволн высокой мощности, приводящих к уничтожению электронного оборудования командных пунктов, систем связи и компьютерной техники. Создаваемая электрическая наводка по мощности воздействия на электронику оказывается сравнимой с ударом молнии. Относится к классу «оружие нелетального действия».

По принципу разрушения техники разделяются на низкочастотные, использующие для доставки разрушающего напряжения наводку в линиях электропередач, и высокочастотные, вызывающие наводку непосредственно в элементах электронных устройств и обладающие высокой проникающей способностью - достаточно мелких щелей для вентиляции для проникновения волн внутрь оборудования.

Впервые эффект электромагнитной бомбы был зафиксирован в 50-е годы XX века, когда проходили испытания американской водородной бомбы. Взрыв был произведён в атмосфере над Тихим океаном. Результатом было нарушение электроснабжения на Гаваях из-за воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

Изучение показало, что взрыв имел непредвиденные последствия. Лучи достигли Гавайских островов, расположенных в сотнях километров от места испытания, и радиопередачи были нарушены до самой Австралии. Взрыв бомбы, помимо мгновенных физических результатов, воздействовал на электромагнитные поля на огромном расстоянии. Однако в дальнейшем взрыв ядерной бомбы как источник электромагнитной волны был признан неэффективным из-за малой точности, а также множества побочных эффектов и неприемлемости в политическом плане.

В качестве одного из вариантов генератора была предложена конструкция в форме цилиндра, в котором создаётся стоячая волна; в момент активации стенки цилиндра быстро сжимаются направленным взрывом и разрушаются на торцах, в результате чего создаются волна очень малой длины. Поскольку энергия излучения обратно пропорциональна длине волны, в результате уменьшения объёма цилиндра мощность излучения резко возрастает.

Доставка этого устройства может быть произведена любым известным способом - от авиации до артиллерии. Применяются как и более мощные боеприпасы с использованием в боевой части ударно-волновых излучателей (УВИ), так и менее мощные с использованием пьезоэлектрических генераторов частоты (ПГЧ)

1.6 Сверхрадиочастотное оружие

Радиочастотное - оружие, действие которого основано на использовании электромагнитных излучений сверхвысокой (СВЧ) частоты (0,3-30 ГГц) или очень низкой частоты (менее 100 Гц). Объектами поражения этого оружия является живая сила. При этом имеется в виду способность электромагнитных излучений в диапазоне сверхвысоких и очень низких частот вызывать повреждения жизненно важных органов человека (мозга, сердца, сосудов). Оно способно воздействовать на психику, нарушая при этом восприятие окружающей действительности, вызывая слуховые галлюцинации и др.

Когда впервые это оружие было испробовано, наблюдалось много изменений в поведении организмов (в данном случае подопытных крыс). Например, крысы «шарахались» от стен, «защищались» от чего-то. Некоторые подверглись дезориентации, некоторые погибли (разрыв мозга или сердечной мышцы). В журнале «Наука и жизнь» описывались подобные опыты с «электромагнитным стимулированием мозга», результат их был таков: у крыс нарушалась работа памяти и пропадали условные рефлексы.

Так же существует теория, согласно которой с помощью электромагнитного излучения можно влиять на психику человека, не разрушая организм, а вызывая определенные эмоции либо склонять к каким-либо действиям.

Рисунок 5. Танк Будущего РФ

2.Воздействие ЭМО на объекты

Принцип действия ЭМО основан на кратковременном электромагнитном излучении большой мощности, способном вывести из строя радиоэлектронные устройства, составляющие основу любой информационной системы. Элементная база радиоэлектронных устройств весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Как известно, напряжения пробоя переходов невысоки и составляют от единиц до десятков вольт в зависимости от типа прибора. Так, даже у кремниевых сильноточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной прочностью к перегревам, напряжение пробоя находится в пределах от 15 до 65 В, а у арсенидгаллиевых приборов этот порог равен 10 В. ЗУ, составляющие существенную часть любого компьютера, имеют пороговые напряжения порядка 7 В. Типовые логические ИС на МОП-структурах - от 7 до 15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при напряжениях 3,3-5 В.

Помимо необратимых отказов импульсное электромагнитное воздействие может вызвать восстанавливаемые отказы, или парализацию радиоэлектронного устройства, когда из-за возникающих перегрузок оно на какой-то отрезок времени теряет чувствительность. Возможны также ложные срабатывания чувствительных элементов, что может привести, например, к детонации боеголовок ракет, бомб, артиллерийских снарядов и мин.

По спектральным характеристикам ЭМО можно разделить на два вида: низкочастотное, создающее электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, и высокочастотное, обеспечивающее излучение СВЧ-диапазона. Оба вида ЭМО имеют различия также в способах реализации и в какой-то мере в путях воздействия на радиоэлектронные устройства. Так, проникновение низкочастотного электромагнитного излучения к элементам устройств обусловлено, в основном, наводками на проводную инфраструктуру, включающую телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Пути же проникновения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона более обширны - они еще включают прямое проникновение в радиоэлектронную аппаратуру через антенную систему, поскольку СВЧ-спектр охватывает и рабочую частоту подавляемой аппаратуры. Имеющее место проникновение энергии через конструктивные отверстия и стыки зависит от их размеров и длины волны электромагнитного импульса - наиболее сильная связь возникает на резонансных частотах, когда геометрические размеры соизмеримы с длиной волны. На волнах, длиннее резонансной, связь резко уменьшается, поэтому воздействие низкочастотного ЭМО, зависящее от наводок через отверстия и стыки в корпусе аппаратуры, невелико. На частотах же выше резонансной спад связи происходит медленнее, но из-за множества типов колебаний в объеме аппаратуры возникают острые резонансы.

Если поток СВЧ-излучения достаточно интенсивен, то воздух в отверстиях и стыках ионизируется и становится хорошим проводником, экранирующим аппаратуру от проникновения электромагнитной энергии. Таким образом, увеличение падающей на объект энергии может привести к парадоксальному уменьшению энергии, воздействующей на аппаратуру, и, как следствие, к снижению эффективности ЭМО.

Электромагнитное оружие обладает также биологическим воздействием на животных и человека, в основном связанное с их нагревом. При этом страдают не только непосредственно нагреваемые органы, но и те, что напрямую не контактируют с электромагнитным излучением. В организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, изменения иммунологических и даже поведенческих реакций. Опасным считается подъем температуры тела на 1оС, и продолжение облучения в этом случае может привести к смертельному исходу.

Экстраполяция данных, полученных на животных, позволяет установить опасную для человека плотность мощности. При длительном облучении электромагнитной энергией с частотой до 10 ГГц и плотностью мощности от 10 до 50 мВТ/см2 могут возникнуть конвульсии, состояние повышенной возбудимости и произойти потеря сознания. Заметный нагрев тканей при воздействии одиночных импульсов такой же частоты происходит при плотности энергии около 100 Дж/см2. На частотах выше 10 ГГц допустимый порог нагрева снижается, поскольку вся энергия поглощается поверхностными тканями. Так, на частоте в десятки гигагерц и плотности энергии в импульсе всего 20 Дж/см2 наблюдается ожог кожи.

Возможны и другие последствия облучения. Так, может временно нарушиться нормальная разность потенциалов мембран клеток тканей. При воздействии одиночного СВЧ-импульса длительностью от 0,1 до 100 мс с плотностью энергии до 100 мДж/см2 меняется активность нервных клеток, возникают изменения в электроэнцефалограмме. Импульсы малой плотности (до 0,04 мДж/см2 ) вызывают слуховые галлюцинации, а при более высокой плотности энергии может быть парализован слух или даже повреждена ткань слуховых органов.

3.Тактика применения ЭМО

Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и мобильном вариантах. При стационарном варианте легче выполнить массогабаритные и энергетические требования к аппаратуре и упростить ее обслуживание. Но в этом случае необходимо обеспечивать высокую направленность электромагнитного излучения в сторону цели во избежание поражения собственных радиоэлектронных устройств, что возможно только благодаря применению остронаправленных антенных систем. При реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать относительно низкочастотного ЭМО, для которого мобильный вариант имеет ряд преимуществ. Прежде всего, легче решается проблема защиты собственных радиоэлектронных средств от воздействия ЭМО, поскольку боевое средство можно доставить непосредственно к месту расположения объекта воздействия и только там привести его в действие. И кроме того, отпадает необходимость в применении направленных антенных систем, а в ряде случаев вообще можно обойтись без антенн, ограничившись непосредственной электромагнитной связью между генератором ЭМО и электронными устройствами противника.

При реализации мобильного варианта ЭМО необходимо предусмотреть сбор соответствующей информации о целях, подлежащих электромагнитному воздействию, в связи с чем важная роль отводится средствам радиотехнической разведки. Поскольку подавляющее большинство интересующих целей излучают радиоволны, обладающие определенными характеристиками, средства разведки способны не только их идентифицировать, но и устанавливать их местоположение с достаточной точностью. Средствами доставки ЭМО в мобильном варианте могут служить самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты, различные ракеты, корабли, планирующие бомбы. Эффективное средство доставки ЭМО к цели представляет планирующая бомба, которую можно запускать с самолета (вертолета) с расстояния, превышающего дальность действия системы ПВО противника, что минимизирует риск поражения самолета этой системой и риск повреждения собственных бортовых радиоэлектронных средств при взрыве бомбы. При этом автопилот планирующей бомбы можно запрограммировать таким образом, что профиль полета бомбы к цели и высота ее подрыва будут оптимальны. При использовании бомбы в качестве носителя ЭМО доля массы, приходящаяся на боеголовку, доходит до 85%. Подрыв бомбы может быть осуществлен с помощью радиолокационного высотомера, барометрического устройства или глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС). На рис. 4 представлен комплект бомб, а на рис.5 - профили их доставки к цели с использованием ГСНС [1].

Доставка ЭМО к цели возможна также с помощью специальных снарядов. Электромагнитный боеприпас среднего калибра (100-120 мм) при срабатывании формирует импульс излучения длительностью в несколько микросекунд со средней мощностью в десятки мегаватт и пиковой - в сотни раз больше. Излучение - изотропное, способное на расстоянии 6-10 м подорвать детонатор, а на расстоянии до 50 м - вывести из строя систему опознавания свой-чужой, блокировать пуск зенитной управляемой ракеты из переносного зенитно-ракетного комплекса, временно или окончательно вывести из строя неконтактные противотанковые магнитные мины [11].

При размещении ЭМО на крылатой ракете момент его срабатывания определяется датчиком навигационной системы, на противокорабельной ракете - радиолокационной головкой наведения, а на ракете воздух-воздух - непосредственно системой взрывателя. Использование ракеты в качестве носителя электромагнитной боеголовки неизбежно влечет ограничение массы ЭМО из-за необходимости размещения электрических аккумуляторов для приведения в действие генератора электромагнитного излучения. Отношение полной массы боеголовки к массе запускаемого оружия составляет примерно от 15 до 30% (для американской ракеты AGM/BGM-109 Томагавк - 28%).

Эффективность ЭМО была подтверждена в военной операции Буря в пустыне, где применялись преимущественно самолеты и ракеты и где основой военной стратегии было воздействие на электронные устройства сбора и обработки информации, целеуказания и элементы связи с целью парализации и дезинформации системы ПВО.

Рисунок 6. Генератор сжатия магнитного потока

4.Защита от ЭМО

Наиболее эффективная защита от ЭМО - это, конечно, предотвращение его доставки путем физического уничтожения носителей, как и при защите от ядерного оружия. Однако это не всегда достижимо, поэтому следует прибегать также к мерам электромагнитной защиты самой радиоэлектронной аппаратуры. К таким мерам, очевидно, следует прежде всего отнести полную экранировку самой аппаратуры, а также помещений, в которых она размещается. Известно, что если помещение уподобить клетке Фарадея, предотвращающей проникновение внешнего электромагнитного поля, то защита аппаратуры от ЭМО будет полностью обеспечена. Однако в реальности такая экранировка невозможна, поскольку аппаратуре необходимы подводка электропитания извне и каналы связи для приема и передачи информации. Сами каналы связи также должны иметь защиту от проникновения по ним к аппаратуре электромагнитных воздействий. Установка фильтров в данном случае не спасает, поскольку они работают только в определенной полосе частот и соответствующим образом настраиваются, и фильтры, предназначенные для защиты от низкочастотного ЭМО, не будут защищать от воздействия высокочастотного и наоборот. Хорошую защиту от электромагнитных наводок по каналам связи могут обеспечить используемые вместо них волоконно-оптические линии, однако для цепей питания этого сделать невозможно.

Проблему защиты от ЭМО усугубляет еще и то, что развитие современных информационных систем идет по пути их дезинтеграции. Вместо больших центров по приему и обработке информации в каждом учреждении предпочитают иметь свои компьютерные сети, использующие телефонные линии. Это повышает уязвимость радиоэлектронной аппаратуры по отношению к ЭМО, в результате чего применение ЭМО в военных конфликтах становится еще более целесообразным и реальным. При рассмотрении способов защиты от ЭМО следует также учитывать необходимость устранения любых паразитных излучений защищаемой аппаратуры, поскольку они не только демаскируют аппаратуру, но и способствуют прицельному наведению ЭМО.

Существует достаточно оснований полагать, что в будущем все значимые боевые операции будут начинаться с массированного применения ЭМО, способного нанести серьезный ущерб военно-промышленному потенциалу страны и облегчить проведение последующих военных операций.

Учитывая эффективность и перспективность использования ЭМО в военных операциях, а также преимущества тех, кто владеет этим видом оружия, разработку ЭМО держат в строжайшей тайне под грифом более высоким, чем Совершенно секретно, и все проблемы обсуждают только на закрытых заседаниях. Примером может служить секретная научно-техническая конференция, проведенная в июне 1995 г. в предместье Вашингтона только для американцев, на которой обсуждались эффекты от воздействия ЭМО не только на радиоэлектронное оборудование, но также на животных и человека [8]. Отсутствие данных о результатах использования ЭМО в Югославии объясняется и режимом секретности, и желанием сохранить столь эффективное оружие для более серьезных боевых операций.

Сегодня технологией ЭМО в полной мере владеют только США и Россия, однако нельзя не учитывать возможности овладения этой технологией и другими странами, в том числе странами третьего мира.

Заключение

Об электромагнитном оружии в последнее время ходит множество слухов, мифов и легенд - от бомб, которые «выключают свет» в городах, до чемоданчиков, которые якобы способны вывести из строя любую сложную электронику в радиусе чуть ли не нескольких километров. Хотя весьма малая часть этих слухов имеет хоть какое-нибудь отношение к действительности, электромагнитное оружие действительно существует и даже рассматривается как весьма перспективное направление развития вооружений в современном мире, где войны уже ведутся с помощью сложного, высокотехнологичного и высокоточного оружия.

Разумеется, с помощью электромагнитного оружия никто не собирается «выключать свет» в городах (даже в отдельных районах или домах) - такое оружие призвано решать совсем другие задачи.

Список литературы

1)<http://www.gauss2k.narod.ru/index.htm> Основные виды ЭМО (2010)

)<http://www.popmech.ru/blogs/post/3375-elektromagnitnoe-oruzhie-mifyi-i-realnost/> Электромагнитное оружие "Мифы и реальность" (Лекция Александр Прищепенко Доктор физико-математических наук 11 ноября 2010г)

)<http://vpk.name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes.html> Новое электромагнитное оружие 2010

Теги: Электромагнитное оружие  Реферат  Военная кафедраПросмотров: 25404Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Электромагнитное оружие

diplomba.ru

«Электромагнитное Оружие»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Институт международных отношений

Факультет: «Управления и экономики высоких технологий»
Кафедра: 55 Институт международных отношений
Специальность: 350200 «Международные отношения»

реферат на тему:

«Электромагнитное Оружие»
Подготовила:

Шавшина Наталья

У04-04

Москва 2011

Оглавление

Оглавление 2

Введение. 3

Глава 1. Электромагнитное оружие. 4

Глава 2. Системы, использующие для поражения цели излучение. 5

2.2 Микроволновая пушка. 6

2.3 Система активного отбрасывания 7

2.4 Электромагнитная бомба 11

Глава 3. Системы, использующие для поражения цели снаряды. 13

3.1 Пушка Гаусса. 13

3.2 Рельсотрон. 15

Заключение 18

Источники 19

Введение.

В XXI веке перед человечеством встает масса проблем, которые необходимо решать. Как бы ни стремилось мировое сообщество прекратить войны, все равно горячие точки продолжают существовать в наше время. Из истории известно, что при каждых военных действиях страдают обе стороны. Ущерб, нанесенный в следствие войны бывает невероятно большим. В первую очередь страдают люди, потери среди местного населения иногда превышают в разы количество погибших солдат. Затем, безусловно, наносится ущерб собственности, разрушаются дома, уничтожаются исторические постройки, которые редко подлежат восстановлению. Лидирующие страны наращивают военный потенциал, закупают большее количество боеприпасов, обучают солдат и стремятся создать самый мощный военный комплекс. Ученые всех стран бьются над проблемой создания нового оружия, которое будет мощнее, опаснее и эффективнее. Но при этом его боевая сила будет направлена не на полное уничтожение противника, а только на временный вывод из строя. Одним видом такого оружия является электромагнитное оружие.

В этой работе я хотела бы рассмотреть более подробно принципы работы основных видов ЭМО и узнать область применения такого вида оружия.

Глава 1. Электромагнитное оружие.

Электромагнитное оружие (ЭМО) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника или приводящих к небоеспособности живой силы противника; относится к категории Оружие нелетального действия.

Нелетальное оружие (англ. - Non Lethal Weapon) — оружие, которое при обычном применении не должно вызывать смерти и значительного травмирования цели. Общее название для психотронной техники, данное название применяется обычно в США.

Электромагнитное оружие разделяется по принципу применения электромагнитных сил: 1. Системы, использующие для поражения цели снаряды. 2. Системы, использующие для поражения цели само электромагнитное излучение.

Глава 2. Системы, использующие для поражения цели излучение.

2Рисунок 1. LRAD.1 Дальнодействующее акустическое устройство (LRAD — «Long Range Acoustic Device») (также иногда называемое «звуковая/акустическая пушка») — нелетальное оружие, предназначенное для разгона демонстраций, разработано American Technology Corporation. Создано в 2000 году для защиты от нападения террористов, пиратов, воинственных демонстрантов. Для воздействия на людей используется сила звука. LRAD поражает людей мощным звуком в 150 децибел. Для сравнения: шум двигателей реактивного самолета составляет около 120 децибел, шум в 130 децибел может повредить слуховой аппарат человека. Критики утверждают, что использование подобных систем может вызвать тяжёлые повреждения внутренних органов.

Акустические пушки использовались при разгоне антиправительственных демонстраций в Грузии в 2007 году. В результате действий полиции 508 человек были вынуждены обратиться за медицинской помощью. Установить точное количество пострадавших именно от действия акустических пушек не представляется возможным, так как полиция применяла комплекс мер для разгона демонстраций. У пострадавших отмечались симптомы, характерные для применения психических отравляющих веществ (в частности, BZ (Хинуклидил-3-бензилата)) — нарушение сознания, паника, проблемы с памятью — и часть журналистов связывает эти симптомы именно с действием LRAD.

Звуковое оружие - принцип действия основан на излучении звуковых и инфразвуковых волн определенных частот. Представителем такого вида оружия можно считать LRAD (Дальнодействующее Акустическое Устройство). Разработана американской компанией American Technology Corporation для применения военными и полицией. Эта звуковая пушка способна влиять на поведение толпы, настраиваться на отдельно избранного человека среди людей, транслировать исключительно ему одному звук прямо в голову, а также влиять на команды кораблей противника, очищать здания от террористов и т. п.

2.2 Микроволновая пушка.

В США разработано полицейское оружие, вызывающее у человека болевые ощущения, но не причиняющее ему вреда, сообщает Компьютерра-Онлайн со ссылкой на Discovery News.Опытная установка, созданная американской оборонной компанией Raytheon на средства Национального института юстиции, получила название Assault Intervention Device — «Устройство, останавливающее насилие» (AID). AID испускает невидимые электромагнитные волны в миллиметровом (СВЧ) диапазоне, способные проникать на 0,4 мм под человеческую кожу на участке диаметром около 12 см. Ощущения, испытываемые от контакта с подобным лучом, весьма неприятны: «вкусившие» его заявили, что они напоминают прикосновение раскалённого утюга или другого горячего предмета. Следует подчеркнуть, что «обстрел» длится не более 3 секунд, после чего прибор автоматически отключается. За счет этого кожа и внутренние органы остаются неповреждёнными.

Внешне AID напоминает футуристическую пушку, причем пока эта «пушка» довольно громоздка (высота — 2,3 метра), но разработчики заявили, что в случае успешного завершения испытаний ее можно будет сделать более компактной.

2.3 Система активного отбрасывания

СРисунок 2. Сиситема активного отбрасыванияистема активного отбрасывания (англ. Active Denial System, ADS), другое название «луч боли» — один из нескольких видов оружия, разработанных в рамках программы «Оружие управляемых эффектов», представляет собой установку, излучающую электромагнитные колебания в диапазоне миллиметровых волн с частотой около 94 ГГц (для сравнения, частота бытовой микроволновой печи - 2,45 ГГц), которая оказывает кратковременное шоковое воздействие на людей. Принцип действия основан на том, что при попадании луча в человека 83% энергии этого излучения поглощается верхним слоем кожи. Эффект, производимый этим лучом называют «незамедлительное и высоко мотивированное поведение спасения». Разработчики назвали это «Goodbye effect» - англ. «эффект „до свидания“» .

Испытания. Пентагон провел сертификационные испытания установки ADS на добровольцах (военнослужащих и резервистах), которые при облучении испытывали болевой шок и рефлекторное стремление немедленно скрыться из зоны поражения. Около 10 тыс. проведенных испытаний показали, что болевой порог достигался в течение 3 секунд облучения, а после 5 секунд боль становилась невыносимой. Однако только в 6 случаях испытуемые получали слабые ожоги в виде покраснений и вздутий кожи, а в одном случае — даже ожог второй степени. Во время первой публичной демонстрации оружия лучи выпускались по массовке, изображающей участников массовых беспорядков на контролируемых ВС США территориях, из большой параболической антенны, монтированной на Хаммер.

Экипаж в составе двух человек выцеливал жертвы с помощью мощной оптики и выпускал лучи на расстояние более 450 м. Это почти в 17 раз больше диапазона существующих видом несмертельного оружия, такого как резиновые пули.

Человек, пораженный лучом, немедленно отпрыгивал в сторону, ощущая мощный тепловой удар. Казалось, что одежда вот-вот загорится.

Система использует электромагнитные волны миллиметрового диапазона на частоте 95 ГГц, настроенные на проникновение в кожу на глубину около 0,4 мм, где они могут эффективно воздействовать на нервные окончания. (Для сравнения, лучи в микроволновых печах способны проникать в плоть на несколько сантиметров).Ощущение ожога практически невыносимо и заставляет инстинктивно бежать. Прекращается оно только когда человек уходит с линии луча или же когда оператор отключает установку.

Миллиметровые волны не проходят сквозь стены, но с легкостью проникают через большинство видов одежды, в том числе и через несколько слоев зимней одежды. Представители ВС отказались ответить на вопрос, проникают ли они через стекло.

Систему предполагается устанавливать на борту судов, самолетов и вертолетов и использовать в рамках обеспечения безопасности или антитеррористических операций.

Американские военные, основываясь на результатах проведённых ими лабораторных и полевых сертификационных испытаний утверждают, что установка ADS является нелетальным оружием, которое не представляет радиационного риска и в большинстве случаев не приводит к длительному поражению жертв. В свою очередь критики нового оружия предупреждают о возможных непредсказуемых последствиях СВЧ-облучения.

Прошедший испытания экспериментальный комплекс ADS, получивший наименование System 1, устанавливается на шасси джипа Hummer и оснащен антенной системой, способной формировать луч диаметром 2 метра, эффективная дальность действия которого составляет 500 метров. Возможна установка малогабаритного СВЧ-комплекса на шасси БТР Stryker, а также на воздушные и морские платформы. Более мощный комплекс ADS планируется установить на борту спецсамолета AC-130.

В ходе испытаний были опробованы различные тактические приемы использования СВЧ-установки ADS в боевых операциях для поддержки наступления, подавления огневых точек и срыва контратак. Однако основное её предназначение — дистанционный разгон враждебно настроенной толпы и удаление гражданских лиц от контролируемых объектов.

Остаётся открытым вопрос о средствах защиты от ADS. Излучение этой длины волны быстро поглощается водосодержащими материалами и даже в полевых условиях можно изготовить относительно эффективные средства защиты.

Впервые существование программы ADS было открыто для прессы в 2001 году, но подробности оставались засекреченными.

Разработана система в Пентагоне, но две установки, проходящие в данное время испытания, изготовлены оборонным подрядчиком Raytheon.

Апологеты нового вида оружия утверждают, что оно позволит избежать невинных жертв среди гражданского населения. С другой стороны, маркетинговый отдел Raytheon отказалься от характеристики «несмертельное» (non-lethal) и использует более расплывчатую «временного поражения» (less-than-lethal).

Очевидно также, что и США, и потенциальные покупатели данной технологии смогут использовать ее не только на блок-постах или для подавления агрессивных толп, но и при разгоне демонстраций или как «несмертельный» пыточный инструмент.

2.4 Электромагнитная бомба

Иными словами, «электроонная бомба» — генератор радиоволн высокой мощности, приводящих к уничтожению электронного оборудования командных пунктов, систем связи и компьютерной техники. Создаваемая электрическая наводка по мощности воздействия на электронику оказывается сравнимой с ударом молнии. Относится к классу «оружие нелетального действия».

По принципу разрушения техники разделяются на низкочастотные, использующие для доставки разрушающего напряжения наводку в линиях электропередачи, и высокочастотные, вызывающие наводку непосредственно в элементах электронных устройств и обладающие высокой проникающей способностью — достаточно мелких щелей для вентиляции для проникновения волн внутрь оборудования.

Впервые эффект электромагнитной бомбы был зафиксирован в 50-е годы XX века, когда проходили испытания американской водородной бомбы. Взрыв был произведён в атмосфере над Тихим океаном. Результатом было нарушение электроснабжения на Гаваях из-за воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

Изучение показало, что взрыв имел непредвиденные последствия. Лучи достигли Гавайских островов, расположенных в сотнях километров от места испытания, и радиопередачи были нарушены до самой Австралии. Взрыв бомбы, помимо мгновенных физических результатов, воздействовал на электромагнитные поля на огромном расстоянии. Однако в дальнейшем взрыв ядерной бомбы как источник электромагнитной волны был признан неэффективным из-за малой точности, а также множества побочных эффектов и неприемлемости в политическом плане.

В качестве одного из вариантов генератора была предложена конструкция в форме цилиндра, в котором создаётся стоячая волна; в момент активации стенки цилиндра быстро сжимаются направленным взрывом и разрушаются на торцах, в результате чего создаётся волна очень малой длины. Поскольку энергия излучения обратно пропорциональна длине волны, в результате уменьшения объёма цилиндра мощность излучения резко возрастает.

Доставка этого устройства может быть произведена любым известным способом — от авиации до артиллерии. Применяются как и более мощные боеприпасы с использованием в боевой части ударно-волновых излучателей (УВИ), так и менее мощные с использованием пьезоэлектрических генераторов частоты (ПГЧ).

Глава 3. Системы, использующие для поражения цели снаряды.

К разряду систем, использующих для поражения цели снаряды, можно отнесть в первую очередь Пушку Гаусса. Затем, поговорим о Рельсотроне.

3.1 Пушка Гаусса.

ИРисунок 3. Пушка Гауссатак, рассмотрим более подробно принцип работы Пушки Гаусса. Пушка Гаусса (англ. Gauss gun, Gauss cannon) — одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа по имени учёного Гаусса, исследовавшего физические принципы электромагнетизма, на которых основано данное устройство.

Принцип действия: Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса симметричные полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, т.е. тормозится.

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электрические конденсаторы с высоким рабочим напряжением.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, то есть заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатой пушки Гаусса будет максимальным.

Недостатки и преимущества. У такого стрелкового оружия есть преимущества: отсутствие гильз, неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, возможность бесшумного выстрела (если скорость достаточно обтекаемого снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша́я надежность и износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе космического пространства.

Но, есть недостатки. Во-первых, низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 %. Поэтому пушка Гаусса по силе выстрела проигрывает даже пневматическому оружию. Во-вторых, большой расход энергии (из-за низкого КПД) и достаточно длительное время накопительной перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею). Можно значительно увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это потребует мощной системы охлаждения, что значительно уменьшит мобильность пушки Гаусса. В-третьих, большой вес и габариты установки при её низкой эффективности.

3.2 Рельсотрон.

СРисунок 4. Рельсовая пушкаледующий вид оружия это Рельсотрон или рельсовая пушка. Рельсотрон (рельсовый ускоритель масс, рельсовая пушка, англ. railgun) — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого основан на силе Ампера, превращающей электрическую энергию в кинетическую энергию. Является перспективным оружием. Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику высокого постоянного напряжения. Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение под действием силы Ампера, которая возникает при замыкании цепи в возбужденном нарастающим током магнитном поле. Сила Ампера действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы.

НРисунок 5. Рельсотронедостатки и преимущества. С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей. На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки.

В тех рельсотронах, где снарядом является проволока, после подачи напряжения на рельсы проволока разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. В рельсотронных пушках можно ускорять и непроводящие снаряды. Для этого снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд, и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части тела, которая, интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.

В янкаре 2008 года ВМС США продемонстрировали рельсотрон с дульной энергией 10 МДж и дульной скоростью 2520 м/с (9000 км/час). 10 декабря 2010 года в Центре разработки надводного вооружения ВМС США в Дальгрене, штат Вирджиния было проведено успешное испытание рельсотрона с дульной энергией 33 МДж. К 2018 году планируется произвести первые испытания на воде.

Заключение

Таким образом, в данной работе были рассмотрены принципы работы основных видов электромагнитного оружия, также были разобраны преимущества и недостатки тех или иных видов.

Теперь, понимая, насколько перспективно данное направление развития оружия, можно объяснить то, почему так мало информации о последних достижениях в этой области. Все мировые державы стараются оказаться первыми в создании того или иного поражающего оружия. Результаты работ скрывают от общественности. Поэтому сказать наверняка насколько далеко продвинулись учёные в этой области сложно.

Электромагнитное оружие способно дать миру возможность жить без войн.

Источники

  1. Пушка Гаусса http://ru.wikipedia.org/wiki/пушка Гаусса
  2. Рельсотрон http://ru.wikipedia.org/wiki/рельсотрон
  3. Пушка Гаусса. http://www.popmech.ru/article/3629-vyistrel-v-buduschee/page/9/
  4. Нетрадиционное оружие http://rurka.ru/index.php/combat/unconventional-weapons
  5. Протасевич Е. Т. Электромагнитное оружие - Томск : ТПУ, 2004 год. - 90 с. - ISBN 5-94621-035-1 :
  6. http://vpk.name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes.html
  7. http://www.howstuffworks.com/lrad2.htm
  8. http://ru.wikipedia.org/wiki/ Электромагнитная бомба.

topreferat.znate.ru

Электромагнитное оружие Википедия

Электромагнитное оружие (ЭМИ) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника[1] или приводящих к небоеспособности живой силы противника[2].; относится к категории оружия нелетального действия.

Французская кораблестроительная компания «DCNS» разрабатывает программу «Advansea» в ходе которой планируется создать к 2025 году полностью электрифицированный боевой надводный корабль с лазерным и электромагнитным вооружением.

Виды электромагнитного оружия[ | код]

Поражение ЭМИ-оружием ракет и высокоточных боеприпасов[ | код]

Принцип действия ЭМИ-гранаты

К ЭМИ-оружию уязвимы ракеты с конструктивными элементами следующего вида[3]:

Использование электромагнитного импульса против электроники ракеты за её металлическим корпусом неэффективно[4]. Воздействие возможно по большей части на головку самонаведения, которое может быть велико в основном для ракет с собственным радаром в её качестве.

Электромагнитное оружие применяется для поражения ракет в комплексе активной защиты «Афганит» из танковой платформы Армата и боевом ЭМИ-генераторе Ранец-Е.

ru-wiki.ru

электромагнитное оружие уже существует. Московский физико-технический институт.

Оригинал статьи опубликован на сайте svobodanews.ru

Автор - Александр СЕРГЕЕВ

  Есть вид оружия, представляющий значительную угрозу и не требующий для создания труднодоступных материалов и сверхсложных лабораторий. Это - электромагнитное оружие, способное вывести из строя электронику в большом радиусе от точки применения. При этом отработанных методов предотвращения терактов с использованием такое оружия пока нет. О том, что такое электромагнитное оружие, рассказывает директор Института теплофизики экстремальных состояний РАН академик Владимир Фортов .

– Что такое электромагнитное оружие?

– Электромагнитное оружие относится к разряду стратегических, то есть к такому виду оружия, которое способно влиять стратегически на действия во время крупной операции. Электромагнитное оружие или связанный с этим электромагнитный терроризм связаны с бурным развитием электроники.

Электроника развивается в двух направлениях. Во-первых, это микроэлектроника, на основе которой строятся все системы наведения, прицеливания, коммуникации. Эти устройства становятся все миниатюрнее, и соответственно токи и напряжения, которые используются в этих устройствах, измеряются тысячными долями вольта или ампера. Такими системами насыщено не только поле боя, но и вся наша жизнь. Системы управления, связи, сбора и обработки данных проникли во все области нашей жизни, и мы все критически от них зависим. Например, если у вас нет бумажной записной книжки, а ваша электронная записная книжка вышла из строя - это катастрофа.

Во-вторых, быстро развивается электроника больших мощностей. Здесь генерируются электрические импульсы в миллионы ампер, электромагнитные поля мощностью в миллиарды ватт – гигаватты. И такие чудовищные системы сегодня уже делают. А один гигаватт – это мощность чернобыльского блока. Мощность целой электростанции заключена в устройстве, как правило, мобильном, небольшом. Если речь идет о мегаваттах – это может быть небольшой чемоданчик.

Два этих направления: уход в малые мощности, в малые токи и сильноточная электроника, уход в большие токи, в большие напряжения, большие мощности – они встретились на поле, которое и называется электромагнитным оружием.

– Каким образом в устройстве размером с кейс можно уместить мегаватты энергии?

– У такого устройства большая мощность, но оно расходует малое само количество энергии. Происходит так называемая компрессия мощности. Энергия сжимается в очень коротком импульсе. Поэтому у вас отдельный импульс получается очень мощным, но расход энергии сравнительно небольшой. Происходит так называемая компрессия мощности. Так работает, например, генератор Маркса (не Маркса-экономиста, а Маркса-электротехника). Заряжают батарею конденсаторов, а потом одним ключом все их разряжают. Но те системы, о которых я говорю, используют другие принципы. Я не буду рассказывать о них подробно, поскольку не хочу быть учителем для подрастающего поколения террористов. Но скажу, что, используя современные системы, которые накапливают и компрессируют мощность, устройства можно сделать довольно маленькие.

– Насколько опасны устройства, способные генерировать импульсы мощностью миллионы ватт?

– Когда вы садитесь в самолет, вам предлагают выключить мобильный телефон. Мобильные телефоны имеют мощность полватта, но эти полватта могут воздействовать на систему управления самолета. А если у вас в руках миллионы или миллиарды ватт, можете представить, насколько это опасно. Поэтому направление, занимающее электромагнитной защитой, развивается сегодня довольно интенсивно. Необходимо создать системы жизнеобеспечения, невосприимчивые к такому роду воздействия, а это отдельная наука. Опасность сверхмощных практически мгновенных сигналов в том, что они имеют очень резкий фронт, который настолько быстро проходит через электронику, что система не успевает защититься. За наносекунду свет проходит сантиметр, а импульсы, о которых я сейчас говорю, имеют продолжительность в доли наносекунды. И такой мощный и короткий сигнал фильтры пропускают.

И сегодня стоит задача разработки таких систем для применения на поле боя. Есть публикации в открытой печати, посвященные радио-бомбам. Например, берется химическое взрывчатое вещество, энергия этого вещества преобразуется в импульс электрического тока и его мощность достигает миллиона ампер. Напомню, что удар молнии в громоотвод - это 20 тысяч ампер, а не миллион.

В каком-то смысле сегодня, не используя атомную бомбу, ученые научились получать импульсы, сопоставимые с импульсами, которые возникают в электромагнитном излучении ядерного взрыва, но это система не ядерная и может применяться скрытно. Когда мы с вами садимся в самолет, нас проверяют на все, что угодно, кроме наличия таких мощных элементов. Если вы везете с собой магнетрон для СВЧ-печей, то, вообще говоря, вы из него можете сделать такие штучки. Во всяком случае, сейчас есть несколько стран, которые очень внимательно этим занимаются - это мы в России, это шведы, это англичане и американцы. Китайцы тоже подтягиваются. Опасность такого оружия заключается в том, что, естественно, излучение не имеет ни цвета, ни запаха, оно никак не ощущается человеком. А выход из строя системы управления самолета или телефонной станции - это трагедия, потому что вы остаетесь слепыми и беззащитными.

– За счет чего происходит разрушение при электромагнитной атаке?

– Идет мощный импульс электромагнитного излучения и, попадая в тракт любой системы, например, радиотелефона, он сжигает транзистор, который стоит на входе – наводит большое напряжение и пробивает. Но такие генераторы имеют значение и в гражданской жизни. У нас в институте, например, разработана система, которая имитирует удары молнии в линии электропередач.

– Молния – это природное электромагнитное оружие. Как от него сегодня защищаются?

– Сегодня во всем мире потеря от аварий, вызванных ударами молнии, оценивается от трех до пяти миллиардов долларов ежегодно. Конечно, существуют системы защиты, заземления, автоматического переключения, но тенденция развития в гражданской энергетике точно такая же, как и в военных областях. Когда молния попадает в линию электропередач, очень часто возникает резонанс и порождает электромагнитные волны, которые раскачивают напряжение и токи, и в результате линия выходит из строя. А восстановить ее потом очень дорого. Поэтому ставят во многих точках датчики, собирают информацию, и как только побежала волна, включаются разного рода системы шунтирования или специальные реакторы, которые ее стараются подавить. Это – серьезная электротехническая задача.

Все эти измерительные, контролирующие управляющие датчики, которые используются сегодня на так называемых адоптированных линиях электропередач, это – слаботочная электроника. Если эта электроника выходит из строя может случиться блэк-аут, такого типа как был в Нью-Йорке. Поверка линий к такого рода воздействиям, повышение надежности, повышение устойчивости электроснабжения – это стратегическая задача, которую надо решать, особенно на новом этапе, когда мы в России всю энергетику обязаны переделать, то, что сейчас делает Чубайс и его команда. Мы это называем ГОЭРЛО-2, настолько это масштабная вещь. Перед РАО ЕЭС стоит сегодня очень много серьезных технических задач.

– А как обстоят дела с развитием российской энергетики и с обеспечением ее надежности?

– Сегодня ситуация очень тяжелая. Это произошло не потому, что кто-то что-то проглядел, а потому что так развивалась наша перестройка. Решения, принятые 15 лет назад и действовавшие все это время, привели к сегодняшней ситуации. У нас были фиксированные тарифы на электроэнергию, и поэтому средств на обновление и переоснащение производства у нас просто не было. Потребности в электроэнергии, сначала упали, и мы про энергетику несколько лет вообще не вспоминали, а сейчас экономика резко пошла вверх. А если у вас нет энергии, она развернет экономику вниз и все национальные проекты кончатся ничем. Повторю, ситуация с энергетикой очень острая. Есть идеи, как выходить из этого положения, куда и сколько инвестировать. Но если раньше мы вводили в год порядка 11 гигаватт новых мощностей, то три года назад мы ввели всего полгигаватта. А в Китае вводится в ежегодно 110 гигаватт, и китайской экономике этого не хватает. Например, у них стоят заводы Моторолы, которые должны производить микросхемы. Китай вложил в эти заводы три миллиарда долларов, а их питать нечем. Энергетика сегодня держит за глотку очень многие отрасли человеческой деятельности – это совершенно объективная вещь.

– Заинтересована ли российская армия в электромагнитном оружии?

– В армии понимают, что это такое, и понимают, где это нужно использовать. То есть у отношение, я бы сказал нормальное, хотя надо бы работать побыстрее, поактивнее.

– Американский солдат сегодня весь обвешан электроникой. При электромагнитной атаке вся она выйдет из строя?

– Не все выйдет из строя, но что-то работать перестанет. Есть эксперименты, есть оценки, которые показывают, что это серьезное оружие.

– Можно ли каким-то образом проконтролировать разработку такого оружия?

– Надо руководствоваться факторами его применения. Нужно создавать электронику, которая была бы чувствительна к такому оружию, позволила определить его наличие. Но это стандартная проблема брони и снаряда: вы сделали более мощный снаряд, а я нарастил броню, давайте дальше бороться.

– На сегодняшний день снаряд опережает, его просто никто пока не применил?

– На самом деле уже применяли, но мне неудобно об этом говорить.

– Были террористические акты с применением электромагнитного оружия или его использовали военные?

– Были и такие, и такие случаи. В Югославии были примеры.

bio.fizteh.ru

Электромагнитное оружие — Википедия РУ

Электромагнитное оружие (ЭМИ) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника[1] или приводящих к небоеспособности живой силы противника[2].; относится к категории оружия нелетального действия.

Французская кораблестроительная компания «DCNS» разрабатывает программу «Advansea» в ходе которой планируется создать к 2025 году полностью электрифицированный боевой надводный корабль с лазерным и электромагнитным вооружением.

Виды электромагнитного оружия

Поражение ЭМИ-оружием ракет и высокоточных боеприпасов

  Принцип действия ЭМИ-гранаты

К ЭМИ-оружию уязвимы ракеты с конструктивными элементами следующего вида[3]:

Использование электромагнитного импульса против электроники ракеты за её металлическим корпусом неэффективно[4]. Воздействие возможно по большей части на головку самонаведения, которое может быть велико в основном для ракет с собственным радаром в её качестве.

Электромагнитное оружие применяется для поражения ракет в комплексе активной защиты «Афганит» из танковой платформы Армата и боевом ЭМИ-генераторе Ранец-Е.

Поражение ЭМИ-оружием средств ведения партизанских войн

ЭМИ эффективны против средств ведения партизанских войн, так как бытовая электроника не имеет защиты от ЭМИ.

Наиболее типичные объекты поражения ЭМИ:

  • радиомины и мины с электронными взрывателями, включая традиционные любительские радиоустройства для террористических и диверсионных акций;
  • незащищённые от ЭМИ портативные устройства радиосвязи пехоты;
  • бытовые радиостанции, сотовые телефоны, планшеты, ноутбуки, электронные охотничьи прицелы и тому подобные электронные бытовые приборы.

Защита от ЭМИ оружия

Существует много эффективных средств защиты радаров и электроники от ЭМИ-оружия.[5]

Меры применяются трех категорий:

  1. блокирование входа части энергии электромагнитного импульса
  2. подавление индукционных токов внутри электрических схем быстрым их размыканием
  3. использование электронных устройств нечувствительных к ЭМИ

Средства сброса части или всех энергии ЭМИ на входе в устройство

Как средства защиты от ЭМИ на АФАР радары накладывают «клетки Фарадея» отсекающей ЭМИ за пределами их частот. Для внутренней электроники применяются просто железные экраны.

Кроме этого может быть использован разрядник[6], как средство сброса энергии сразу за антенной.

Средства размыкания цепей при возникновении сильных индукционных токов

Для размыкания цепей внутренней электроники при возникновении сильных индукционных токов от ЭМИ[5] используют

  • стабилитроны — полупроводниковые диоды рассчитанные на работу в режиме пробоя с резким повышением сопротивления;
  • варисторы обладают свойством резко уменьшать своё сопротивление с десятков и (или) тысяч Ом — до единиц Ом при увеличении приложенного к нему напряжения выше пороговой величины.

Электронные устройства, нечувствительные к ЭМИ

Часть электронных устройств неуязвимы для ЭМИ и применяются как средства борьбы с ним:

  • Использование оптического кабеля для передачи сигнала.
  • Использование LTCC-технологий в связи с тем, что разогревом силикатной платы с проводниками внутри до 1000 °С от индукционных токов или как-то иначе такое устройство невозможно повредить, так как собственно в ходе такого «совместного обжига» LTCC-панель и была получена технологически[7]. Следует иметь в виду, что это касается защиты от экстремального нагрева только антенн и проводников, реализованных в виде «дорожек на стеклянной печатной плате», которую из себя представляет LTCC-панель. Напаянные на панель чипы должны иметь защиту корпуса из металла и разрядники, стабилитроны и варисторы на входе сигнала от антенн.

См. также

Примечания

Литература

  • Гуревич В. И. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. — М.: Инфра-Инженерия., 2014. — 256 с. — ISBN 978-5-9729-0077-0
  • Гуревич В. И. Защита оборудования подстанций от электромагнитного импульса. — М.: Инфра-Инженерия., 2016. — 302 с. — ISBN 978-5-9729-0104-3

Ссылки

http-wikipediya.ru