EMP （电磁脉冲）

实际情况

电磁脉冲的最长时间通常只会持续一秒钟。任何没有受到保护的电器和任何连接到电线的东西，如电力系 统、电子设备、微芯片等都将会受到电磁脉冲的影响而导致无法修复的损坏，而且电磁脉冲会造成大气层电荷密度的剧烈改变，使超高频以下的各种波段产生干扰，而使通讯暂时阻断。使用真空管(电子管) 的老式设备则不容易受到电磁脉冲的攻击；冷战时期苏联和美国的飞行器有很多航空电子设备仍使用真空管。也有一些网站探讨相关的方法来防止家中或企业中的电器被电磁脉冲波所攻击。

此效应最早是由空投的核爆被发现的。而在广岛和长崎丢掷原子弹的飞机未受到因电磁脉冲影响而造成电子系统的损伤，是因为当核爆炸的高度在10 公里以下时，因伽马射线而从空气粒子中喷出电子迅速被其周围的空气粒子阻挡而停止，所以这些电子不会被地球的磁场影响（在高空的核武器试 爆中，地球磁场造成的偏转会让电磁脉冲变得可见）。事实证明低空核爆只会造成有限的电磁效应。

如果当时载运轰炸广岛或长崎的原子弹的 B-29，在炸弹于都市上空爆炸时飞行在强烈的核辐射区域之内，那么他们将会遭受（辐形）EMP 作用导致的光致电荷分离 （Photoinduced charge separation）。但这只有在他们待在核爆的暴风半径内，并且是个爆炸高度低于10公里的核爆时才会发生。

在1962年的核弹测试期间，负责摄影的KC-135遭受了电磁脉冲影响，来自300公里外的41万吨级 Bluegill Triple Prime 和41万吨王鱼（Kingfish）核弹引爆（两者的引爆高度分别是48和95公里[1]。但是该架飞机的重要电子仪器不如今日的复杂，而它顺利的返回了基地。

一般而言电磁脉冲对生物体没有任何影响，但在电磁脉冲发生时靠近电力及电器 设备等足以大量聚集电磁脉冲波物品的生物体可能因瞬间超高电压而灼伤、休克甚至造成死亡。

电磁脉冲(EMP)是一种突发的、宽带电磁辐射的高强度脉冲。所在电磁频段取决于EMP源。核武器高空爆炸产生一种强EMP。由于爆炸持续相当长一段时间，所以它含有强的低频分量(<100MHz)。常规EMP装置是用炸药驱动的高功率微波技术来制造的，它产生一个次强、超短(纳秒)脉冲，主要微波频段为100MHz－100GHz。EMP作用范围取决于源的强度，正像电磁冲击波从源发出以连续递减强度的方式传播一样。

伽玛辐射通过裂变弹或聚变弹与大气的相互作用来产生。通过它撞击大气中的电子建立一个正、负电荷的大区域。这些电荷的运动产生EMP。脉冲进入该区间所有未屏蔽的电路，造成从电路故障、存贮数据丢失、直到过热与熔化的破坏。 用小型脉冲功率源(吉瓦量级)、电能变换器和高功率微波器件(例如，虚阴极振荡器)加以配套来产生军用EMP。常规EMP装置的优点是触发时 间极短、输出能量集中在较高的微波频率上(>100MHz)。因为现代电子设备主要工作于这些微波频段，所以常规EMP关闭电子设备极为有效、潜力很大。爆炸泵激的EMP装置(例如虚阴极振荡器)还有另一个优点：可将其设计成使它们的电磁脉冲聚束在一个特定的方向。甚至，常规装置产生的聚束EMP效应有一个致命半径，量级约为几百米到几千米，取决于功率源的强度和大气吸收，特别是当频率大于20GHz时。

美国空军菲利普实验室已制造出小型等离子螺旋管(toroids)。它有约10千焦耳的能量。等离子螺旋管对准固态靶，在靶表面上迅速感应加热，产生极大的机械与热冲击以及X光脉冲。这个X光脉冲也能用来产生EMP。尽管理论上预测螺旋管产生的高能等离子会因大气而迅速耗散，但是，可能有一种好方法将高能等离子送到近区靶，不包括空气中的长路径。

被EMP脉冲打击的电器件经受从外沿上的暂时电子破坏直到近中心的过压摧毁。现代半导体器件，特别是基于MOS技术的那些器件(例如商用计算机)由于瞬变高压而最易损坏。地面长线路(例如电传输线)充当EMP脉冲的巨大天线。因此，电源传输网络与通迅网络是极易损坏的。它们很可能被EMP脉冲所摧毁。任何含半导体的电子设备包括机载平台的系统都可能被电磁脉冲关闭或烧毁，除非该系统采用笨重而昂贵的电磁屏蔽、良好设计的滤波器和仔细接地等措施来加以完全保护。核武器空爆产生的电磁脉冲是一种极有效的区 域武器。毫无疑问，它将破坏城市基础设施。

更灵活类型的排放EMP武器系统既可用微当量核武器(当量低于2千吨)、常规爆炸驱动的EMP装置，又可用等离子技术来产生EMP。微当量核武器或常规EMP装置可作为炸弹[可能装到航天飞机(TAV)上]或作为导弹弹头投到目标近处。但是，EMP对电、电子设备的破坏效应是不可预见的，这些EMP“打击”力量最好用来对付依靠复杂电子设备的敌方平台与设施，特别是敌方的指挥、控制与通迅系统(战略目标)和敌方的空防系统(作战目标)。配备EMP弹头的导弹也是战斗中获取空中优势的有效武器，因为现代高性能的战斗机紧紧依靠复杂而易损的电子设备。

核爆产生的 EMP效应的主要麻烦是它会破坏有效范围的所有电子设备。脉冲以无方向性的方式传送并覆盖行星区，它可能破坏敌军的设备，也可能对友军造成影响。使用核驱动EMP武器的另一个障碍是世界都厌恶核武器，特别是轨道上的核武器。一旦核弹在太空爆炸，它所产生的带电微粒容易被地球的范爱伦辐射带俘获。凡经过辐射带附近的卫星都会受到强烈的辐射照射，从而瓦解或摧毁屏蔽薄弱的卫星。带电粒子会在辐射带中停留很长一段时间，敌友都同样不能利用该空域。

和电磁脉冲有关的场景常出现在小说中。例如在科幻小说，一些武器能够产生强大的电磁波进行攻击。不过这些武器的效果为了戏剧效果常被夸大。

EMP与高功率微波（HPMW）的对比

高功率微波(HPMW)装置也将电磁辐射作为武器效应。HPMW不像核驱动EMP武器那样强力，而是通过快速 耦合建立一个窄带微波电磁辐射，将高能脉冲功率加到特殊设计的微波天线阵列上。选择微波频率(几十兆赫到几十千兆赫)有两个原因：大气对微波辐射一般呈透明的(全天候能力)；现代电子设备对这些频率特别易损。HPMW武器不同于大多数的EMP武器，它产生的微波束由其微波天线阵的形状与特性来确定。HPMW束比中性粒子束武器束或激光束宽，并且这个空间打击武器系统对瞄准与跟踪精度的要求不高(100纳弧度稳定性和1米目标精度就足够了)。如果电源和HPMW的电路能承受内电流，就能延长瞄准目标的时间。粗略比较指出，HPMW系统是现代电子战(EW)系统输出功率的100~1000倍。

这 种光速武器可理解为用微波辐射照射目标的微波“探照灯”(floodlight)。它比EMP的方向性强和可控，武器对电系统的一般效应在EMP一节中作了较好的陈述。与通常的EW技术不一样，HPMW武器系统的效应常常在停止照射后还要持续一段长的时间(取决于使用的功率)。

实验室的实验表明，现代商用电子器件，当它们接收到每平方厘米微瓦到毫瓦量级的辐射时，就有可能被瓦解。电路越灵敏就越易损。

大多数传感器和高增益天线不可能屏蔽，因为屏蔽会妨碍它们完成主要功能，而其它许多电子器件可用与EMP武器一节中所述的同样技术加以屏蔽。

HPMW武器受到支配电磁辐射的基本定律的固有限制。空基HPMW武器必须有一个天线或者英亩大小的相控天线阵，以便将波束较好地瞄准和聚焦至地面目标。建造如此庞大的建筑所需的资源和送入轨道的代价是昂贵的，且在自由落体环境中的组装也是困难的。和中性粒子束武器一样HPMW武器是一种视距装备，在发射之前必须“看”到它的目标。

产生武器级微波所需的电脉冲功率水平现在已可得到(对地基系统)。小型、可定标的实验室窄带高功率微波源业已论证，它能在10到几百纳秒内产生吉瓦功率。超宽带微波源进展稍差些，但是在这个领域的研究大有前途。然而，HPMW武器应该能够在低功率水平上瞬时瓦解电路与干扰微波通讯。

太空打击的HPMW系统应该包含带有超大型天线或天线阵的卫星星座，星座越高，则所需住留的卫星数就越少。但是，相应地需要更高的功率和更大的天线。另一种可能性是用多个卫星的较小的HPMW能量叠加照射每个目标，以增加卫星为代价来得到目标中心高功率的好处(由于大量叠加照射)。这种有用的分布式HPMW武器系统类似于低地球轨道(LEO)通讯卫星的Iridium或Teledesic星座(几十到几百颗卫星；而且HPMW的卫星还不是小卫星)。除了利用高功率来对付敌方的电气与电子系统，在瞄准敌方接收站或平台时，HPMW武器系统在低功率水平上就足以干扰敌方通讯。由于水分子可以吸收一定频段的微波频率，所以还可以用适当设计的HPMW武器系统来改善地球的气候。

微机电器件与纳米技术的最新进展，终究会使器件与传感器的尺寸远远小于微波波长。如果微小器件足够小，就能对HPMW武器免疫，因为微波频率不能以足够的引起损坏的能量耦合给该器件。光学计算与光通讯的进展也是一种有用的对抗措施。光学器件对微波辐射存在着固有的免疫力，尽管光电转换部件仍必须屏蔽。EMP武器一节中所述的反电子对抗对HPMW武器也是有用的。