Cредства створення електромагнiтного iмпульсу

Вiйськово-полiтичне керiвництво США, не вiдмовляючись вiд використання
насильства в якостi одного з головних iнструментiв досягнення своïх
цiлей, здiйснює пошук нових способiв ведення бойових дiй i
створює для них засобу, повною мiрою враховуючi реалiï
сучасностi
На початку 90-х рокiв у США стала зароджуватися концепцiя, вiдповiдно до
якоï збройнi сили краïни повиннi мати не тiльки ядернi й
звичайнi озброєння, але й спецiальнi засоби, що забезпечують
ефективну участь у локальних конфлiктах без нанесення супротивниковi
зайвих втрат у живiй силi й матерiальних цiнностях
До цiєï спецiальноï зброï американськi вiйськовi
фахiвцi в першу чергу вiдносять: засобу створення електромагнiтного
iмпульсу(еМИ) ; генератори iнфразвуку; хiмiчнi склади й бiологiчнi
рецептури, здатнi змiнювати структуру базових матерiалiв основних
елементiв бойовоï технiки; речовини, якi виводять iз ладу змащення
й гумовi вироби, викликають загустение пального; лазери
У цей час основнi роботи з розвитку технологiй зброï не
смертельноï дiï (ОНСД) проводяться в керуваннi перспективних
дослiджень мiнiстерства оборони, Ливерморской i Лос-Аламосской
лабораторiях мiнiстерства енергетики, центрi розробок озброєння
мiнiстерства армiï й т.д. Найбiльш близькi до прийняття на
озброєння рiзнi типи лазерiв для ослiплення особового складу,
хiмiчнi засоби для його обездвиживания, генератори еМИ, що негативно
впливають на роботу електронноï технiки
Генератори еМИ (супер еМИ) , як показують теоретичнi роботи й проведенi
за рубежем експерименти, можна ефективно використовувати для висновку з
ладу електронноï й електротехнiчноï апаратури, для стирання
iнформацiï в банках даних i псування еВМ.
За допомогою ОНСД на основi генераторiв еМИ можливий висновок з ладу
ЕОМ, ключових радiо й електротехнiчних засобiв, систем електронного
запалювання й iнших автомобiльних агрегатiв, пiдрив або iнактивацiя
мiнних полiв. Вплив цiєï зброï досить вибiрково й
полiтично цiлком прийнятно, однак потрiбна точна доставка його в райони
вражається цели.Ъ
Незважаючи на визнання вiйськово-полiтичним керiвництвом США й НАТО
неможливостi перемоги в ядернiй вiйнi, рiзнi аспекти вражаючоï
дiï ядерноï зброï продовжують широко обговорюватися. Так,
в одному з розглянутих iноземними фахiвцями сценарiïв початкового
перiоду ядерноï вiйни особливе мiсце придiляється
потенцiйноï можливостi висновку з ладу радiоелектронноï
технiки в результатi впливу на неï еМИ. Уважається, що пiдрив
на висотi близько 400 км. тiльки одних боєприпасiв потужнiстю
бiльше 10 Мт приведе до такого порушення функцiонування радiоелектронних
засобiв у великому районi, при якому час ïхнього вiдновлення
перевищить припустимi строки для прийняття вiдповiдних мер
По розрахунках американських експертiв, оптимальною крапкою пiдриву
ядерних боєприпасiв для поразки еМИ радiоелектронних засобiв майже
на всiй територiï США була б крапка в космосi з епiцентром у районi
географiчного центра краïни, що перебуває в штатi Небраска.
Теоретичнi дослiдження й результати фiзичних експериментiв показують, що
еМИ ядерного вибуху може привести не тiльки до виходу з ладу
напiвпровiдникових електронних пристроïв, але й до руйнування
металевих провiдникiв кабелiв наземних споруджень. Крiм того, можлива
поразка апаратури ИСЗ, що перебувають на низькi орбiтах Для
генерацiï еМИ ядернi боєприпаси можуть пiдриватися в
космiчному просторi, що не приводить до виникнення ударноï хвилi й
випаданню радiоактивних опадiв. Тому в закордоннiй пресi висловлюються
наступнi думки про “неядерний характер” такого бойового
застосування ядерноï зброï й про те, що удар з використанням
еМИ не обов'язково приведе до загальноï ядерноï вiйни.
Небезпека цих заяв очевидна, тому що одночасно деякi закордоннi фахiвцi
не виключають можливiсть масовоï поразки за допомогою еМИ й
живоï сили. У всякому разi цiлком очевидно, що наводяться пiд
впливом еМИ в металевих елементах технiки струми й напруги будуть
смертельно небезпечнi для особового складу
Для того, щоб зрозумiти всю складнiсть проблем погрози еМИ й мер по
захисту вiд ïï, необхiдно коротко розглянути iсторiю вивчення
цього фiзичного явища й сучасний стан знань у цiй областi
Те, що ядерний вибух буде обов'язково супроводжуватися електромагнiтним
випромiнюванням, було ясно фiзикам-теоретикам ще до першого випробування
ядерного пристрою в 1945 роцi. Пiд час проводившихся в кiнцi 50-х
— початку 60-х рокiв ядерних вибухiв в атмосферi й космiчному
просторi наявнiсть еМИ було зафiксовано експериментально. Однак
кiлькiснi характеристики iмпульсу вимiрялися в недостатньому ступенi,
по-перше, тому що була вiдсутня контрольно-вимiрювальна апаратура,
здатна реєструвати надзвичайно потужне електромагнiтне
випромiнювання, що iснує надзвичайно короткий час (мiльйоннi
частки секунду) , по-друге, тому що в тi роки в радiоелектроннiй
апаратурi використовувалися винятково електровакуумние прилади, якi мало
пiдданi впливу еМИ, що знижувало iнтерес до його вивченню
Створення напiвпровiдникових приладiв, а потiм i iнтегральних схем,
особливо пристроïв цифровоï технiки на ïхнiй основi, i
широке впровадження засобiв у радiоелектронну вiйськову апаратуру
змусили вiйськових фахiвцiв з iншому оцiнити погрозу еМИ. З 1970 року
питання захисту зброï й вiйськовоï технiки вiд еМИ стали
розглядатися мiнiстерством оборони США як мають вищу прiоритетнiсть
Механiзм генерацiï еМИ полягає в наступному. При ядерному
вибуху виникають гама й рентгенiвське випромiнювання, i утвориться потiк
нейтронiв. Гамма-випромiнювання, взаємодiючи з молекулами
атмосферних газiв, вибиває з них так званi комптоновские
електрони. Якщо вибух здiйснюється на висотi 20-40 км., то цi
електрони захоплюються магнiтним полем Землi й, обертаючись щодо силових
лiнiй цього поля створюють струми, що генерують еМИ. При цьому полi еМИ
когерентно пiдсумується в напрямку до земноï поверхнi, тобто
магнiтне поле Землi виконує роль, подiбну фазированной антеною
ґрат. У результатi цього рiзко збiльшується напруженiсть
поля, а отже, i амплiтуда еМИ в районах пiвденнiше й пiвнiчнiше
епiцентру вибуху. Тривалiсть даного процесу з моменту вибуху вiд 1
— 3 до 100 нс.
На кiнцевiй стадiï, що займає перiод часу пiсля вибуху вiд 1
з до декiлькох мiнут, еМИ генерується магнитогидродинамическим
ефектом, породжуваним збурюваннями магнiтного поля Землi струмопровiдною
вогненною кулею вибуху. Iнтенсивнiсть еМИ на цiй стадiï досить мала
й становить кiлька десяткiв вольтiв на кiлометр
Найбiльшу небезпеку для радiоелектронних засобiв представляє перша
стадiя генерування еМИ, на якiй вiдповiдно до закону
електромагнiтноï iндукцiï через надзвичайно швидке наростання
амплiтуди iмпульсу (максимум досягається на 3 5 нс послу вибуху)
наведена напруга може досягати десяткiв кiловольтiв на метр на рiвнi
земноï поверхнi, плавно знижуючись у мiру видалення вiд епiцентру
вибуху
Амплiтуда напруги, що наводиться еМИ в провiдниках, пропорцiйна довжинi
провiдника, що перебуває в його поле, i залежить вiд його
орiєнтацiï щодо вектора напруженостi електричного поля. Так,
напруженiсть поля еМИ у високовольтних лiнiях електропередачi може
досягати 50 кВ/м, що приведе до появи в них струмiв силою до 12 тис.
ампер
еМИ генеруються й при iнших видах ядерних вибухiв — повiтряному й
наземному. Теоретично встановлено, що в цих випадках його iнтенсивнiсть
залежить вiд ступеня асимметричности просторових параметрiв вибуху. Тому
повiтряний вибух з погляду генерацiï еМИ найменш ефективний. еМИ
наземного вибуху буде мати високу iнтенсивнiсть, однак вона швидко
зменшується в мiру видалення вiд епiцентру
Один з таких iмiтаторiв, розгорнутий на авiабазi ВВС США Киртленд,
призначений для моделювання умов впливу еМИ на лiтак i його апаратуру.
Вiн може використовуватися для випробувань таких великих лiтальних
апаратiв, як бомбардувальник В-52 або цивiльний авiалайнер Боинг-747.
У цей час створене й дiє велика кiлькiсть iмiтаторiв еМИ для
випробувань авiацiйноï, космiчноï, корабельноï й
наземноï технiки. Однак вони не повною мiрою вiдтворять реальнi
умови впливу еМИ ядерного вибуху внаслiдок обмежень, що накладаються
характеристиками випромiнювачiв, генераторiв i джерел електроживлення на
частотний спектр випромiнювання, його потужнiсть i швидкiсть наростання
iмпульсу. Разом з тим, i при цих обмеженнях вдається одержати
досить повнi й надiйнi данi про появу несправностей у напiвпровiдникових
приладах, збоïти в ïхньому функцiонуваннi й т.п., а також про
ефективнiсть дiï рiзних захисних пристроïв. Крiм того, такi
випробування дозволили дати кiлькiсну оцiнку небезпеки рiзних шляхiв
впливу еМИ на радiоелектронну технiку
Iдеальним захистом вiд еМИ з'явилося б повне вкриття примiщення, у якому
розмiщена радiоелектронна апаратура, металевим екраном. Разом з тим
ясно, що практично забезпечити такий захист у рядi випадкiв неможливо,
тому що для роботи апаратури часто потрiбно забезпечити ïï
електричний зв'язок iз зовнiшнiми пристроями. Тому використовуються менш
надiйнi засоби захисту, такi, як струмопровiднi сiтки або плiвковi
покриття для вiкон, стiльниковi металевi конструкцiï для
воздухозаборников i вентиляцiйних отворiв i контактнi пружиннi
прокладки, розташовуванi по периметрi дверей i люкiв
Бiльше складною технiчною проблемою вважається захист вiд
проникнення еМИ в апаратуру через рiзнi кабельнi уведення. Радикальним
рiшенням даноï проблеми мiг би стати перехiд вiд електричних мереж
зв'язку до практично не пiдданих впливу еМИ волоконно-оптичним. Однак
замiна напiвпровiдникових приладiв у всьому спектрi виконуваних ними
функцiй електронно-оптичними пристроями можливо тiльки у вiддаленому
майбутньому. Тому в цей час як засоби захисту кабельних уведень
найбiльше широко використовуються фiльтри, у тому числi волоконнi, а
також iскровi розрядники, металлоокисние варистори й високошвидкiснi
зенеровские дiоди
Металлоокисние варистори, являють собою напiвпровiдниковi прилади, що
рiзко пiдвищують своя провiднiсть при високiй напрузi. Однак, при
застосуваннi цих приладiв як засоби захисту вiд еМИ варто враховувати
ïх недостатньо високу швидкодiю й погiршення характеристик при
кiлькаразовому впливi навантажень. Цi недолiки вiдсутнi у
високошвидкiсних зенеровских дiодiв, дiя яких засновано на рiзкому
лавинообразном змiнi опору вiд вiдносно високого значення практично до
нуля при перевищеннi прикладеного до них напруги певноï
граничноï величини. Крiм того на вiдмiну вiд варисторiв
характеристики зенеровских дiодiв пiсля багаторазових впливiв високих
напруг i перемикань режимiв не погiршуються Найбiльш рацiональним
пiдходом до проектування засобiв захисту вiд еМИ кабельних уведень
є створення таких рознiмань, у конструкцiï яких передбаченi
спецiальнi мiри, що забезпечують формування елементiв фiльтрiв i
установку убудованих зенеровских дiодiв. Подiбне рiшення сприяє
одержанню дуже малих значень ємностi й iндуктивностi, що необхiдно
для забезпечення захисту вiд iмпульсiв, якi мають незначну тривалiсть i,
отже, потужну високочастотну складову. Використання рознiмань
подiбноï конструкцiï дозволить вирiшити проблему обмеження
массогабаритних характеристик пристрою захисту
Складнiсть рiшення завдання захисту вiд еМИ й висока вартiсть
розроблених для цих цiлей засобiв i методiв змушують пiти на перших
парах по шляху ïхнього вибiркового застосування в особливо важливих
системах зброï й вiйськовоï технiки. Першими цiлеспрямованими
роботами в даному напрямку були програми захисту вiд еМИ
стратегiчноï зброï. Такий же шлях вибраний i для захисту
систем, що мають бiльшу довжину, керування й зв'язки. Однак основним
методом рiшення даноï проблеми закордоннi фахiвцi вважають
створення так званих розподiлених мереж зв'язку (типу
“Гвен”) , першi елементи яких уже розгорнутi на
континентальнiй частинi США.
Сучасний стан проблеми еМИ можна оцiнити в такий спосiб. Досить добре
дослiдженi теоретично й пiдтвердженi експериментально механiзми
генерацiï еМИ й параметри його вражаючоï дiï. Розроблено
стандарти захищеностi апаратури й вiдомi ефективнi засоби захисту. Однак
для досягнення достатньоï впевненостi в надiйностi захисту систем i
засобiв вiд еМИ необхiдно провести випробування за допомогою iмiтатора.
Що стосується повномасштабних випробувань систем зв'язку й
керування, те це завдання навряд чи буде вирiшена в доступному для
огляду майбутньому
Потужний еМИ можна створити не тiльки в результатi ядерного вибуху.
Сучаснi досягнення в областi неядерних генераторiв еМИ дозволяють
зробити ïх досить компактними для використання зi звичайними й
високоточними засобами доставки
У цей час у деяких захiдних краïнах ведуться роботи з
генерацiï iмпульсiв електромагнiтного випромiнювання
магнитодинамическими пристроями, а також високовольтними розрядами. Тому
питання захищеностi вiд впливу еМИ будуть залишатися в центрi уваги
фахiвцiв при будь-якому результатi переговорiв про ядерне роззброювання