电磁脉冲炸弹 1 | JP-Petit.info

来源：

http://www.tfd.chalmers.se/~valeri/EMP.html

电磁脉冲武器

2002年9月1日。2003年2月25日更新。

2004年4月19日：文件末尾新增内容：空中战略，使用“清洁”型大规模杀伤性武器

关于此类武器的信息，确实越来越多地来自北欧来源。瑞典国防研究所（FOA）的安德斯·卡伦纳斯（Anders Kallenaas）曾表示：“俄罗斯是世界上在设计和制造电磁效应武器方面装备最完善的国家。” 为补充这一点，瑞典报纸《瑞典日报》（Svenska Dagbladet）在1998年3月1日援引法新社新闻报道称，高功率电磁炸弹（被称为“啤酒罐”，可放入公文包中）可能以15万美元的价格出售，而澳大利亚人已经购买了此类装置。这类武器可释放出瞬时功率达十吉瓦（即一亿瓦！）的脉冲，足以摧毁复杂的电力和电子设施（包括任何核电站、任何飞行或轮式机械、发电厂或普通电话交换站）。一位读者评论道：使用这种“罐头”式装置，可以引发类似摧毁AZF工厂的爆炸。此外，似乎有迹象表明，某些调查信息被故意隐瞒于公众之外。一篇长文（&&& 我需要找到参考文献）指出，爆炸发生前，EDF的变压器曾出现极其清晰且令人震惊的爆裂现象。正是这一初始现象引发了爆炸（录音显示发生了两次爆炸，而非一次）。该文章未引起关注，因为其内容过于技术化，缺乏足够的概括性。通常来说，我们绝不能低估恐怖分子的智慧。针对双子塔的袭击显然与本议题无关，但堪称杰作。众所周知，本·拉登家族曾建造了许多建筑项目（包括麦加地区的重要工程）。这次袭击是由最顶尖的现代建筑专家策划的。大楼的“定向倒塌”早已被预设。

此处稍作简短插叙，因为我在另一份文件中已提及此事（但我的网站如今已像塞纳河畔的塞马尔坦百货公司，我几乎找不到自己）。如果我能找到原文，将用链接替换本段。简而言之，双子塔是围绕中央支柱建造的，各楼层的地板均连接在该支柱上。这个“支柱”实际上是由垂直排列的金属梁构成，被一个由混凝土板构成的棱柱形笼子包围。当飞机撞击大楼时，其动能足以穿透这些薄薄的混凝土保护层（设计时从未考虑过此类情况。这些混凝土板既非承重结构，也未进行钢筋加固，也未被设计为防护核心结构的装甲）。随后，飞机中的航空煤油倾泻而入这些金属笼子和结构井中，整个空间瞬间变成一个巨大的火炉。当温度升高到一定程度（从塔楼顶部开始），结构元件便失去了支撑作用，整座大楼便像纸牌屋一样轰然倒塌。每一层楼在坍塌时撞击下一层，引发连锁反应，导致下一层也相继倒塌。从袭击角度看，这堪称完美——不仅造成大量人员死亡，实现“彻底摧毁”，且仅需极少数自杀式袭击者，更体现了对建筑结构的深刻技术理解。

我认为，这一过程早在袭击前就通过计算机模拟进行了评估，而非由飞行员完成。

但回到电磁脉冲武器（EMP）议题：

电磁武器的独特之处在于，一旦其脉冲作用于某个导电部件，其效应可通过与之相连的导体传播到远处。若使用传统炸弹破坏电力设施，破坏范围将仅限于爆炸点附近。而EMP武器则完全不同。其概念最早可追溯至四十年前，安德烈·萨哈罗夫（Andrei Sakharov）与其同事阿尔特舒勒（Altshuler）、沃伊滕科（Voitenko）和比琴科夫（Bichenkov）的研究。当人们首次在高空进行核爆炸时，便发现这可能摧毁地面上的电力和电子设施，从而催生了EMP效应的概念。此后，军方通过采用法拉第笼式屏蔽对设施进行了加固。所有敏感设备（如导弹）的控制与导引系统均改用光纤电子技术，使其对EMP效应免疫。然而，所有民用设施因未采用这些新技术，仍极为脆弱。

目前已开发出两种非核EMP系统。第一种利用常规炸药产生效应，第二种则使用产生单次脉冲的微波发生器。这些EMP武器的可能性由卡洛·科普（Carlo Kopp）在1996年发表于澳大利亚皇家空军空权研究中⼼的论文中提出（卡洛·科普：“电磁炸弹：电子大规模破坏武器” http://www.hut.fi/~zam/ew/mirror/apjemp.html）。作者结论认为，此类武器应在未来十年内部署，并强调其可显著减少“附带损害”。因此，这类武器被归类为“非致命武器”。

这些装置可装备于炸弹，也可由地面特战部队部署，实施新型破坏行动。这便是如今所谓的“E-炸弹”，美国人正计划用其瘫痪萨达姆·侯赛因的地下军事设施。事实上，使用常规炸弹难以摧毁藏于掩体中的设施（即使隧道拐弯也能完全抵消冲击波效应），而地下设施对电磁脉冲却极为脆弱。要实现完全防护，设施必须与外界完全隔离，置于法拉第笼内。任何用于供电或与外界通信的接口，同样也是电磁脉冲破坏性脉冲的入侵点。E-炸弹的潜在目标包括：

通信系统
国家电网
金融管理系统
交通工具（如电力机车、汽车电子系统等）
媒体系统

原因在于，所有这些系统均依赖电子技术。这类武器可分为两类：

HPM：高功率微波武器（使用高功率微波）
UWB：超宽带武器

前一类武器的优势在于：可全天候使用，成本相对较低，可同时攻击多个目标，不致死人类，且攻击隐蔽，不易被自动探测。

核爆炸和热核爆炸会产生高强度、短波长辐射。这些辐射在爆炸点周围形成等离子体（即“火球”）。若武器设计为此目的，爆炸可产生极强的电磁效应，作用距离极远。此类效应被称为“EMP”（电磁脉冲）。生物体对这类效应通常不敏感，但所有依赖电力和电子技术的设备则极易受损。产生的电离气体云还可长时间阻断所有短波无线电通信（如广播和雷达信号），这种现象称为“火球黑障”（fireball blackout）。

EMP效应的强度取决于爆炸高度。高度越高（超过30公里），效应越强。在低空（低于4000米）时，效应也较显著，但中等高度时效应较弱。其成因是核爆炸后强烈的伽马射线辐射。要产生强烈的EMP效应，必须利用轴对称、非各向同性的现象。

在中等高度，大气对辐射呈各向同性吸收，因此不会产生明显的远距离电磁波辐射效应。

中等高度核爆炸：伽马射线各向同性吸收。

球对称空间电荷（EMP效应最小）

下图展示了典型的EMP效应形态。关键在于波形和持续时间，强度单位为任意值。

红色曲线代表核武器效应：强度高但持续时间极短。绿色为雷击效应，蓝色为“流体压缩系统”产生的效应。核爆炸中约0.3%的能量转化为电磁脉冲，持续时间仅数十纳秒。伽马射线与空气分子中的电子碰撞，将其击出并传递大量能量，这一过程称为“康普顿散射”。这些自由电子再与束缚电子碰撞，产生更多自由电子（即“电子雪崩”现象，类似于霓虹灯管中的电离过程）。据估算，每个伽马光子可产生约30,000个自由电子。这种电子剥离过程使气体转变为等离子体。

在低空，较轻的电子比离子移动更快，形成“空间电荷效应”，在约十纳秒内产生最大电场。由于地面吸收了伽马射线，无法在该方向形成空间电荷，电荷分布变为轴对称而非各向同性：

近地核爆炸：地面吸收伽马射线，使空间电荷效应呈非对称分布。

电流通过地面闭合（由爆炸引发的感应电流呈环形分布）

此时，EMP效应将水平传播。电磁能量辐射覆盖广泛频率范围，最高可达100兆赫。电流通过大地流动，可在地面产生强磁场。在中等高度爆炸（低于4000米）时，初始能量的3×10⁻¹⁰部分转化为短暂EMP脉冲，相当于一吨级核弹释放1兆焦耳能量。由于空间电荷效应持续约十微秒，峰值功率可达100吉瓦。对于近地爆炸，破坏效应仅在爆炸点附近显著。小当量炸弹的效应较弱，而一吨级核弹的破坏范围可达十公里。

高空（30公里以上）核爆炸产生的EMP效应规模大得多，性质也不同。其破坏力显著增强。约0.3%的炸弹能量转化为EMP，一吨级核弹可产生10¹¹焦耳的总能量。此时，EMP效应由伽马射线与下方大气层相互作用产生。在炸弹下方形成一个电离气体层，其直径取决于爆炸的视界。若爆炸发生在500公里高空，该层直径可达5000公里。爆炸点正下方，电离层厚度可达80公里。地球磁场使康普顿效应加速的电子螺旋运动，从而产生强烈的、持续数微秒的、指向地面的电磁脉冲。同时产生垂直方向的强电场，强度可达每米20至50千伏（每厘米200至500伏特！）。该电场将持续至等离子体消失、去电离过程发生，可能持续数分钟。虽然该电场强度低于中等高度核爆炸，但其影响范围极为广阔——是后者的十至百倍。

这些现象对电子系统的影响难以精确评估，但估计破坏力可能极为巨大。由此可见，单一高能武器的效应可影响整个大陆。这可能在天线、所有导线、金属物体（如飞机或建筑钢筋）中产生破坏性电流。电力分配网络将遭受远超普通雷击的破坏。现代微处理器对电场极为敏感，即使感应电流较弱，整个信息基础设施也可能被摧毁。原则上，军事设备应已具备防护能力，但其真实抗EMP能力仍未知。任何屏蔽缺陷，如密封不良、霉变、污垢或碎屑，都可能完全抵消屏蔽效果。估计一次高空核爆炸，若发生在工业区上空，可能使该地区长期瘫痪。此外，电离层可阻断无线电和雷达信号数分钟，导致无线电通信完全中断。

E-炸弹的基础技术。

首先介绍“爆炸驱动磁通压缩发电机”（Explosive Pumped Flux Compression Generators, FCG），即“磁通压缩系统”。这一构想源自安德烈·萨哈罗夫，作者在1995年出版的《魔鬼之子》（Albin Michel出版社，第303页）中已提及。这种同轴结构最为常见。下图来自卡洛·科普的前述文章。

萨哈罗夫型磁通压缩电磁发生器

在上述系统中，一个螺线管在内部空腔中产生强磁场，该空腔位于其内表面与装有炸药的铜管之间。当炸药引爆时，爆炸使铜管塑性变形，当其接触线圈第一匝时，封闭了磁腔。爆炸向右传播（见底部三图）。铜管在磁场线中快速移动，产生感应电流，该电流也流经螺线管。最终可产生数百万安培甚至更高的电流。磁腔内的磁场也达到极高值。这些能量可被用于不同方式产生电磁波束。由于该脉冲发生器具有轴对称结构，可轻松装入炸弹、巡航导弹，甚至“啤酒罐”形状的炸弹中。

第二种发电机与“冲击管”类似，我曾在上世纪六十年代研究过，当时也尝试将炸药能量转化为电能。但当时法国军方无法想象电磁效应未来会成为战略性武器。在冲击管中，将高速电离气体注入电磁铁的气隙，通过电极回收由感应电场V×B产生的电流。但这些设想仍过于简化。实际上，所有部件均集成于同一装置中，属于磁流体动力学（MHD）与等离子体物理范畴。其目标是产生高频振荡，输入“谐振腔”。唯一区别在于，所涉及的功率量级已远超雷达所用的速调管或磁控管。事实上，微波武器的种类与目标类型数量相当。这些目标如同接收天线，若脉冲频率与目标谐振，破坏力将极大。E-炸弹可攻击地面设施，甚至在野外部署。它们可被投放、自动导航至目标，并在距离最优时引爆。巡航导弹可配备“E”型弹头。伊拉克设施曾在海湾战争中测试过其有效性。其他更小型的装置可针对掩体的通风口。

其他装置可装入能穿透多层混凝土的炸弹中。例如4700磅重的“钻地炸弹”。这些微波武器在预设高度自动引爆，可比化学炸药更有效地摧毁位于法拉第笼内的地下设施。

电磁武器这一议题才刚刚浮出水面：2002年9月15日，《世界报》记者雅克·伊萨尔德（Jacques Isnard）报道，美国人计划使用此类武器摧毁萨达姆·侯赛因的地下设施。人们重新关注萨哈罗夫在上世纪五十年代末发明的磁通压缩发电机（仅用常规炸药即可产生数千万甚至上亿安培电流），而我早在七年前（1995年）的《魔鬼之子》一书第303页就已描述过，但当时无人注意，也未引起任何媒体关注。

关于电磁辐射对人类的长期影响，为何不思考一下：在“沙漠风暴”行动中，来自不同国家的士兵返回后所患的病症，是否真如官方所归因的“疫苗接种”所致？是否另有原因？是否与使用微波武器的“附带伤害”有关？

2002年10月28日

以下是《巴黎人报》于2002年10月28日刊登的文章的转载：

只有气体，没有别的？

为什么18名车臣自杀式袭击者（每人腰间携带1至2公斤炸药）无法引爆其炸弹？她们是否被气体瞬间瘫痪？一些人质描述的反应并不那么惊人，他们称有时间用毛巾捂住口鼻，并迅速恢复意识。尽管她们头戴黑色头巾，本可有效延缓气体作用，但这一假设仍成立：她们无法引爆炸弹，因为其电子引信已被破坏。那么问题来了：俄罗斯特种部队是否使用了除气体外的其他武器？例如，是否使用了高能微波炸弹？美国人已开发出“E-炸弹”技术，俗称“微波武器”，旨在用于可能对伊拉克的攻击。其效果毁灭性极强：可摧毁所有电力、电子和无线电设备，并使人体细胞中的水分子剧烈振动，导致体温急剧升高。然而，美国人称已放弃开发一种较弱但更易操控、同样致命的衍生型号——FCG（磁通压缩发电机）：因过于危险，可能被恐怖分子利用。但这一想法并未消失。例如，印度军方怀疑巴基斯坦已掌握该技术，因此已开展相关研究，称之为“穷人版E-炸弹”。这证明该技术的扩散已悄然开始。

Ph.D.

我完全赞同这位记者的观点。无论气体扩散速度多快，在如此巨大的空间内，也需十秒左右。若袭击者意识到将遭遇非致命武器，至少其中一人应能及时引爆其引信，例如在看到同伴因窒息倒下时。此外，头巾本可提供即时保护并争取短暂时间。因此，使用“便携式”EMP武器（如啤酒罐大小）的可能性极高。但需注意，这类武器同样会摧毁现场所有电力设备，包括照明系统。

尽管如此，若E-武器能摧毁点火电子系统，却对自动武器无效。因此，必须同时使用大量气体，以防止某名袭击者在昏迷前向人质开火。这种剂量控制可能极为困难。俄罗斯人或许认为：“宁可多一点，不可少一点”。最后，袭击者很快会找到应对电磁武器的方法：只需使用纯机械引信的炸弹，即配备击针和强力弹簧即可。面对此类系统，EMP武器完全无效。但EMP武器也可使人昏迷。问题在于剂量控制。人质并非敌人，需避免造成不可逆伤害。EMP效应随距离迅速衰减。如何瘫痪分散在剧院中的35名袭击者？应使用多大功率？如何界定“致瘫剂量”与“造成脑损伤的剂量”之间的界限？

目前，银行和部分公共场所已配备报警装置。未来，这些场所可能还会配备各类“非致命系统”：精确控制的气体释放（但若袭击者佩戴防毒面具，此措施将失效），微波发射（袭击者可穿戴铜丝网制成的头罩，形成法拉第笼防护）。但这些金属网结构会像天线一样，与建筑物入口处的探测器产生响应。攻防博弈……唯一确定的是：疯狂正在全球蔓延。

2003年2月25日：

在高度保密下，E-炸弹主要由位于新墨西哥州阿尔伯克基附近基特兰空军基地的空军研究人员开发。其本质是利用强电磁波摧毁电子设备，即使设备未运行也能生效。若该炸弹约200米的杀伤半径可摧毁整座城市的电网并使其永久失效，军方却仍犹豫是否使用。因为E-炸弹虽不伤人，但会摧毁对平民至关重要的电话或医疗设施。E-炸弹属于一系列为军队开发的高能项目之一。激光武器已通过波音747测试，用于拦截导弹；海军陆战队也已拥有安装在“悍马”车上的激光原型，可用于使敌人皮肤剧痛，使其无法行动。目前，陆军正在测试一种可摧毁坦克电子系统的手榴弹。而海军则致力于利用微波技术中和导弹。《华尔街日报》2003年2月20日报道（美国研究在伊拉克使用“E-炸弹”，但倾向不使用）。

http://online.wsj.com/article/0,,SB1045693871355690103,00.html?mod=technology_main_whats_news

2003年2月14日：

《航空与宇宙》杂志刊发了该论文。可将此信息释放视为法国国防采购局（DGA）对我此前主张——法国在该领域落后美国25年——的回应。因此，法德联合研制的顶级机密武器——微型电磁炮无人机，正式亮相。同时证实，法国在高功率E-炸弹研发方面已取得显著进展，其载荷不仅限于化学炸药，显然也包括核能。这也解释了为何法国仍在本土持续进行核试验。需注意两点：