美國電磁脈沖威脅防御領域動態(tài)述評

馮寒亮 張 平

美國電磁脈沖威脅防御領域動態(tài)述評

馮寒亮 張 平

電磁脈沖是一種在瞬間產生的強大電磁場，會對電力、電子器件及信息化武器裝備造成嚴重影響甚至損傷。其中，通過高空核爆炸產生強大的電磁脈沖稱之為高空核爆電磁脈沖（HEMP），其影響范圍更廣和危害程度更大，因此受到美、俄等軍事大國的長期重視。

過去數年間，美國國會、軍方、政府部門等機構均在電磁脈沖防御工作中取得了不少進展。特別是2001年和2006年兩度成立的電磁脈沖攻擊威脅評估委員會，于2004年和2008年分別向美國國會提交了評估報告，并向美國國防部、國土安全部等聯(lián)邦機構提出了17項保密建議和75項非保密建議，主要關注高空電磁脈沖攻擊所產生的破壞性效果。除此之外，美國國防部、能源部、國土安全部等聯(lián)邦機構也采取了不少舉措，并且將一些研究成果應用于基礎設施的電磁脈沖防護之中。尤其是自2015年以來，在立法、戰(zhàn)略規(guī)劃以及制定具體行動方案等實質性措施的推動下，美國電磁脈沖防御工作邁開了關鍵步伐。

國會立法支持電磁領域工作

在2015年底，美國國會通過了3項涉及電磁脈沖防御的議案，包括《2016財年國防授權法》《修復美國地面運輸法》《關鍵基礎設施保護法》。其中，前兩項法案已分別于2015年11月25日和12月4日經總統(tǒng)簽署生效，后一項法案則于2015年11月16日在眾議院通過，之后提交到參議院待議。

相關法案為防御基礎設施遭受電磁脈沖破壞做出了規(guī)定，包括要求國土安全部、能源部對電磁脈沖的潛在威脅展開研究并做出應對安排，也要求電力和其他公用事業(yè)運營商針對電磁脈沖的威脅采取具體的防御措施。

美國國會被部分媒體、研究組織、行業(yè)（特別是電力）部門等認為長期忽視了電磁脈沖對國家安全可能構成的嚴重威脅。但僅在2015年底兩個月里連續(xù)通過了數項與電磁脈沖防御相關的議案，以及“國會電磁脈沖攻擊威脅評估委員會”的第3次組建，表明美國并未放松相關工作的開展，政府和國會正逐步采取措施，通過立法的形式來逐步加強落實電磁脈沖防御工作?？傊?，這些法案的通過將對美國加強電磁脈沖防御起到重要推動作用。

《2016財年國防授權法》《2016財年國防授權法》決定重新組建“國會電磁脈沖攻擊威脅評估委員會”。該委員會是2001年初次組建，2006年重建后，時隔10年第3次組建。與之前相比，本次關于委員會重組的法案條款中，電磁脈沖的定義有所擴展，加入了“非核電磁脈沖武器、地磁暴產生的天然電磁脈沖、潛在對手使用與其他攻擊媒介相結合的電磁脈沖武器”；調整了委員會的職責及評估內容，更專注于人為電磁脈沖攻擊威脅、目前相關領域內已取得的進展、防護的優(yōu)先性問題及易損性程度。

《修復美國地面運輸法》

《修復美國地面運輸法》在“關鍵電力基礎設施安全”和“戰(zhàn)略性變壓器儲備”相關章節(jié)列出了與電磁脈沖防御相關的規(guī)定。法案規(guī)定，在《聯(lián)邦電力法》中加入“關鍵電力基礎設施安全”章節(jié)；對“大容量電力系統(tǒng)”“關鍵電力基礎設施”“國防關鍵電力基礎設施”“電磁脈沖”“地磁暴”“電網安全緊急情況”等進行了明確定義；強調能源部與國土安全部、其他相關聯(lián)邦部門和機構，以及其他公用事業(yè)運營商進行協(xié)調；明確了能源部長在此項工作中的職責與權力；強調關鍵電力基礎設施信息保護與共享。

《關鍵基礎設施保護法》 議案由亞利桑那州聯(lián)邦眾議員的弗蘭克斯提出，擬對《國土安全法》（2002年）進行修改。主要內容涉及4個方面：增加“電磁脈沖”定義；規(guī)定電磁脈沖的計劃、研發(fā)、保護與準備；電磁脈沖的研究與開發(fā)；關鍵基礎設施保護和如何應對電磁脈沖事件的建議策略。

美國空軍地勤人員正準備將AGM-86巡航導彈裝載到B-52轟炸機上

軍方持續(xù)開展相關研究

國防威脅降低局作為國防部指定的電磁脈沖生存能力評估中心，長期負責電磁脈沖領域的相關研究。2015年—2016年以來，國防威脅降低局通過大規(guī)模殺傷性武器防御技術項目下的核生存能力、核與輻射效應兩個子項目，持續(xù)開展相關研究。項目涉及的主要內容包括：編寫、制定、更新涉及電磁脈沖的軍標、手冊等；開發(fā)創(chuàng)新型技術，用于保護重要人員、關鍵軍事與國家防御系統(tǒng)、核事件中的指揮與保障系統(tǒng)等，提高系統(tǒng)核生存能力，邀請小型企業(yè)參與商業(yè)研發(fā)項目，為關鍵基礎設施創(chuàng)建有電磁脈沖防護的微電網；開發(fā)建模工具以保障軍事作戰(zhàn)計劃、武器效應預測、戰(zhàn)略系統(tǒng)設計決策，如系統(tǒng)電磁脈沖模擬代碼、電磁可靠性與效應預測工具、源區(qū)電磁脈沖模型；針對武器裝備開展電磁脈沖評估研究，試驗對象包括軍艦、電網變壓器等。

除國防威脅降低局的工作外，2015年11月24日，美國國防高級研究計劃局啟動了快速攻擊檢測、隔離和表征系統(tǒng)項目，其目標是針對有可能導致美國電力系統(tǒng)癱瘓的安全威脅，研制出能應對電力損失的自動化系統(tǒng)，以使電網在遭攻擊情況下7天內恢復電力供應；白沙導彈靶場在2016年對AGM-86巡航導彈進行了核電磁脈沖環(huán)境下的生存能力試驗，以檢驗該導彈繼續(xù)服役的年限；美軍2016年投資1175萬美元，計劃在馬里蘭州帕圖克森特河海軍空中武器站新建垂直極化電磁脈沖模擬器，預期2017年6月完成；美軍還開始對格陵蘭島Thule空軍基地的彈道導彈早期預警系統(tǒng)雷達展開HEMP防護性能加固工作，為期5年；美國陸軍聯(lián)合國防工業(yè)部門正在研究一種能夠適配155毫米炮彈發(fā)射系統(tǒng)的電磁脈沖炮彈。

總體而言，美國軍方的電磁脈沖研究與加固防護工作在持續(xù)進行，不少工作也早已成為軍方的例行任務，電磁脈沖攻擊能力研究也在持續(xù)推進。特別是國防威脅降低局，有長期的項目支持，保證了工作的持續(xù)性。近2年，該部門也承擔了民用設施的電磁脈沖研究工作。

政府部門間合作取得進展

近年來，美國國土安全部、能源部和聯(lián)邦能源管理委員會等部門，已經采取了不同的行動來評估電網的電磁風險。在2016年，政府部門就關鍵基礎設施電磁脈沖防護問題進行了評估，能源部也發(fā)布了《聯(lián)合電磁脈沖彈性戰(zhàn)略》，并著手制定具體行動方案來落實電網的電磁脈沖防護工作。這表明，政府部門正在逐步明確責任權限，與國家實驗室、電力工業(yè)等部門的合作步入具體實施階段。

為了應對高空電磁脈沖給美國電網帶來的日益增長的潛在威脅，從2015年后期開始，美國能源部長就指示能源部與電力工業(yè)界合作，制定一個電磁脈沖彈性戰(zhàn)略。2016年1月，能源部開始與電力研究院共同研究制定《聯(lián)合電磁脈沖彈性戰(zhàn)略》，并于2016年7月18日頒布。該聯(lián)合戰(zhàn)略是美國能源部與電力研究院合作制定，強調協(xié)作并致力于滿足應對未來日益增長的電磁脈沖威脅的指導性要求。目標為改善并共享對于電磁脈沖威脅、效應和影響的認識；鑒別各基礎設施優(yōu)先性；測試和提升用于緩和與防護的方法；提升應對電磁脈沖攻擊的響應與恢復能力；在政府和工業(yè)界、國內外共享最佳實踐經驗。在此之后，2017年1月10日，能源部又根據該《聯(lián)合電磁脈沖彈性戰(zhàn)略》的要求，頒布了《電磁脈沖彈性行動計劃》。其目的就是通過各部門間以及與國家實驗室、工業(yè)部門和國際合作伙伴等的協(xié)調，進一步改善和指導能源部的活動，從而降低電磁脈沖易損性并改善能源部門在電磁脈沖事件中的響應和恢復能力。同時，電力研究院也與電力工業(yè)和電力協(xié)調委員會合作，制定提高工業(yè)部門響應的行動方案。

2016年4月，應美國國會請求，美國政府問責局發(fā)布了《關鍵基礎設施防護：聯(lián)邦機構需要采取行動應對電磁風險并進一步評估風險、加強合作》的報告。報告呼吁國土安全部、能源部以及聯(lián)邦能源管理委員會加強合作，應對電磁脈沖對美國關鍵基礎設施構成的威脅并提出4點建議，要求機構之間加強合作，確定電磁脈沖風險和應對措施。國土安全部長指定官員和辦公室，負責電磁脈沖風險評估并與聯(lián)邦合作伙伴共享信息；國土安全部部長和能源部部長一同審查聯(lián)邦能源管理委員會對電力基礎設施的分析，確定所需的涉及識別關鍵基礎設施資產的更多風險評估；國家保護和計劃局副局長、基礎設施防護辦公室助理部長與聯(lián)邦合作伙伴一道，分析電磁風險相關的威脅、脆弱性以及其后果；國土安全和能源部長確定電磁脈沖防護的重點研發(fā)方向。2017年1月25日，針對已經實施的一系列電網安全計劃，美國政府問責局發(fā)布了一份評估報告。報告對2013年以來，美國能源部、國土安全部和聯(lián)邦能源管理委員會共同努力實施的27個電網彈性計劃進行了評估。評估指出，雖然美國聯(lián)邦政府的工作單獨進行，但政府在制定保護美國電網的政策、計劃和技術方面取得重大進展。

美國研發(fā)出能抵御電磁脈沖武器的混凝土

其他方面

美國的科研與工業(yè)部門，針對電磁脈沖防御的研究也時有進展。如，美國電力研究院2017年2月份公布了一份研究報告稱：面對一次高空電磁脈沖攻擊，盡管存在熱損傷風險的大型電力變壓器數量較少，但仍需對整個大電力系統(tǒng)的損傷風險進行全面的調查研究。Bedrock Automation公司對工業(yè)控制系統(tǒng)進行了電磁脈沖防護設計，其Bedrock開放安全自動控制平臺已全面通過美軍標MIL-STD-461F和IEC 61000中抗電磁脈沖測試。這是為數不多的考慮電磁脈沖防護的工業(yè)控制系統(tǒng)。美國內布拉斯加大學林肯分校最新研制出一種傳導性混凝土，可作為屏蔽層，避免遭受電磁脈沖武器攻擊。這種方法比傳統(tǒng)屏蔽技術更加有效，未來可應用于商業(yè)、軍事、金融領域，使重要建筑結構變得更加安全。

結 語

回顧過去的2年，不難發(fā)現美國社會，從國會、政府、軍方等多方在對電磁脈沖產生的危害，以及應采取的措施等方面形成部分共識。特別是針對關鍵基礎設施，美國政府先后通過立法、頒布能源部戰(zhàn)略，制定行動方案，表明其電磁脈沖防御工作正在逐步深入實施。

美國正在不斷加強立法，推動電磁脈沖委員會建議的落實。目前，美國正在逐步完善其應對電磁脈沖威脅的戰(zhàn)略，以及制定更加細致嚴謹的實施計劃，但聯(lián)邦政府的相關部門在實施具體措施方面還存在滯后現象。究其原因，除了這一問題本身的復雜性之外，還由于公私部門職責不明，沒有一個聯(lián)邦計劃或者部門能夠全面負責評估電磁脈沖威脅，而且電磁脈沖委員會的建議不具備法律效力或執(zhí)行力。也正因如此，美國的電磁脈沖防御工作，特別是關鍵基礎設施的電磁脈沖防御工作迫使不同政府機構和企業(yè)伙伴共同合作起來，且必須通過立法來明確各方責任與權限，即只有通過法制才能切實推進電磁脈沖委員會建議的落實。

美國聯(lián)邦機構努力落實建議，但遠遠不夠。事實證明，2008年電磁脈沖攻擊威脅評估委員會提出的建議已經得到廣泛認可，其中一些建議與國土安全部和能源部等聯(lián)邦機構對關鍵基礎設施的權利和責任相匹配。在委員會所提出的建議推動下，雖然國土安全部和能源部也確實采取了不少行動，并且已有相關的技術應用于基礎設施的電磁脈沖防護之中（如彈性電網、快速恢復變壓器、愛達荷國家實驗室研制的一種中性點閉鎖裝置等），但距離所要實現的目標還遠遠不夠。因此，在前兩次組建電磁脈沖威脅評估委員會并提出具體建議的基礎上，第3次組建該委員會，也就成為繼續(xù)挖掘應用研究成果，督促建議落實，推動電磁脈沖防御工作前進的必然要求。

電磁脈沖概念有所擴展。與數十年前國會的相關議案相比，當前對電磁脈沖的定義有較大擴展。這說明經過多年的變化，電磁脈沖防御工作的領域也有了巨大變動，變得更加廣泛；也說明近年來美國政界、學術界、工業(yè)界等相關部門的交流、宣傳、爭論，使得電磁脈沖的概念及其危害被越來越多的人所了解和認識，更多人員、政府和機構認可了電磁脈沖防御工作的重要性。

加強防護成為美國國家關鍵基礎設施（電網）的現實性要求。美國國家關鍵基礎設施的電磁脈沖防御推動緩慢，還有一個重要因素，就是美國的基礎設施管理體制，即美國關鍵基礎設施多為私人公司所擁有或經營，私人企業(yè)為追求利潤，不愿投入，政府監(jiān)管干預也有限，導致美國電網等基礎設施存在非常大的安全隱患。這也是眾多研究報告和法案中強調公私協(xié)調的一個重要原因。截至目前通過的幾項有關電磁脈沖的議案、戰(zhàn)略規(guī)劃等，均涉及到美國國家基礎設施的保護，特別是電力基礎設施。

美國從電力基礎設施保護入手，逐步推進電磁脈沖防御工作。國家基礎設施是一個龐大的體系，也關系到國防基礎設施。美國選擇從影響最為直接的電網入手，開始實施較為廣泛的防護計劃。這幾個議案、戰(zhàn)略規(guī)劃的通過，意味著電網的電磁脈沖防御工作在法律上得到了肯定和支持，并逐步將電磁脈沖防御納入國家規(guī)劃框架，做好應急準備，相關計劃的效果已經顯現。

要警惕美國的宣傳。美國既強調自身的電磁脈沖防御能力弱化，又一味強調俄羅斯、中國、朝鮮、伊朗的電磁脈沖威脅，同時又在不斷研發(fā)新的強電磁脈沖模擬器、電磁脈沖彈、下一代戰(zhàn)略轟炸機等技術，強化其強電磁脈沖攻擊能力。這似乎與美軍并不強調自己的網絡攻擊有異曲同工之效。而事實上，美國自己才是始作俑者，這必須引起我們的警惕。

綜上所述，美國未來將更關注于具體的電磁脈沖防御工作實施方案，即研究和解決如何明確責任，有效協(xié)調公私關系，合理合法地實施電磁脈沖防御，值得我們持續(xù)關注和借鑒。

美國國會正不斷加強電磁領域的立法

責任編輯：劉靖鑫