科技兵器

董旭

摘要：介紹了電磁脈沖武器的定義、分類及作用原理，研究并分析了微波武器的工作原理，闡述了電磁脈沖武器的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：電磁脈沖武器；核爆電磁脈沖武器；非核爆電磁脈沖武器；微波武器

引言

電磁脈沖武器（EMP）是近年來逐漸發(fā)展起來的一種新概念定向能武器，其殺傷原理是利用核爆炸或高能微波發(fā)生器產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁脈沖，使電子設(shè)備中的半導(dǎo)體、集成電路、電阻、電容、濾波器等電子元器件受到損壞，造成電子設(shè)備失效或損壞。更為重要的是，電磁脈沖武器更是隱身武器的克星。由于電磁脈沖武器的脈沖能量密度極大，瞬間就能使吸波材料的溫度上升，對其造成破壞，因此使隱身武器原形畢露。

一、電磁脈沖武器的定義

電磁脈沖，是短暫瞬變的電磁現(xiàn)象，它以空間輻射傳播形式，透過電磁波，可對電子、信息、電力、光電、微波等設(shè)施造成破壞，可使電子設(shè)備半導(dǎo)體絕緣層或集成電路燒毀，甚至設(shè)備失效或永久損壞。電磁脈沖武器正是利用這種特性對敵方裝備及武器系統(tǒng)進(jìn)行干擾、破壞。

二、電磁脈沖武器的毀傷機(jī)理

電磁脈沖是天生的武器克星，對裝備的影響有著出乎意料的效果，因此電磁脈沖武器對電子器件的毀傷機(jī)理大概分為以下幾種方式：

1.電路擊穿。通過電磁能轉(zhuǎn)化的電壓，使電路過載、擊穿。

2.加熱燒毀。近似于微波爐的原理，電磁波會(huì)加熱器件，使之損壞甚至燒毀。

3.電流過載。通過電磁波在電子器件中感應(yīng)出的感應(yīng)電流，沖擊電路，產(chǎn)生破壞效果。

4.電磁干擾。當(dāng)功率不足時(shí)，發(fā)出的電磁波會(huì)干擾敵方的通訊系統(tǒng)，達(dá)到戰(zhàn)略需求，不會(huì)造成永久性傷害。

5.耦合破壞。任何暴露的導(dǎo)體都是天然的天線，可以接收波，當(dāng)電磁波達(dá)到一定功率，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流破壞電路。任何有電路外殼有縫隙的設(shè)備、暴露的電源，都會(huì)受到損害。

6.直接毀傷。當(dāng)使用微波功率密度達(dá)到1～10kw/cm2時(shí)，可對物體造成直接傷害，也可引爆導(dǎo)彈。

三、電磁脈沖武器的分類及作用原理

（一）核爆電磁脈沖武器（NEMP）

核爆電磁脈沖武器主要利用的是核武器爆炸后產(chǎn)生的γ射線與同在空氣中的分子發(fā)生康普頓散射反應(yīng)，γ粒子中電子被打出，留下帶有正電荷的原子核，同時(shí)釋放巨大的脈沖能量，電子設(shè)備中不加任何保護(hù)的電子會(huì)不斷吸收空氣中的電磁脈沖能量，導(dǎo)致設(shè)備溫度急劇升高，從而使內(nèi)部器件破壞或是燒毀。距離較遠(yuǎn)的電子設(shè)備也會(huì)由于空氣中的電磁不平衡引發(fā)的磁場，受到干擾。

由于在地表使用核彈備受世界人民爭議，由此誕生了高空核爆電磁脈沖武器誕生。如果在40km高空，將當(dāng)量約為1000噸的核彈引爆，地球表面不會(huì)感受到爆炸產(chǎn)生的任何直接傷害，輻射也會(huì)大部分被阻擋在平流層。但以核彈為中心300km范圍內(nèi)地表將遭受場強(qiáng)為1000V至30000V的強(qiáng)大電磁沖擊，范圍內(nèi)電子設(shè)備雖外表沒有被破壞，內(nèi)部器件卻已短路并永久損壞，所有通信將被干擾數(shù)小時(shí)[8]。這種“干凈核爆”既可以達(dá)到戰(zhàn)略目的又相對較易被接受。

（二）非核爆電磁脈沖武器

從以往的研究中發(fā)現(xiàn)，普通炸藥爆炸所產(chǎn)生的化學(xué)能有少量轉(zhuǎn)化為了電磁脈沖。早在30多年前專家就將眼光放在了這個(gè)具有重要價(jià)值的現(xiàn)象上，非核爆電磁武器正是利用了這個(gè)現(xiàn)象將產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電磁脈沖，以達(dá)到干擾和殺傷的目的。

事實(shí)上，普通炸藥爆炸所釋放化學(xué)能的速率可以達(dá)到電磁脈沖殺傷目標(biāo)的能流量級(jí)，但它釋放的大多是熱能，不是電能，因此必須將釋放的化學(xué)能盡可能的轉(zhuǎn)化為電能。經(jīng)過科學(xué)家多年的努力研究，結(jié)合現(xiàn)代戰(zhàn)爭需要，根據(jù)電磁脈沖原理，最終制造出了電磁脈沖炸彈，如圖3-2。

這類炸彈有四類關(guān)鍵技術(shù)：爆炸通量壓縮生成器、炸藥驅(qū)動(dòng)磁流體動(dòng)力產(chǎn)生器、高功率微波范圍設(shè)備、虛陰極震蕩器。其中最為關(guān)鍵的是爆炸通量壓縮生成器和虛陰極震蕩器。

1.爆炸通量壓縮生成器。1960年美國國家實(shí)驗(yàn)室第一次試驗(yàn)成功，裝置實(shí)際上是以微秒級(jí)別在微型管內(nèi)，經(jīng)過一系列的反應(yīng)，產(chǎn)生數(shù)十萬焦電能的裝置。當(dāng)無數(shù)微型管組成了大型管，其作用電流將堪比閃電。

2.虛陰極震蕩器。經(jīng)過了爆炸通量壓縮生成器的作用會(huì)產(chǎn)生低頻高能的電磁波，這種頻段的電磁波是無法達(dá)到毀傷標(biāo)準(zhǔn)的。虛陰極振蕩器的作用就是將產(chǎn)生的電磁波頻段升高，并在可控范圍內(nèi)。

（三）微波武器的工作原理

微波武器主要由微波發(fā)生器、天線、定向微波發(fā)射裝置、電控系統(tǒng)等組成，是目前應(yīng)用較為廣泛的電磁武器，具有帶寬（波長范圍可在0.01mm～1m之間）、高頻（一般在0.5GHz～100GHz）和速度快的特點(diǎn)。它在伊拉克戰(zhàn)爭、海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭等現(xiàn)代戰(zhàn)爭都有著不俗的表現(xiàn)。

微波武器一方面可對通信裝備、指揮系統(tǒng)、雷達(dá)裝置、定位導(dǎo)航系統(tǒng)，幾乎所有電子設(shè)備產(chǎn)生干擾作用，導(dǎo)致敵方聾、啞、盲，癱瘓其整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)。即使敵方設(shè)備有電磁屏蔽裝置，理論上只要屏蔽裝置之間的縫隙大于攻擊電磁波長，根據(jù)波的衍射作用，電磁波仍可以繞過屏蔽對目標(biāo)進(jìn)行干擾。另一方面，當(dāng)微波武器的功率密度達(dá)到3～13MW/cm2時(shí)，人體會(huì)產(chǎn)生幻覺，記憶紊亂；若達(dá)到10～50MW/cm2同時(shí)高頻時(shí)，人體會(huì)痙攣、昏厥；若達(dá)到50MW/cm2時(shí)，人體皮膚會(huì)被燒傷，如果功率密度更高，可瞬間造成人員死亡。這種殺人于無形的武器，可達(dá)到難以想象的恐怖殺傷力。由此可以看出，微波武器無論對人或是對物，都有著令人生畏的效果。隨著其不斷發(fā)展，在日后戰(zhàn)場中將會(huì)有更大的影響力。

四、電磁脈沖武器發(fā)展趨勢

現(xiàn)代戰(zhàn)場是非接觸戰(zhàn)爭的戰(zhàn)場，電磁脈沖武器的產(chǎn)生代表著時(shí)代的變換，僅有的信息化已無法抵御脈沖武器的攻擊，這種既有軟殺傷能力，又有硬殺傷能力的“不流血的武器”將代替人決勝千里之外。未來電磁脈沖武器的發(fā)展方向主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.體積減小，能量集中。由于電磁脈沖武器的作用機(jī)理，高功率高能量是必備條件，這也導(dǎo)致其體積較大，不便機(jī)動(dòng)。在保證戰(zhàn)斗需求的條件下，使電磁脈沖武器成為一種高機(jī)動(dòng)，甚至單兵作戰(zhàn)武器，將會(huì)很大程度提升戰(zhàn)斗能力。

2.多向發(fā)展。電磁脈沖武器不僅僅可以干擾敵方通信、電子信息系統(tǒng)，還可以攻擊隱身武器，掌控媒體導(dǎo)向，因此，只有電磁脈沖武器全面發(fā)展才能真正掌握電磁權(quán)。

3.注重電磁防護(hù)。在發(fā)展電磁脈沖武器的同時(shí)，防護(hù)電磁脈沖武器也是重中之重，攻守兼?zhèn)浞侥芸藬持苿佟?/p>