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EMP 电磁脉冲武器:现代战争的新章

2020-06-06 22:57:31 来源 : Z生活人 点击 : 643

EMP 电磁脉冲武器:现代战争的新章

还记得电影《骇客任务》里一瞬间瘫痪乌贼机器人的船舰,以及《瞒天过海》里让赌城瞬间停摆的仪器吗?又或者《007:黄金眼》里由前苏联政府开发的卫星武器?如果你看过这些电影,应该不会对EMP(Electromagnetic Pulse,电磁脉冲武器)武器感到陌生。这些出现在电影里的高科技武器其来有自,而且已经开始对人类的生活产生影响。

EMP在纪录上最早于1930年代被物理学家发现,是一种在爆炸(特别是核爆炸)、闪电等状况下产生的电磁辐射,核爆所产生的射线会以光速由爆点向四週辐射,和空气中的氧、氮原子相撞击,进而产生带负电之电子,产生极强的电磁场,也就是我们所知道的「电磁脉冲」。

电磁脉冲对生物体几乎不会造成直接影响,但如果在电磁脉冲发生时接近受影响的电子设备,则可能因为瞬间产生的超高电压而灼伤、休克,甚至死亡,同时也可能因为电子设备受到电磁脉冲影响而短路,造成爆炸或火灾等伤害。

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另外,相较于爆炸能量,等量的炸药在越高的地方产生的电磁脉冲破坏区则越广。举例来说,在高度60英里处产生100千吨空爆时,造成电磁脉冲破坏区可以遍及半个美国。在高度300英里处同样当量的爆炸,则EMP破坏区可以遍及整个美国另加上墨西哥与加拿大的大部分地区。

EMP原本是核弹爆炸后的副产物,1960年代,美国和苏俄接二连三透过高空核弹试爆,逐渐掌握了EMP的特性,也让美国军方将EMP列为第三代核武发展目标之一。

一向拥核自重的北韩和中国,也在近十年内迎头赶上,在资讯与科技成为现代战争核心的世代,配备EMP装置的战术性武器,几乎可说是控制甚至扭转战局的关键。

电磁脉冲武器的历史轨迹

事实上,根据《全球防衞誌》2005年的报导,早在波湾战争期间,就有美军向伊拉克发射配备非核爆电磁脉冲弹头的战斧巡弋飞弹,攻击伊军指挥中心电子系统的传闻;1999年北约组织对南斯拉夫联邦的轰炸中,也传出美国使用非核爆电磁脉冲弹药,使得南联盟部份地区的各种通信设施瘫痪了3个多小时,而后在2003年的美伊战争期间,也传出美国曾经投射E-Bomb攻击巴格达。

在历史上有纪录的电磁脉冲事件,当属1958年美国在太平洋上空进行氢弹实验,导致夏威夷群岛路灯全部熄灭开始,接着1961年,前苏联在北极新地岛进行的高空核爆试验,使美国设在阿拉斯加及格陵兰的预警雷达及4千公里内的远程通信电子系统失灵并中断24小时。

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1961~1962年间,美苏两国相继进行多次的高空核爆试验,产生惊人的电磁脉冲现象,才让世界开始对电磁脉产生重视。值得注意的是,同能量的电磁脉冲波影响的範围,是依其炸点高度不同而异。

如在美国内布拉斯加州附近上空90公里处,引爆一枚核子武器,其电磁脉冲的威力将涵盖半个美国;若炸点提升为200公里高空,则除了全美国外,部份的墨西哥及加拿大也会受影响;如以中国大陆为例,若于兰州上空400公里高空处,引爆一枚100万吨级核子武器,则全大陆将为电磁脉冲波所涵盖。

转向非核型电磁脉冲武器

在全球反核浪潮下,军事强国也开始了解核弹带来的影响极为可怕,利用核爆产生EMP的破坏效能代价太高,也可能遭到对手的核子报复,因此,美国军方也希望找到一种以非核爆形式而能得到高能电磁脉冲的方法,最终美国在1980年代后期取得成果,即为所谓的「高功率微波弹」。

高功率微波弹的主要原理,是以炸药和化学燃料的爆炸能为能源,并用高功率脉冲发生器替代核爆炸产生的局部强力EMP破坏电子设备,因此这类武器体积小、重量轻,便于携带与投掷,可由飞机、导弹或火箭等载具搭载投射。

尝试反制EMP攻击的研究

然而,在电影里像是手提箱大小的EMP武器是否真的存在?儘管在好莱坞电影里,这些EMP武器能造成的破坏力与影响被娱乐效果夸大,但我们却不得不注意到,来自德国的Fraunhofer研究所,已经发展出能够抵挡EMP武器的装置。

然而,Fraunhofer研究所开发出的装置并不能真正抵挡EMP武器对电子设备的瘫痪效果,它只能侦测EMP攻击的强度、频率和位置。EMP本质上是一种强而有力的巨大辐射爆发,就像无线电讯号等其他形态的电磁波,相对地EMP可以更有效而且简单的被分析,让我们了解到底发生了什幺事。

Fraunhofer研究所开发出来的仪器,是由一个装着无线电元件(像是扩大器、整流器等)的保护盒,与架设在三脚架上的四个天线,以及一台分析和组合资料运算用的电脑所组成。很可惜的,Fraunhofer研究所没有提供更多相关资讯,因此我们只能从现在的资料中推敲这个仪器的运作方式。

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透过涵盖360度的四个天线(每个90度),它们可以探测「各种形式的电磁辐射来源」,在保护盒里则是一个用来推断电磁脉冲何时开始与结束的「高频率模组」。电脑则是将收集到的资料运算统合出EMP的来源、持续时间以及是哪一种EMP(武器化、核能的、非核能的等等)。

「那些受到攻击影响的可以凭藉这些资讯,建立一个快速并且适当的防护方式」,研究所发言人Michael Jöster 解释。

现阶段我们必须注意的是,Fraunhofer研究所开发的仪器只能应用在小型的EMP攻击上,这些小型的EMP攻击,通常是非核能并且只能影响一小区域;但北韩最近从俄罗斯取得的核子EMP,则是以原子弹做为基础,并且拥有足够的能量瓦解数百哩内的电子系统与装置,包括Fraunhofer研究所开发的仪器都将无一倖免。

这个新的仪器只能在防御小型的、非核态的EMP,同时,我们要再一次强调,它只能帮助你在EMP攻击无效化你的安全系统(或是任何恐怖份子想要无效化的电子系统)后,找到攻击者。如果你是核能型EMP的攻击目标,老实说你什幺也不能做,只能用铅保护自己。

小型 EMP 装置

这又让我们想问一个有趣的问题:这些小型的EMP攻击到底多常发生? Fraunhofer表示,在柏林至少有一个犯罪集团,用手提箱大小EMP装置破坏许多豪华轿车的安全系统,虽然目前还没有真实案例发生,但类似的装置也可以被用在许多警报系统上。

一般来说,消费者般的装置,例如智慧型手机或汽车等等,才是这些EMP装置的高危险群,企业系统通常都有需要强力的EMP才装置才能造成攻击的防护措施,但这并不表示这些强力的EMP装置不存在。可以想见的是,如果Fraunhofer研究所开始研究并开发减缓EMP攻击的装置,背后一定有和研究所有关的企业伙伴提出需求。

谁知道呢?说不定高科技犯罪集团早已开始使用EMP攻击,只是碍于安全与公共关系的问题,这些攻击没有被公开罢了。 另外,美国空军菲利普实验室已製造出小型电浆螺旋管(toroids)。它有约10千焦耳的能量。电浆螺旋管对準固态靶,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电磁脉冲。

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儘管理论上预测螺旋管产生的高能电浆会因大气而迅速耗散,但是,可能有一种好方法将高能电浆送到近区靶,不包括空气中的长路径,我们可以想像,结合卫星武器的发展与EMP的特性,未来是否就像电影《007:黄金眼》里的情节一样,卫星EMP武器甚至已经不需要核爆,只要瞄準定点区域发射高能聚焦微波就好仍是未知数。

从美中两国近年来对反卫星武器的研发,但我们不得不担心,是否在未公开的情形下,已经有配备EMP武器的卫星在地球外太空轨道运行,同时也表示现代战争发动的场域已经从陆海空,扩展到外太空。 我们几乎可以确定,透过EMP这种相对「人道」的方式瘫痪敌对国家,将会成为未来战争的主要目标。

国防部报告:电磁脉冲武器的危机

在拥有笨重的屏蔽设施、良好的滤波装置以及深埋在地下的电力管线等前提下,EMP武器攻击造成的损害确实能被减轻不少,但如果被攻击的目标是核电厂呢?

台湾国防部在2011年的一份报告中提出对电磁脉冲武器的防护概念但在重度依赖核能发电的现在,如果核电厂受到EMP影响,现有的核安机制是否能确保不再发生第二次福岛事件?

面对即将成为未来战争趋势的电磁型武器,我们有任何可以自保的手段吗?德国Fraunhofer研究所开发的装置或许可以告诉你EMP攻击来自哪里,但许多研究都已经表明,目前我们仍无法有效防御来自于 EMP 的攻击─事实上,我们拿它一点办法也没有。

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