Impulso elettromagnetico come arma. Impulso elettromagnetico: semplice su cose complesse

CHE COS'È UN IMPULSO ELETTROMAGNETICO?

Ebbene, perché complicare tutto così tanto?
Si chiama elettromagnetico perché la componente elettrica è indissolubilmente legata alla componente magnetica. È come un'onda radio. Solo in quest'ultimo caso si tratta di una sequenza di impulsi elettromagnetici sotto forma di oscillazioni armoniche.
E qui - solo un impulso.
Per ottenerlo è necessario creare una carica, positiva o negativa, in un punto dello spazio. Poiché il mondo dei campi è duale, è necessario creare 2 cariche opposte in luoghi diversi.
Difficilmente è possibile farlo in tempo zero.
Tuttavia è possibile, ad esempio, collegare un condensatore a un'antenna. Ma in questo caso funzionerà la natura risonante dell'antenna. E ancora, non otterremo un singolo impulso, ma oscillazioni.
In una bomba, molto probabilmente, non c'è nemmeno un singolo impulso elettromagnetico, ma un impulso di oscillazione elettromagnetica.
L'impulso elettromagnetico di un'esplosione nucleare è un potente campo elettromagnetico a breve termine con lunghezze d'onda da 1 a 1000 m o più, che si verifica al momento dell'esplosione, che induce forti tensioni e correnti elettriche nei conduttori di varie lunghezze nell'aria, nel terreno , attrezzature e altri oggetti (supporti metallici, antenne, linee di comunicazione ed elettriche, condutture, ecc.).
Nelle esplosioni al suolo e in aria bassa, gli effetti dannosi dell'impulso elettromagnetico si osservano a una distanza di diversi chilometri dal centro dell'esplosione. Durante un'esplosione nucleare ad alta quota, possono formarsi campi elettromagnetici nella zona dell'esplosione e ad altitudini comprese tra 20 e 40 km dalla superficie terrestre.
Un impulso elettromagnetico è caratterizzato dall'intensità del campo. L'intensità dei campi elettrici e magnetici dipende dalla potenza, dall'altezza dell'esplosione, dalla distanza dal centro dell'esplosione e dalle proprietà dell'ambiente.
L'effetto dannoso di un impulso elettromagnetico si manifesta, innanzitutto, in relazione alle apparecchiature radioelettroniche ed elettriche situate in armi, attrezzature militari e altri oggetti.
Sotto l'influenza di un impulso elettromagnetico, nell'apparecchiatura specificata vengono indotte correnti e tensioni elettriche che possono causare guasti all'isolamento, danni ai trasformatori, danni ai dispositivi a semiconduttore, bruciatura dei fusibili e altri elementi dei dispositivi di radioingegneria.
La protezione contro gli impulsi elettromagnetici si ottiene schermando le linee elettriche e le apparecchiature. Tutte le linee esterne devono essere a due fili, ben isolate da terra, con inserti fusibili.
L’inizio dell’era delle guerre dell’informazione fu segnato dall’emergere di nuovi tipi di armi a impulsi elettromagnetici (EMP) e a radiofrequenza. Secondo il principio del loro effetto distruttivo, le armi EMP hanno molto in comune con l'impulso elettromagnetico di un'esplosione nucleare e si differenziano da esso, tra l'altro, per la loro durata più breve. I mezzi non nucleari per generare potenti EMR, sviluppati e testati in numerosi paesi, sono in grado di creare flussi di radiazioni elettromagnetiche a breve termine (diversi nanosecondi), la cui densità raggiunge valori limite rispetto alla forza elettrica del atmosfera. Inoltre, quanto più breve è l'EMI, tanto più alta è la soglia di potenza consentita del generatore.
Secondo gli analisti, insieme ai mezzi tradizionali di guerra elettronica, l'uso di armi EMP e a radiofrequenza per sferrare attacchi elettronici e combinati a fuoco elettronico al fine di disabilitare le apparecchiature radioelettroniche (RES) a distanze da centinaia di metri a decine di chilometri può diventare una delle principali forme di azioni di combattimento nel prossimo futuro. Oltre a un'interruzione temporanea del funzionamento dei dispositivi elettronici, consentendo il successivo ripristino della loro funzionalità, le armi EMP possono causare la distruzione fisica (danno funzionale) degli elementi semiconduttori dei dispositivi elettronici, compresi quelli spenti.
Si noti l'effetto dannoso delle potenti radiazioni delle armi EMP sui sistemi di alimentazione elettrica ed elettrica di armi e attrezzature militari (WME), sui sistemi di accensione elettronica dei motori a combustione interna. Le correnti eccitate dal campo elettromagnetico nei circuiti dei fusibili elettrici o radio installati sulle munizioni possono raggiungere livelli sufficienti ad innescarli. I flussi ad alta energia sono in grado di avviare la detonazione di testate esplosive (HE) di missili, bombe e proiettili di artiglieria, nonché la detonazione senza contatto di mine entro un raggio di 5060 m dal punto di detonazione di munizioni EMP di medio calibro ( 100-120 millimetri).
Per quanto riguarda l'effetto dannoso delle armi EMP sul personale, l'effetto è un'interruzione temporanea dell'adeguata capacità motoria di una persona, il verificarsi di azioni errate nel suo comportamento e persino la perdita della capacità lavorativa. Le manifestazioni negative dell'esposizione a potenti impulsi a microonde ultracorti non sono necessariamente associate alla distruzione termica delle cellule viventi di oggetti biologici. Il fattore dannoso è spesso l'elevata intensità del campo elettrico indotto sulle membrane cellulari.
Questa è un'esplosione di campi elettrici e magnetici. Poiché anche la luce è un'onda elettromagnetica, anche un lampo di luce è un impulso elettromagnetico.
Un'esplosione di onde elettromagnetiche - molto più alta dello sfondo elettromagnetico naturale della Terra
elettro-shock
Uno dei fattori dannosi di un'esplosione nucleare....
L'impulso elettromagnetico (EMP) è il fattore dannoso delle armi nucleari, così come di qualsiasi altra fonte di EMP (ad esempio, fulmini, armi elettromagnetiche speciali o un'esplosione di supernova nelle vicinanze, ecc.). L'effetto dannoso di un impulso elettromagnetico (EMP) è causato dalla presenza di tensioni e correnti indotte in vari conduttori. L'effetto dell'EMR si manifesta principalmente in relazione alle apparecchiature elettriche e radioelettroniche. Le più vulnerabili sono le linee di comunicazione, segnalazione e controllo. Ciò potrebbe causare guasti all'isolamento, danni ai trasformatori, danni ai dispositivi semiconduttori, danni ai computer/laptop e ai telefoni cellulari, ecc. Un'esplosione ad alta quota può creare interferenze in queste linee su aree molto vaste. La protezione EMI si ottiene schermando le linee e le apparecchiature di alimentazione

Un impulso elettromagnetico (EMP) è un fenomeno naturale causato dall'improvvisa accelerazione di particelle (principalmente elettroni), che si traduce in un'intensa esplosione di energia elettromagnetica. Esempi quotidiani di EMR includono fulmini, sistemi di accensione di motori a combustione ed eruzioni solari. Sebbene gli impulsi elettromagnetici possano distruggere i dispositivi elettronici, questa tecnologia può essere utilizzata per disabilitare in modo mirato e sicuro i dispositivi elettronici o per garantire la sicurezza dei dati personali e riservati.

Passi

Creazione di un emettitore elettromagnetico elementare

Raccogli i materiali necessari. Per creare un semplice emettitore elettromagnetico avrai bisogno di una macchina fotografica usa e getta, filo di rame, guanti di gomma, saldatura, saldatore e bacchetta di ferro. Tutti questi articoli possono essere acquistati presso il tuo negozio di ferramenta locale.

Più spesso è il filo utilizzato per l'esperimento, più potente sarà l'emettitore finale.
Se non riesci a trovare un tondino di ferro, puoi sostituirlo con un tondino di materiale non metallico. Tuttavia, tieni presente che tale sostituzione influirà negativamente sulla potenza dell'impulso prodotto.
Quando si lavora con parti elettriche che possono trattenere una carica o quando si fa passare la corrente elettrica attraverso un oggetto, si consiglia vivamente di indossare guanti di gomma per evitare possibili scosse elettriche.

Assemblare la bobina elettromagnetica. Una bobina elettromagnetica è un dispositivo costituito da due parti separate, ma allo stesso tempo interconnesse: un conduttore e un nucleo. In questo caso, il nucleo sarà una barra di ferro e il conduttore sarà un filo di rame.

Saldare le estremità della bobina elettromagnetica al condensatore. Il condensatore, di regola, ha la forma di un cilindro con due contatti e può essere trovato su qualsiasi circuito stampato. In una fotocamera usa e getta, tale condensatore è responsabile del flash. Prima di dissaldare il condensatore, assicurati di rimuovere la batteria dalla fotocamera, altrimenti potresti ricevere una scossa elettrica.

Trova un posto sicuro per testare il tuo emettitore elettromagnetico. A seconda dei materiali coinvolti, la portata effettiva del tuo EMP sarà di circa un metro in qualsiasi direzione. Comunque sia, qualsiasi componente elettronico catturato dall'EMP verrà distrutto.
- Non dimenticare che l'EMR colpisce tutti i dispositivi nel raggio interessato, dalle macchine di supporto vitale come i pacemaker ai telefoni cellulari. Qualsiasi danno causato da questo dispositivo tramite EMP può comportare conseguenze legali.
- Un'area collegata a terra, come un ceppo di albero o un tavolo di plastica, è una superficie ideale per testare un emettitore elettromagnetico.
Trova un oggetto di prova adatto. Poiché i campi elettromagnetici influiscono solo sui dispositivi elettronici, considera l'acquisto di un dispositivo economico presso il tuo negozio di elettronica locale. L'esperimento può considerarsi riuscito se, dopo l'attivazione dell'EMP, il dispositivo elettronico smette di funzionare.
- Molti negozi di articoli per ufficio vendono calcolatori elettronici abbastanza economici con i quali è possibile verificare l'efficacia dell'emettitore creato.
Reinserire la batteria nella fotocamera. Per ripristinare la carica, è necessario far passare l'elettricità attraverso il condensatore, che successivamente fornirà corrente alla bobina elettromagnetica e creerà un impulso elettromagnetico. Posizionare l'oggetto da testare il più vicino possibile all'emettitore EM.

Lascia che il condensatore si carichi. Lasciare che la batteria ricarichi il condensatore scollegandolo dalla bobina elettromagnetica, quindi, utilizzando guanti di gomma o pinze di plastica, collegarli nuovamente. Se lavori a mani nude rischi di prendere una scossa elettrica.

Accendi il condensatore. L'attivazione del flash sulla fotocamera rilascerà l'elettricità immagazzinata nel condensatore che, una volta fatto passare attraverso la bobina, creerà un impulso elettromagnetico.

Creazione di un dispositivo portatile per radiazioni EM
1. Raccogli tutto ciò di cui hai bisogno. Costruire un dispositivo EMR portatile sarà più semplice se avrai con te tutti gli strumenti e i componenti necessari. Avrai bisogno dei seguenti elementi:
  
  Rimuovere la scheda elettronica dalla fotocamera. All'interno della fotocamera usa e getta si trova un circuito stampato che è responsabile della sua funzionalità. Rimuovere innanzitutto le batterie e poi la scheda stessa, senza dimenticare di segnare la posizione del condensatore.
  - Lavorando con la fotocamera e il condensatore con guanti di gomma, ti proteggerai così da possibili scosse elettriche.
  - I condensatori hanno tipicamente la forma di un cilindro con due terminali fissati su una scheda. Questa è una delle parti più importanti del futuro dispositivo EMR.
  - Dopo aver rimosso la batteria, fai clic sulla fotocamera un paio di volte per utilizzare la carica accumulata nel condensatore. A causa della carica accumulata, puoi ricevere una scossa elettrica in qualsiasi momento.
2. Avvolgi il filo di rame attorno al nucleo di ferro. Prendi abbastanza filo di rame in modo che le spire equidistanti possano coprire completamente il nucleo di ferro. Assicurati inoltre che le bobine siano ben fissate insieme, altrimenti ciò influirà negativamente sulla potenza EMP.
  - Lasciare una piccola quantità di filo ai bordi dell'avvolgimento. Sono necessari per collegare il resto del dispositivo alla bobina.
3. Applicare l'isolamento all'antenna radio. L'antenna radio fungerà da maniglia su cui verranno fissati la bobina e la scheda della fotocamera. Avvolgere del nastro isolante attorno alla base dell'antenna per proteggerla dalle scosse elettriche.
  
  Fissare la tavola a un pezzo di cartone spesso. Il cartone fungerà da ulteriore strato isolante, che ti proteggerà da spiacevoli scariche elettriche. Prendi la scheda e fissala al cartone con del nastro isolante, ma in modo che non copra i percorsi del circuito elettricamente conduttivo.
  - Fissare la scheda a faccia in su in modo che il condensatore e le sue tracce conduttrici non entrino in contatto con il cartone.
  - Il supporto in cartone del PCB dovrebbe avere spazio sufficiente anche per il vano batteria.
4. Collegare la bobina elettromagnetica all'estremità dell'antenna radio. Poiché la corrente elettrica deve passare attraverso la bobina per creare EMP, è una buona idea aggiungere un secondo strato di isolamento posizionando un piccolo pezzo di cartone tra la bobina e l'antenna. Prendi del nastro isolante e fissa la bobina su un pezzo di cartone.
  
  Saldare l'alimentatore. Individua i connettori delle batterie sulla scheda e collegali ai contatti corrispondenti sul vano batterie. Successivamente, puoi fissare il tutto con nastro isolante su una sezione libera di cartone.
  
  Collegare la bobina al condensatore. Devi saldare i bordi del filo di rame agli elettrodi del condensatore. Dovrebbe essere inoltre installato un interruttore tra il condensatore e la bobina elettromagnetica per controllare il flusso di elettricità tra i due componenti.

Introduzione.

Per comprendere la complessità dei problemi legati alla minaccia EMP e alle misure per proteggersi da essa, è necessario considerare brevemente la storia dello studio di questo fenomeno fisico e lo stato attuale delle conoscenze in questo settore.

Il fatto che un'esplosione nucleare sarebbe stata necessariamente accompagnata da radiazioni elettromagnetiche era chiaro ai fisici teorici anche prima del primo test di un ordigno nucleare nel 1945. Durante le esplosioni nucleari nell'atmosfera e nello spazio effettuate tra la fine degli anni '50 e l'inizio degli anni '60, la presenza di EMR è stata registrata sperimentalmente.

Tuttavia, le caratteristiche quantitative dell'impulso furono misurate in modo insufficiente, in primo luogo perché non esistevano apparecchiature di controllo e misurazione in grado di registrare radiazioni elettromagnetiche estremamente potenti che esistevano per un tempo estremamente breve (milionesimi di secondo), e in secondo luogo perché in quegli anni nelle apparecchiature radioelettroniche sono stati utilizzati solo dispositivi elettrici a vuoto, poco sensibili agli effetti dell'EMR, il che ha ridotto l'interesse per il suo studio. La creazione di dispositivi a semiconduttore, e quindi di circuiti integrati, in particolare dispositivi digitali basati su di essi, e l'introduzione diffusa di mezzi nelle apparecchiature militari elettroniche hanno costretto gli specialisti militari a valutare diversamente la minaccia dell'EMP.

Descrizione della fisica dell'EMR.

Il meccanismo per generare l'EMR è il seguente. Durante un'esplosione nucleare vengono generate radiazioni gamma e raggi X e si forma un flusso di neutroni. La radiazione gamma, interagendo con le molecole dei gas atmosferici, elimina da essi i cosiddetti elettroni Compton. Se l'esplosione viene effettuata ad un'altitudine di 20-40 km, questi elettroni vengono catturati dal campo magnetico terrestre e, ruotando rispetto alle linee di forza di questo campo, creano correnti che generano EMR. In questo caso, il campo EMR viene sommato coerentemente verso la superficie terrestre, cioè Il campo magnetico terrestre svolge un ruolo simile a quello di un'antenna a schiera. Di conseguenza, l'intensità del campo e, di conseguenza, l'ampiezza dell'EMR aumenta notevolmente nelle aree a sud e a nord dell'epicentro dell'esplosione. La durata di questo processo dal momento dell'esplosione va da 1 - 3 a 100 ns.

Nella fase successiva, che dura circa da 1 μs a 1 s, l'EMR viene creato dagli elettroni Compton espulsi dalle molecole dalla radiazione gamma riflessa ripetutamente e dalla collisione anelastica di questi elettroni con il flusso di neutroni emessi durante l'esplosione. In questo caso, l'intensità dell'EMR risulta essere inferiore di circa tre ordini di grandezza rispetto al primo stadio.

Nella fase finale, che dura da 1 secondo a diversi minuti dopo l'esplosione, l'EMR viene generato dall'effetto magnetoidrodinamico generato dai disturbi del campo magnetico terrestre da parte della palla di fuoco conduttiva dell'esplosione. L'intensità dell'EMR in questa fase è molto bassa e ammonta a diverse decine di volt per chilometro.

Il pericolo maggiore per le apparecchiature radioelettroniche è il primo stadio della generazione EMR, nel quale, secondo la legge dell'induzione elettromagnetica, a causa dell'aumento estremamente rapido dell'ampiezza dell'impulso (il massimo viene raggiunto 3 - 5 ns dopo l'esplosione ), la tensione indotta può raggiungere le decine di kilovolt per metro a livello della superficie terrestre, diminuendo progressivamente man mano che ci si allontana dall'epicentro dell'esplosione. Oltre all'interruzione temporanea del funzionamento (soppressione funzionale) dei dispositivi elettronici, che consente il successivo ripristino della loro funzionalità, le armi EMP possono causare la distruzione fisica (danno funzionale) degli elementi semiconduttori dei dispositivi elettronici, compresi quelli spenti.

Va inoltre notato la possibilità dell'effetto dannoso delle potenti radiazioni EMR delle armi sui sistemi di alimentazione elettrica ed elettrica di armi e attrezzature militari (WME), sistemi di accensione elettronica dei motori a combustione interna (Fig. 1). Le correnti eccitate dal campo elettromagnetico nei circuiti dei fusibili elettrici o radio installati sulle munizioni possono raggiungere livelli sufficienti ad innescarli. I flussi ad alta energia sono in grado di avviare la detonazione di testate esplosive (HE) di missili, bombe e proiettili di artiglieria, nonché la detonazione senza contatto di mine entro un raggio di 50-60 m dal punto di detonazione di EMP di medio calibro munizioni (100-120 mm).

Fig. 1. Arresto forzato di un'auto con sistema di accensione elettronica.

Per quanto riguarda l'effetto dannoso delle armi EMP sul personale, di norma, stiamo parlando degli effetti di una temporanea interruzione dell'adeguata capacità motoria di una persona, del verificarsi di azioni errate nel suo comportamento e persino della perdita della capacità lavorativa. È importante che le manifestazioni negative degli effetti di potenti impulsi a microonde ultracorti non siano necessariamente associate alla distruzione termica delle cellule viventi di oggetti biologici. Il fattore dannoso è spesso l'elevata intensità del campo elettrico indotto sulle membrane cellulari, paragonabile all'intensità quasi statica naturale del proprio campo elettrico delle cariche intracellulari. Esperimenti su animali hanno dimostrato che anche con una densità di irradiazione di microonde modulata a impulsi sulla superficie dei tessuti biologici di 1,5 mW/cm2 si è verificata una variazione significativa nei potenziali elettrici del cervello. L'attività delle cellule nervose cambia sotto l'influenza di un singolo impulso a microonde della durata da 0,1 a 100 ms, se la densità di energia in esso raggiunge 100 mJ/cm2. Le conseguenze di un tale effetto sugli esseri umani sono state finora scarsamente studiate, ma è noto che l'irradiazione con impulsi a microonde a volte dà origine ad allucinazioni sonore e con una maggiore potenza è possibile anche la perdita di coscienza.

L'ampiezza della tensione indotta dall'EMR nei conduttori è proporzionale alla lunghezza del conduttore situato nel suo campo e dipende dal suo orientamento rispetto al vettore dell'intensità del campo elettrico.

Pertanto, l'intensità del campo EMR nelle linee elettriche ad alta tensione può raggiungere i 50 kV/m, il che porterà alla comparsa di correnti fino a 12 mila ampere al loro interno.

Gli EMP vengono generati anche durante altri tipi di esplosioni nucleari: aeree e terrestri. È stato teoricamente stabilito che in questi casi la sua intensità dipende dal grado di asimmetria dei parametri spaziali dell'esplosione. Pertanto, un'esplosione aerea è la meno efficace dal punto di vista della generazione di EMP. L'EMP di un'esplosione al suolo avrà un'intensità elevata, ma diminuisce rapidamente man mano che si allontana dall'epicentro.

Poiché la raccolta di dati sperimentali durante i test nucleari sotterranei è tecnicamente molto complessa e costosa, la soluzione del set di dati viene ottenuta mediante metodi e mezzi di modellazione fisica.

Fonti di EMP (armi non letali). Le armi EMP possono essere create sia sotto forma di complessi di radiazioni elettroniche dirette fisse e mobili, sia sotto forma di munizioni elettromagnetiche (EMM), consegnate al bersaglio utilizzando proiettili di artiglieria, mine, missili guidati (Fig. 2), bombe aeree, eccetera.

Un generatore stazionario consente di riprodurre l'EMR con polarizzazione orizzontale del campo elettrico. Comprende un generatore di impulsi elettrici ad alta tensione (4 MV), un'antenna radiante a dipolo simmetrico su due pali e un'area di prova aperta in cemento. L'installazione garantisce la formazione sopra il sito di prova (ad altezze di 3 e 10 m) di EMR con intensità di campo pari rispettivamente a 35 e 50 kV/m.

Il generatore HPDII mobile (trasportabile) è progettato per simulare l'EMR polarizzato orizzontalmente. Comprende un generatore di impulsi ad alta tensione e un'antenna a dipolo simmetrico montati su una piattaforma di rimorchio, nonché apparecchiature per la raccolta e l'elaborazione dei dati situate in un furgone separato.

L'EMB si basa su metodi di conversione dell'energia chimica dell'esplosione, della combustione e dell'energia elettrica a corrente continua nell'energia di un campo elettromagnetico ad alta potenza. La soluzione al problema della creazione di munizioni EMP è associata, prima di tutto, alla presenza di sorgenti di radiazioni compatte che potrebbero trovarsi nei compartimenti delle testate dei missili guidati, nonché nei proiettili di artiglieria.

Le fonti di energia più compatte per l'EMB sono oggi considerate i generatori magnetici esplosivi a spirale (EMG), ovvero generatori con compressione esplosiva del campo magnetico, che hanno la migliore densità di energia specifica in termini di massa (100 kJ/kg) e volume ( 10 kJ/cm3), nonché generatori magnetodinamici esplosivi (MDG). Nel VMG, con l'aiuto di un esplosivo, l'energia dell'esplosione viene convertita

nell’energia del campo magnetico con un’efficienza fino al 10% e con una scelta ottimale dei parametri VMG – anche fino al 20%. Questo tipo di dispositivo è in grado di generare impulsi con un'energia di decine di megajoule e una durata fino a 100 μs. La potenza di picco della radiazione può raggiungere 10 TW. Gli EMG possono essere utilizzati in modo autonomo o come una delle cascate per il pompaggio di generatori a microonde. La banda spettrale limitata delle radiazioni EMG (fino a diversi megahertz) rende la loro influenza sulle RES piuttosto selettiva.

Fig.2. Progettazione (a) e principio (b) dell'uso in combattimento di un EMB standard.

Di conseguenza, sorge il problema di creare sistemi di antenne compatti che siano coerenti con i parametri dell'EMR generato. Nel VMDG, esplosivi o carburante per missili vengono utilizzati per generare un flusso di plasma, il cui rapido movimento in un campo magnetico porta alla generazione di correnti super potenti accompagnate da radiazioni elettromagnetiche.

Il vantaggio principale del VMDG è la sua riutilizzabilità, poiché le cartucce con esplosivi o carburante per missili possono essere inserite più volte nel generatore. Tuttavia, le sue caratteristiche specifiche di peso e dimensioni sono 50 volte inferiori a quelle del VMG, e inoltre la tecnologia VMG non è ancora sufficientemente sviluppata per poter fare affidamento su queste fonti energetiche nel prossimo futuro.

Le modalità principali per sviluppare tali prodotti possono essere identificate:

Generatori di compressione del flusso pompati in modo esplosivo o generatori FC- dispositivi usa e getta funzionanti con esplosivi chimici. La base del generatore EMR coassiale più sviluppato è un tubo di rame riempito con un esplosivo omogeneo ad alta energia. Si tratta di un'armatura attorno alla quale è installato uno statore con uno spazio vuoto: un avvolgimento sezionato a bassa impedenza, che, a sua volta, è montato in un tubo dielettrico resistente, spesso realizzato in composito di vetro. L'impulso di corrente iniziale è fornito da un condensatore o da un generatore FC a bassa potenza. L'esplosivo viene innescato nel momento in cui la corrente di avviamento raggiunge un valore di picco e la miccia è posizionata in modo tale che il fronte di innesco si propaghi lungo l'esplosivo lungo il tubo dell'armatura, deformandone il cono.

Nel punto in cui l'armatura raggiunge lo statore, si verifica un cortocircuito tra i poli dell'avvolgimento dello statore. Un cortocircuito che si propaga lungo il tubo crea l'effetto di compressione del campo magnetico: il generatore produce un impulso di corrente crescente, il cui valore di picco viene raggiunto prima della distruzione definitiva della struttura. L'attuale tempo di salita è di centinaia di microsecondi con correnti di guasto di picco di decine di megaampere e potenza di campo di picco di decine di MW. Negli anni '70, il Laboratorio Nazionale di Los Alamos ottenne un guadagno di 60 per il generatore FC (il rapporto tra la corrente di uscita e la corrente di avviamento) di 60, garantendo la creazione di un dispositivo multistadio ad alta potenza. Il problema della sua disposizione nell'alimentatore è semplificato dal design coassiale.

Sebbene i generatori FC stessi costituiscano una potenziale base tecnologica per la generazione di potenti impulsi elettrici, la loro frequenza di uscita, a causa della fisica del processo, non supera 1 MHz. A tali frequenze, molti obiettivi saranno difficili da attaccare anche con livelli di energia molto elevati e, inoltre, focalizzare l’energia di tali dispositivi sarà problematico.

Un'esplosione nucleare è accompagnata da radiazioni elettromagnetiche sotto forma di un potente impulso breve che colpisce principalmente le apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Fonti di insorgenza di impulsi elettromagnetici (EMP). Per sua natura, l'EMR, con alcuni presupposti, può essere paragonato al campo elettromagnetico dei fulmini vicini, che crea interferenze per i ricevitori radio. Le lunghezze d'onda vanno da 1 a 1000 m o più. L'EMR si verifica principalmente a seguito dell'interazione delle radiazioni gamma generate durante un'esplosione con gli atomi dell'ambiente.

Quando i raggi gamma interagiscono con gli atomi del mezzo, a questi ultimi viene impartito un impulso energetico, una piccola parte del quale viene spesa per la ionizzazione degli atomi, e la parte principale viene spesa per impartire movimento traslazionale agli elettroni e agli ioni formati a seguito della ionizzazione . A causa del fatto che viene trasmessa molta più energia a un elettrone che a uno ione, e anche a causa della grande differenza di massa, gli elettroni hanno una velocità maggiore rispetto agli ioni. Possiamo supporre che gli ioni rimangano praticamente sul posto e che gli elettroni si allontanino da essi a velocità prossime alla velocità della luce nella direzione radiale dal centro dell'esplosione. Pertanto, nello spazio per qualche tempo si verifica una separazione delle cariche positive e negative.

Poiché la densità dell'aria nell'atmosfera diminuisce con l'altitudine, nell'area circostante il luogo dell'esplosione si verifica un'asimmetria nella distribuzione della carica elettrica (flusso di elettroni). L’asimmetria del flusso di elettroni può anche derivare dall’asimmetria del flusso di raggi gamma stesso dovuto al diverso spessore del guscio della bomba, nonché dalla presenza del campo magnetico terrestre e da altri fattori. L'asimmetria della carica elettrica (flusso di elettroni) nel luogo dell'esplosione nell'aria provoca un impulso di corrente. Emette energia elettromagnetica allo stesso modo in cui la fa passare attraverso un'antenna radiante.

La regione in cui la radiazione gamma interagisce con l’atmosfera è chiamata regione sorgente EMR. La densa atmosfera in prossimità della superficie terrestre limita l'area di distribuzione dei raggi gamma (il percorso libero medio è di centinaia di metri). Pertanto, in un'esplosione al suolo, l'area della sorgente occupa un'area di pochi chilometri quadrati e coincide approssimativamente con l'area in cui sono colpiti altri fattori dannosi di un'esplosione nucleare.

Durante un'esplosione nucleare ad alta quota, i raggi gamma possono percorrere centinaia di chilometri prima di interagire con le molecole dell'aria e, a causa della sua rarefazione, penetrare in profondità nell'atmosfera. Pertanto, la dimensione dell'area di origine dell'EMR è ampia. Pertanto, con un'esplosione di munizioni ad alta quota con una potenza di 0,5-2 milioni di tonnellate, si può formare un'area di sorgente EMP con un diametro fino a 1600-3000 km e uno spessore di circa 20 km, il cui confine inferiore passerà a una quota di 18-20 km (Fig. 1.4).

Riso. 1.4. Le principali opzioni per la situazione EMP: 1 - Situazione EMP nell'area della sorgente e formazione di campi di radiazione da esplosioni terrestri e aeree; 2 - situazione EMP sotterranea ad una certa distanza dall'esplosione vicino alla superficie; 3 - Situazione EMP di un'esplosione ad alta quota.

Le grandi dimensioni dell'area della sorgente durante un'esplosione ad alta quota generano un intenso EMR diretto verso il basso su una parte significativa della superficie terrestre. Pertanto, un'area molto vasta potrebbe trovarsi sotto una forte influenza dell'EMP, dove altri fattori dannosi di un'esplosione nucleare non hanno praticamente alcun effetto.

Pertanto, durante le esplosioni nucleari ad alta quota, gli oggetti di stampa situati al di fuori della fonte del danno nucleare possono essere fortemente influenzati dall'EMR.

I principali parametri dell'EMR che determinano l'effetto dannoso sono la natura del cambiamento nell'intensità dei campi elettrici e magnetici nel tempo - la forma dell'impulso e l'intensità massima del campo - l'ampiezza dell'impulso.

L'EMR di un'esplosione nucleare terrestre a una distanza massima di diversi chilometri dal centro dell'esplosione è un segnale singolo con un fronte anteriore ripido e una durata di diverse decine di millisecondi (Fig. 1.5).

Riso. 1.5. Variazione dell'intensità del campo dell'impulso elettromagnetico: a - fase iniziale; b - fase principale; c è la durata del primo quasi mezzo ciclo.

L'energia EMR è distribuita su un'ampia gamma di frequenze da decine di hertz a diversi megahertz. Tuttavia, la parte ad alta frequenza dello spettro contiene una piccola frazione dell'energia dell'impulso; la maggior parte della sua energia si verifica a frequenze fino a 30 kHz.

L'ampiezza dell'EMR in questa zona può raggiungere valori molto grandi: nell'aria, migliaia di volt al metro durante l'esplosione di munizioni a bassa potenza e decine di migliaia di volt al metro durante le esplosioni di munizioni ad alta potenza. Nel suolo, l'ampiezza dell'EMR può raggiungere rispettivamente centinaia e migliaia di volt per metro.

Poiché l'ampiezza dell'EMP diminuisce rapidamente con l'aumentare della distanza, l'EMP di un'esplosione nucleare terrestre colpisce solo pochi chilometri dal centro dell'esplosione; su lunghe distanze ha solo un effetto negativo a breve termine sul funzionamento delle apparecchiature radio.

Per un'esplosione a bassa quota, i parametri EMP rimangono sostanzialmente gli stessi di un'esplosione al suolo, ma all'aumentare dell'altezza dell'esplosione, l'ampiezza dell'impulso sulla superficie del suolo diminuisce.

Con un'esplosione a bassa aria con una potenza di 1 milione di tonnellate, l'EMR con intensità di campo dannose si diffonde su un'area con un raggio fino a 32 km, 10 milioni di tonnellate - fino a 115 km.

L'ampiezza dell'EMR nelle esplosioni sotterranee e sottomarine è significativamente inferiore all'ampiezza dell'EMR nelle esplosioni nell'atmosfera, quindi il suo effetto dannoso nelle esplosioni sotterranee e sottomarine non si manifesta praticamente.

L'effetto dannoso dell'EMR è causato dalla presenza di tensioni e correnti nei conduttori situati nell'aria, nel terreno e nelle apparecchiature di altri oggetti.

Poiché l'ampiezza dell'EMR diminuisce rapidamente con l'aumentare della distanza, il suo effetto dannoso si trova a diversi chilometri dal centro (epicentro) di un'esplosione di grosso calibro. Pertanto, con un'esplosione al suolo con una potenza di 1 Mt, la componente verticale del campo elettrico EMR a una distanza di 4 km è 3 kV/m, a una distanza di 3 km - 6 kV/m e a 2 km - 13 kV/m.

L’EMR non ha un effetto diretto sugli esseri umani. Ricevitori di energia EMR - corpi che conducono corrente elettrica: tutte le linee di comunicazione aeree e sotterranee, linee di controllo, allarmi (poiché hanno una tensione elettrica non superiore a 2-4 kV di tensione CC), trasmissione di energia, pali e supporti metallici, aerei e sotterranei dispositivi di antenne, condotte di turbine fuori terra e sotterranee, tetti metallici e altre strutture in metallo. Al momento dell'esplosione, in essi appare un impulso di corrente elettrica per una frazione di secondo e appare una differenza di potenziale rispetto al suolo. Sotto l'influenza di queste tensioni possono verificarsi: rottura dell'isolamento dei cavi, danni agli elementi di ingresso delle apparecchiature collegate ad antenne, linee aeree e sotterranee (guasto dei trasformatori di comunicazione, guasto degli scaricatori, fusibili, danni ai dispositivi a semiconduttore, ecc. , così come la bruciatura dei fusibili inclusi nelle linee per proteggere l'apparecchiatura. Elevati potenziali elettrici rispetto a terra che si formano sugli schermi, sui conduttori dei cavi, sulle linee di alimentazione dell'antenna e sulle linee di comunicazione cablate possono rappresentare un pericolo per le persone che effettuano la manutenzione dell'apparecchiatura.

L'EMP rappresenta il pericolo maggiore per le apparecchiature non dotate di protezione speciale, anche se si trovano in strutture particolarmente robuste in grado di resistere a grandi carichi meccanici derivanti dall'onda d'urto di un'esplosione nucleare. L'EMR per tali apparecchiature è il principale fattore dannoso.

Le linee elettriche e le loro apparecchiature, progettate per tensioni di decine e centinaia di kW, sono resistenti agli effetti degli impulsi elettromagnetici.

È inoltre necessario tenere conto dell'impatto simultaneo di un impulso di radiazione gamma istantaneo e di EMR: sotto l'influenza del primo, la conduttività dei materiali aumenta e, sotto l'influenza del secondo, vengono indotte ulteriori correnti elettriche. Inoltre, dovrebbe essere preso in considerazione il loro impatto simultaneo su tutti i sistemi situati nell'area dell'esplosione.

Alte tensioni elettriche vengono generate (indotte) su cavi e linee aeree catturate nella zona di potenti impulsi di radiazione elettromagnetica. La tensione indotta può causare danni ai circuiti di ingresso delle apparecchiature in tratti abbastanza distanti di queste linee.

A seconda della natura dell'impatto dell'EMR sulle linee di comunicazione e sulle apparecchiature ad esse collegate, si raccomandano i seguenti metodi di protezione: l'uso di linee di comunicazione simmetriche a due fili, ben isolate tra loro e da terra; esclusione dell'uso di linee di comunicazione esterne a filo singolo; schermatura di cavi interrati con guaina di rame, alluminio, piombo; schermatura elettromagnetica di unità e componenti di apparecchiature; utilizzo di vari tipi di dispositivi di protezione in ingresso e apparecchiature di protezione contro i fulmini.