Электрический импульс ядерного взрыва и защита от него радиоэлектронных средств.

НЕСМЕРТЕЛЬНОЕ Орудие.

Сначала 90-х годов в США стала зарождаться концепция, согласно которой вооруженные силы страны обязаны иметь не только лишь ядерные и обыденные вооружения, да и особые средства, обеспечивающие действенное роль в локальных конфликтах без нанесения противнику лишних утрат в живой силе и вещественных ценностях.

К этому специальному оружию южноамериканские военные спецы сначала относят:

средства сотворения электрического импульса(ЭМИ);

генераторы инфразвука;

хим составы и био рецептуры, способные изменять структуру базисных материалов главных частей боевой техники;

вещества, которые выводят из строя смазку и резиновые изделия, вызывают загустение горючего;

лазеры.

Главные работы по развитию технологий орудия не смертельного деяния (ОНСД) проводятся в управлении многообещающих исследовательских работ министерства обороны, Ливерморской и Лос-Аламосской лабораториях министерства энергетики, центре разработок вооружения министерства армии и т.д. Более близки к принятию на вооружение разные типы лазеров для ослепления личного состава, хим средства для его обездвиживания, генераторы ЭМИ, негативно действующие на работу электрической техники.

Орудие Электрического ИМПУЛЬСА.

Генераторы ЭМИ (супер ЭМИ) , как демонстрируют теоретические работы и проведенные за рубежом опыты, можно отлично использовать для вывода из строя электрической и электротехнической аппаратуры, для стирания инфы в банках данных и порчи ЭВМ.

При помощи ОНСД на базе генераторов ЭМИ вероятен вывод из строя ЭВМ, главных радио и электротехнических средств, систем электрического зажигания и других авто агрегатов, подрыв либо инактивация минных полей. Воздействие этого орудия довольно избирательно и политически полностью приемлемо, но требуется четкая доставка его в районы поражаемой цели.

Взоры Управления США И НАТО НА Внедрение Электрического ИМПУЛЬСА В ВОЕННЫХ ЦЕЛЯХ.

Невзирая на признание военно-политическим управлением США и НАТО невозможности победы в ядерной войне, разные нюансы поражающего деяния ядерного орудия продолжают обширно дискуссироваться. Так, в одном из рассматриваемых зарубежными спецами сценариев исходного периода ядерной войны особенное место отводится возможной способности вывода из строя радиоэлектронной техники в итоге воздействия на нее ЭМИ. Считается, что подрыв на высоте около 400 км. только 1-го боеприпаса мощностью более 10 Мт приведет к такому нарушению функционирования радиоэлектронных средств в широком районе, при котором время их восстановления превзойдет допустимые сроки для принятия ответных мер.

По расчетам американских профессионалов, хорошей точкой подрыва ядерного боеприпаса для поражения ЭМИ радиоэлектронных средств практически на всей местности США была бы точка в космосе с эпицентром в районе географического центра страны, находящегося в штате Небраска.

Теоретические исследования и результаты физических тестов демонстрируют, что ЭМИ ядерного взрыва может привести не только лишь к выходу из строя полупроводниковых электрических устройств, да и к разрушению железных проводников кабелей наземных сооружений. Не считая того, может быть поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.

Для генерации ЭМИ ядерный боеприпас может подрываться в галлактическом пространстве, что не приводит к появлению ударной волны и выпадению радиоактивных осадков. Потому в забугорной прессе высказываются последующие представления о "неядерном нраве" такового боевого внедрения ядерного орудия и о том, что удар с внедрением ЭМИ не непременно приведет к всеобщей ядерной войне. Опасность этих заявлений явна, т.к. сразу некие забугорные спецы не исключают возможность массового поражения при помощи ЭМИ и живой силы. Во всяком случае полностью разумеется, что наводимые под воздействием ЭМИ в железных элементах техники токи и напряжения будут смертельно небезопасны для личного состава.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ Познаний В ОБЛАСТИ ЭМИ.

Для того, чтоб осознать всю сложность заморочек опасности ЭМИ и мер по защите от нее, нужно коротко разглядеть историю исследования этого физического явления и современное состояние познаний в этой области.

То, что ядерный взрыв будет непременно сопровождаться электрическим излучением, было ясно физикам-теоретикам еще до первого тесты ядерного устройства в 1945 году. Во время проводившихся в конце 50-х — начале 60-х годов ядерных взрывов в атмосфере и галлактическом пространстве наличие ЭМИ было зафиксировано экспериментально. Но количественные свойства импульса измерялись в недостаточной степени, во-1-х, так как отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать очень массивное электрическое излучение, имеющееся очень куцее время (миллионные толики секунду) , во-2-х, так как в те годы в радиоэлектронной аппаратуре использовались только электровакуумные приборы, которые не много подвержены воздействию ЭМИ, что снижало энтузиазм к его исследованию.

Создание полупроводниковых устройств, а потом и интегральных схем, в особенности устройств цифровой техники на их базе, и обширное внедрение средств в радиоэлектронную военную аппаратуру принудили военных профессионалов по иному оценить опасность ЭМИ. С 1970 года вопросы защиты орудия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерством обороны США как имеющие высшую приоритетность.

Механизм генерации ЭМИ заключается в последующем. При ядерном взрыве появляются палитра и рентгеновское излучения, и появляется поток нейтронов. Гамма-излучение, взаимодействуя с молекулами атмосферных газов, выбивает из их так именуемые комптоновские электроны. Если взрыв осуществляется на высоте 20-40 км., то эти электроны захватываются магнитным полем Земли и, вращаясь относительно силовых линий этого поля делают токи, генерирующие ЭМИ. При всем этом поле ЭМИ когерентно суммируется по направлению к земной поверхности, т.е. магнитное поле Земли играет роль, схожую фазированной антенной решетки. В итоге этого резко возрастает напряженность поля, а как следует, и амплитуда ЭМИ в районах южнее и севернее эпицентра взрыва. Длительность данного процесса с момента взрыва от 1 — 3 до 100 нс.

На последующей стадии, длящейся приблизительно от 1 мкс до 1 с, ЭМИ создается комптоновскими электронами, выбитыми из молекул неоднократно отраженным гамма-излучением и за счет неупругого соударения этих электронов с потоком испускаемых при взрыве нейтронов. Интенсивность ЭМИ при всем этом оказывается приблизительно на три порядка ниже, чем на первой стадии.

На конечной стадии, занимающей период времени после взрыва от 1 с до нескольких минут, ЭМИ генерируется магнитогидродинамическим эффектом, порождаемым возмущениями магнитного поля Земли токопроводящим пламенным шаром взрыва. Интенсивность ЭМИ на этой стадии очень мала и составляет несколько 10-ов вольт на километр.

Самую большую опасность для радиоэлектронных средств представляет 1-ая стадия генерирования ЭМИ, на которой в согласовании с законом электрической индукции из-за очень резвого нарастания амплитуды импульса (максимум достигается на 3 5 нс после взрыва) наведенное напряжение может достигать 10-ов киловольт на метр на уровне земной поверхности, плавненько снижаясь по мере удаления от эпицентра взрыва.

Амплитуда напряжения, наводимого ЭМИ в проводниках, пропорциональна длине проводника, находящегося в его поле, и находится в зависимости от его ориентации относительно вектора напряженности электронного поля. Так, напряженность поля ЭМИ в высоковольтных линиях электропередачи может достигать 50 кВ/м, что приведет к возникновению в их токов силой до 12 тыс. ампер.

ЭМИ генерируются и при других видах ядерных взрывов — воздушном и наземном. На теоретическом уровне установлено, что в этих случаях его интенсивность находится в зависимости от степени асимметричности пространственных характеристик взрыва. Потому воздушный взрыв исходя из убеждений генерации ЭМИ менее эффективен. ЭМИ наземного взрыва будет иметь высшую интенсивность, но она стремительно миниатюризируется по мере удаления от эпицентра.

Внедрение ИМИТАТОРОВ ЭМИ ДЛЯ НАБОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

Так как сбор экспериментальных данных при проведении подземных ядерных испытаний на техническом уровне очень сложен и дорогостоящ, то решение набора данных достигается способами и средствами физического моделирования.

Посреди капиталистических государств передовые позиции в разработке и практическом использовании имитаторов ЭМИ ядерного взрыва занимают США. Подобные имитаторы представляют собой электрогенераторы со особыми излучателями, создающими электрическое поле с параметрами близкими к тем, которые свойственны для реального ЭМИ. В зону деяния излучателя помещаются испытываемый объект и приборы, регистрирующие интенсивность поля, его частотный диапазон и продолжительность воздействия.

Один из таких имитаторов, развернутый на авиабазе ВВС США Киртленд, предназначен для моделирования критерий воздействия ЭМИ на самолет и его аппаратуру. Он может употребляться для испытаний таких больших летательных аппаратов, как бомбовоз В-52 либо штатский самолет Боинг-747.

В текущее время сотворено и действует огромное количество имитаторов ЭМИ для испытаний авиационной, галлактической, корабельной и наземной техники. Но они не полностью воссоздают реальные условия воздействия ЭМИ ядерного взрыва вследствие ограничений, накладываемых чертами излучателей, генераторов и источников электропитания на частотный диапазон излучения, его мощность и скорость нарастания импульса. Вкупе с тем, и при этих ограничениях удается получить довольно полные и надежные данные о возникновении дефектов в полупроводниковых устройствах, сбоя в их функционировании и т.п., также об эффективности деяния разных защитных устройств. Не считая того, такие тесты дозволили дать количественную оценку угрозы разных путей воздействия ЭМИ на радиоэлектронную технику.

Теория электрического поля указывает, что такими способами для наземной техники являются, сначала, разные антенные устройства и кабельные вводы системы электропитания, а для авиационной и галлактической техники — антенны, также токи, наводимые в обшивке, и излучения, проникающие через остекление кабин и люки из не токопроводящих материалов. Токи, наводимые ЭМИ в наземных и заглубленных кабелях электропитания протяженностью в сотки и тыщи км, способны достигать тыщ ампер, а напряжение в разомкнутых цепях таких кабелей миллион вольт. В антенных вводах, длина которых не превосходит 10-ов метров, наводимые ЭМИ токи могут иметь силу в несколько сотен ампер. ЭМИ, проникающий конкретно через элементы сооружений из диэлектрических материалов (неэкранированные стенки, окна, двери и т.п.) , может наводить во внутренней проводке токи силой в 10-ки ампер.

Так как слаботочные цепи и радиоэлектронные приборы нормально действуют при напряжениях в несколько вольт и токах силой до нескольких 10-ов миллиампер, то для их полностью надежной защиты от ЭМИ требуется обеспечить понижение величины токов и напряжений в кабелях, до 6 порядков.

Вероятные ПУТИ РЕШЕНИЯ Задачки ЗАЩИТЫ ОТ ЭМИ.

Безупречной защитой от ЭМИ явилось бы полное укрытие помещения, в каком расположена радиоэлектронная аппаратура, железным экраном. Совместно с тем ясно, что фактически обеспечить такую защиту в ряде всевозможных случаев нереально, т.к. для работы аппаратуры нередко требуется обеспечить ее электронную связь с наружными устройствами. Потому употребляются наименее хорошие средства защиты, такие, как токопроводящие сетки либо пленочные покрытия для окон, сотовые железные конструкции для воздухопоглотителей и вентиляционных отверстий и контактные пружинные прокладки, размещаемые по периметру дверей и люков.

Более сложной технической неувязкой считается защита от проникания ЭМИ в аппаратуру через разные кабельные вводы. Конструктивным решением данной препядствия мог бы стать переход от электронных сетей связи к фактически не подверженным воздействию ЭМИ волоконно-оптическим. Но подмена полупроводниковых устройств во всем диапазоне выполняемых ими функций электронно-оптическими устройствами может быть исключительно в отдаленном будущем. Потому в текущее время в качестве средств защиты кабельных вводов более обширно употребляются фильтры, в том числе волоконные, также искровые разрядники, металлоокисные варисторы и высокоскоростные зенеровские диоды.

Все эти средства имеют как достоинства, так и недочеты. Так, емкостно-индуктивные фильтры довольно эффективны для защиты от ЭМИ малой интенсивности, а волоконные фильтры защищают в относительно узеньком спектре сверхвысоких частот. Искровые разрядники владеют значимой инерционностью и в главном применимы для защиты от перегрузок, возникающих под воздействием напряжений и токов, наводимых в обшивке самолета, кожухе аппаратуры и оплетке кабеля.

Металлоокисные варисторы, представляют собой полупроводниковые приборы, резко повышающие свою проводимость при высочайшем напряжении. Но, при применении этих устройств в качестве средств защиты от ЭМИ следует учесть их недостаточно высочайшее быстродействие и ухудшение черт при многократном воздействии нагрузок. Эти недочеты отсутствуют у скоростных зенеровских диодов, действие которых основано на резком лавинообразном изменении сопротивления от относительно высочайшего значения фактически до нуля при превышении приложенного к ним напряжения определенной пороговой величины. Не считая того в отличие от варисторов свойства зенеровских диодов после неоднократных воздействий больших напряжений и переключений режимов не ухудшаются.

Более оптимальным подходом к проектированию средств защиты от ЭМИ кабельных вводов является создание таких разъемов, в конструкции которых предусмотрены особые меры, обеспечивающие формирование частей фильтров и установку интегрированных зенеровских диодов. Схожее решение содействует получению очень малых значений емкости и индуктивности, что нужно для обеспечения защиты от импульсов, которые имеют малозначительную продолжительность и, как следует, сильную высокочастотную составляющую. Внедрение разъемов схожей конструкции дозволит решить делему ограничения массогабаритных черт устройства защиты.

Сложность решения задачки защиты от ЭМИ и высочайшая цена разработанных для этих целей средств и способов принуждают пойти сначала по пути их выборочного внедрения в особо принципиальных системах орудия и военной техники. Первыми целенаправленными работами в данном направлении были программки защиты от ЭМИ стратегического орудия. Таковой же путь избран и для защиты имеющих огромную протяженность систем управления и связи. Но главным способом решения данной задачи забугорные спецы считают создание так именуемых распределенных сетей связи (типа "Гвен") , 1-ые элементы которых уже развернуты на континентальной части США.

Современное состояние препядствия ЭМИ можно оценить последующим образом. Довольно отлично изучены на теоретическом уровне и доказаны экспериментально механизмы генерации ЭМИ и характеристики его поражающего деяния. Разработаны эталоны защищенности аппаратуры и известны действенные средства защиты. Но для заслуги достаточной убежденности в надежности защиты систем и средств от ЭМИ нужно провести тесты при помощи имитатора. Что касается полномасштабных испытаний систем связи и управления, то эта задачка навряд ли будет решена в обозримом будущем.

Мощнейший ЭМИ можно сделать не только лишь в итоге ядерного взрыва. Современные заслуги в области неядерных генераторов ЭМИ позволяют сделать их довольно малогабаритными для использования с обыкновенными и высокоточными средствами доставки.

В текущее время в неких западных странах проходят работы по генерации импульсов электрического излучения магнитодинамическими устройствами, также высоковольтными разрядами.
Потому вопросы защищенности от воздействия ЭМИ будут оставаться в центре внимания профессионалов при любом финале переговоров о ядерном разоружении.

Электрический импульс ядерного взрыва и защита от него радиоэлектронных средств.
Никита Темнозорь

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
SQL - 30 | 0,504 сек. | 8.67 МБ