電磁脈衝的破壞與影響

電磁脈衝的破壞

1.對於電路─

科學家藉著模擬電磁脈衝試驗發現，電子裝備最易受電磁脈衝能量破壞。而決定電磁脈衝的破壞效應，主要問題在於電磁脈衝有多少能量傳到目標物內，由於電磁脈衝是以電磁波之型態發射，任何金屬導體(如飛機、船艦、坦克、飛彈、雷達、電纜線．．等)均能接收電磁脈衝並將能量輸送至體內。

一般而言，金屬體之結構愈龐大、複雜及越靈敏之裝備，接收電磁脈衝之能量愈多，所受的影響也更大。而對於電路的破壞主要可分成下面兩個面相：

(1)系統被損壞：

由於電子設備中的部份零件受到電磁脈衝的侵襲而而導致內部電子組件，因瞬間超載短路，造成無法修復的永久損壞（例如：半導體絕緣層、積體電路及保險絲均因過熱被燒毀），從而引起整個設備之功能失效，為永久性的損壞，未經修復是無法再正常工作（雖然這些電子裝備的外部仍完好無恙）。

(2)系統被干擾(短路)：

由於電磁脈衝所引進的能量使得設備發生功能紊亂、操作失常栓鎖等各種故障現象。(例如：電腦存儲器內的指令信息編碼發生變化，從而導致程序錯亂、計算結果出錯；控制開關、繼電器或觸控電路發生狀態改變，進而導致設備失靈（控）、發生錯誤動作．．等)。

此為為暫時性的干擾，並不損毀零件，且用不著修復，只須將系統電源關閉後，重新啟動就會恢復正常運作。

2.對於通訊─

另外電磁脈衝衝擊波涵蓋範圍內的無線電通訊，均因大氣層荷電密度的劇變，對超高率頻的波段，會產生長達一小時以上的干擾（大於300MHz的超高頻通訊可避開干擾）。

3.對於雷達─

電磁脈衝可影響電離層之穩定性，當雷達波在掠過此一被擾亂之區域時，會使其傳播途徑彎曲，造成雷達所確定的目標位置，可能與真正的目標位置有所差異，嚴重時甚至產生吸收作用，假如雷達波從目標物反射回來而必須通此一區域，即將全部被吸收，因而使雷達信號中斷。

電磁脈衝的影響

原則上電磁脈衝對於人體並不會造成致命的傷害，然而卻有可能間接地威脅生命安全。由於聚集有大量電磁脈衝的收集體(如金屬體、電子裝備、纜線．．等)外表仍然沒有改變，若不知情而誤觸，會遭受到極高電壓(五∼十萬伏特)的灼傷、或休克，嚴重甚至會造成死亡。

▲電磁脈衝將可能致電路燒毀

            ▲一旦城市遭到電磁脈衝攻擊將會陷入癱瘓...

*補充 C4SIR

所謂的C4SIR意為自動化指揮系統。

它是現代軍事指揮系統中，7個子系統的英語單詞的第一個字母的縮寫：

Command─指揮

Control─控制

Communication─通信

Computer─電腦

Intelligence─情報

Surveillance─監視

Reconnaissance─偵察

然而遭受電磁脈衝後最大的影響反而不是對生命的威脅，而是在電路通訊被破壞的後續問題，以下以軍方以及民間兩方面來看：

1.對軍方而言

現代戰爭中，迅速而確實的情報資訊是最重要的一環。然而遭到電磁脈衝破壞後，國家的指管通情偵監電腦（C4ISR）系統全面毀壞，軍方與民間資訊系統一概癱瘓，資訊無法傳遞(或傳遞錯誤的的資訊)，因而使指揮官耳目被切斷(或誤判)，無法迅速下達指令，延誤作戰時效。

簡單來說就是在電磁脈衝衝擊下，被攻擊地區的軍民人員皆毫髮未傷，但國家的整體戰力與運作機制卻已完全癱瘓。

2.對民間而言

除了前述之誤觸所造成的傷害，如果它們定向對準特定目標，也很容易造成災難。例如：電磁脈衝武器破壞了醫院的電力設施，任何依賴生命維持系統的病人將會立即死亡；這種武器也能破壞交通工具，包括大眾運輸工具、飛機等，從而引發事故。

最後，電磁脈衝炸彈最深遠的影響可能是對人們心理的影響。對發達國家進行一次全面電磁脈衝攻擊將會立刻使人們的現代生活出現痛苦的停滯。雖然許多人可以倖存，但他們將會發現自己生活在一個與過去完全不同的世界裡。

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電磁脈衝的應用

所謂電磁脈衝武器，是依靠特定技術產生電磁脈衝，在一定地區或目標周圍空間造成瞬間的強大破壞性電磁場，從而毀傷敵電子設備的一種新概念武器。在西方，電磁脈衝武器已被列為大規模電子破壞性武器，甚至被稱為「第二原子彈」。

電磁脈衝武器分類
目前按產生電磁脈衝的原理劃分，電磁脈衝武器分為兩類：

1.核電磁脈衝武器：

發射低核當量核子彈頭在目標區的適當高空爆炸，以其核爆炸產生的高強度電磁脈衝實施目標打擊的電磁脈衝武器。

2.非核電磁脈衝武器：

利用炸藥爆炸壓縮磁通量，產生高功率電磁脈衝的電磁脈衝武器。其原理是將炸藥的化學能瞬間轉化為巨大的脈衝電磁能，並對敵電子戰系統進行軟殺傷。
長期以來電磁脈衝只有通過核爆炸才能產生，因此電磁脈衝武器的研製一直受到很大限制。但隨著現代高科技發展，非核電磁脈衝武器已然登台亮相，並呈現出飛速發展的新趨勢。

目前，世界上少數國家已經開發出具有實戰價值的非核電磁脈衝武器，大體可分為四種：

(1)電磁脈衝彈：是一種利用大功率電磁脈衝直接殺傷破壞目標或使目標喪失作戰效能的非核電磁脈衝武器，可由飛機或導彈在空中實施發射並引爆，其強大的脈衝功率，摧毀敵目標整個電子設備。

(2)非核高能電磁脈衝武器：將炸藥的化學能瞬間轉化為脈衝電磁能，並對電子系統破壞。

(3)高能電磁脈衝發生器：發射頻帶很寬的電磁脈衝，可瞬間大範圍覆蓋目標系統的響應頻率。
高功率微波炮是一個例子，它能像探照燈或手電筒射出的光束一般，瞬間擊毀電子目標系統。也可以將小型高功率微波炮裝備在巡航導彈中，利用類似聚光罩的天線，將高功率微波能量匯聚起來並發起攻擊。

(4)爆炸驅動磁通壓縮輻射器：是近年研製的一種新型電磁脈衝武器，它已成為目前適合且最成熟的非核電磁脈衝武器技術。一部大型爆炸驅動磁通壓縮輻射器產生的電流要比一次典型的雷擊產生電流大10-1000倍，該輻射器可由制導炸彈或巡航導彈投擲，目前已可實現小型化生產，可由突擊隊員攜帶潛入敵國，實施遙控引爆造成混亂。
　

 

▲各式電磁脈衝彈

▲可搭載電磁脈衝的武器

▲非核電磁脈衝彈結構

應用的目標
從打擊目標上看，電磁脈衝武器與傳統原子彈有很大不同。它的攻擊目標主要為三類：
1.軍用和民用電子通信系統或金融中心等。如指揮機構、軍艦、通信大樓或政府要地等。
2.防空預警系統。
3.各類導彈和導彈防護系統。

全能殺手、隱形武器剋星
此外電磁脈衝武器還是一個「全能殺手」，它具有短時巨能、殺傷面廣以及投送方式多樣等特性，幾乎能夠使半徑數十公里內的所有電子設備癱瘓。即使隱蔽在地下的電子系統，電磁脈衝武器也有辦法對付，可以通過地面天線等產生感應電流，直入地下破壞目標核心部位。電磁脈衝武器還是「隱形武器的剋星」。由於隱形武器與吸波材料等性能有關，使得電磁脈衝武器乘虛而入，讓隱形武器「原形畢露」。

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電磁脈衝的防護

1.屏蔽：屏蔽是將那些對於電磁脈衝比較靈敏的電子、電氣設備及系統，在空間上與電磁脈衝輻射環境相隔離，減少電磁脈衝場對設備及系統的耦合影響，在電磁脈衝防護中是相當重要的方法之一。

2.濾波：濾波可以對一定頻段範圍的干擾進行限制，包括信號線濾波和電源線濾波。電磁脈衝等於是寬頻的干擾，對於在特定頻率或一定頻段的無線電信系統，濾波器可以有效抑制引入的電磁脈衝能量。濾波器常用在電源引線上，以減少電磁脈衝通過電源線引入系統。

3.接地：接地是各種電磁防護的基礎，亦是最廉價有效的防護方法。利用金屬與大地的連接，建立一條低電阻的路徑，將電磁能量有效引入大地中，減少對電氣設備或系統的損害。

4.終端保護：電磁脈衝主要通過天線及連接電纜，以及設備之間的長連接線和電源線進入設備。終端保護就是在設備終端與設備主機之間，採用適當的電磁脈衝保護組件或是濾波器，減少耦合進入設備前端的能量。

5.網路加固：對系統的網路與電路進行電磁脈衝的加固設計，也可以有一定程度的能量衰減。加固設計的範圍十分廣泛，主要以合理的電路布局、選用已加固器件等為主。
上述電磁脈衝防護方法中，又以建構屏蔽層為最有效的手段。其實現行軍方或民間所使用的電子設備，通常具有電源模組、輸出入電路、資料儲存裝置和數位處理電路等，且都需要通過國家電磁相容安全規定檢驗，以避免所產生的電磁輻射散溢出，而對人體產生危害，因此其外殼就是一個電磁屏蔽層，所以裝備機殼對外來的電磁輻射，已具有一定的屏蔽效應。

        

                ▲各式電磁脈衝防護

       ▲一些電磁脈衝防護原理

整體電磁脈衝防護是一大工程，上述的防護方法說來簡單，做起來並不容易，尤其是要求到滴水不漏的地步，更是難上加難，即使美軍也不能保證每項裝備都有足夠的電磁脈衝防護力。而且為了確保防護屏蔽系統的可靠性，以免因裝設時間增加而逐漸降低防護效能，也要經常進行維護，這些都所費不貲，對國防經費而言可說是一大負擔。　

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