何謂電磁脈衝-快速跳至標題
  • 電磁脈衝簡介
  • 電磁脈衝的起源
  • 電磁脈衝的特性
  • 電磁脈衝簡介

    電磁脈衝(Electromagnetic Pulse, 簡稱EMP),指的是一種由爆炸(特別是核爆炸)、閃電、太陽黑子、導管效應或電器火花等狀況下產生的電磁輻射、或者由於康普頓散射或光子散射產生與光電子產生的劇烈變化的交變電磁場,作用於電子材料、爆破設備或周圍媒介的電磁衝擊波,即稱為EMP。

    核爆(大部分)或其他原因所產生之密集γ射線(光子)會以光速由爆點向四週輻射,和空氣中的氧、氮原子相撞擊,而使氧和氮上的電子擺脫原子的束縛而放出,大量的電子與地磁場相互作用,造成不斷變化的電流,進而產生極強的磁場(就是所謂的電磁脈衝)。

    這個電磁場會對用電設備或電子設備發生「耦合」,先形成強大的瞬間電流,繼而電磁場在與裝備相連的電線或電纜線上形成電駐波。瞬間電流或電駐波攻擊與暴露的電線或電纜線相連的裝備,將破壞毫無防護的電力供應裝備與通信聯絡系統。如果瞬間侵入到裝備內部,還可以造成對其他內部裝置的毀損。

    由於它能在極短時間內,以電磁波的形式,將強大能量由爆點傳至遠處,且在行進過程中,會對電子、資訊、纜線等設施產生熱毀效應。

    但電磁脈衝對人體幾乎沒有直接傷害,而專以電子系統為摧毀對像,以癱瘓敵指揮、管制、通信、電腦、情報及監偵系統為目的,衡量未來高科技戰爭,各種科技武器,均提升具備搞電磁沖之能力,以先行奪取「制電磁權」,進而主導戰場優勢。

     

       ▲γ射線撞擊原子使電子放射

         

       ▲核爆引發電磁脈衝示意圖

      

    ▲電磁脈衝的原理

     

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    電磁脈衝破壞步驟:

    1.由於爆炸產生的電子造成電場變化,產生電流

    2.強大的瞬間電流在電線上形成電駐波

    3.導線上的電流超過負荷產生熱毀效應

    電磁脈衝的起源

     

    1930年代,義大利物理學家費米曾預言,伴隨原子彈的爆炸,將有電磁場的產生,但當時對於原子彈的研究,著重於爆炸威力與技術,故電磁場的產生並未受到重視。

    1958年美國在太平洋上空進行氫彈實驗,核爆所產生的電磁脈衝造成夏威夷群島的路燈全部熄滅,無線電導航系統中斷,甚至澳洲也受到影響。直到1961~1962年間,蘇聯及美國相繼進行多次的高空核爆試驗,產生驚人的電磁脈衝現象,才開始對電磁脈衝產生重視。

    1961年10月30日,蘇聯於北極新地島進行世界上最大的一次高空核爆試驗,威力相當於5800萬公噸黃色炸藥,所產生的電磁脈衝,使美國設在阿拉斯加及格陵蘭的預警雷達以及4千公里內的遠程通信電子系統立即失靈,並中斷24小時。

      

     ▲誕生於核子雲中的電磁脈衝

    1962年7月,美國在夏威夷西南1,278公里太平洋中的約翰斯頓島上空400公里處,引爆了一枚名叫「海盤車」的核子彈(威力相當於140萬噸黃色炸藥)。當核子彈引爆發出閃光後不到2秒的時間,強大的核電磁脈衝使距離爆炸中心1,300公里遠處,夏威夷群島上大約300盞的路燈在閃了幾閃後熄滅,而檀香山市內數百個防盜警報器也一起長鳴,許多輸電線的斷路開關短路。與此同時,距爆心投影點1300公里的夏威夷群島上,美軍的電子通信監視指揮系統也全部失靈

    同能量的電磁脈衝波影響的範圍,是依其炸點高度不同而異,如在美國內布拉斯加州附近上空90公里處,引爆一枚核子武器,其電磁脈衝的威力將涵蓋半個美國,若炸點提升為200公里高空,則除了全美國外,部份的墨西哥及加拿大也會受影響;如以中國大陸為例,若於蘭州上空400公里高空處,引爆一枚100萬噸級核子武器,則全大陸將為電磁脈衝波所涵蓋。

    是什麼原因導致了災難的發生呢?美軍調查小組事後發現,“元兇”原來是核爆試驗產生的高能電磁脈衝。這一偶然的發現,激起了美軍將高能微波武器用於戰場的興趣。特別是近20多年來,電磁脈衝武器的研發和運用正呈加速的趨勢。

     

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    電磁脈衝的產生與特性

    電磁脈衝的產生

    電磁脈衝(EMP)的主要來源可以分成三大類
    1.雷擊 ─ LEMP。
    2.核爆 ─ HEMP。
    3.人造之電磁脈衝 : 電磁脈衝攻擊武器 ─ 電磁脈衝彈E-Bomb、高能微波攻擊武器HPM。

    電磁脈衝的特性

    1.涵蓋面積大:

    電磁脈衝武器的爆炸彈頭及電磁彈頭佔據了武器大部份空間,而相當重(質)量則決定炸彈內部硬體之密度,惟其重量必需能配合投送載具(如導彈、巡弋飛彈、無人飛機),以決定其投送方式及引爆高度,由於投射誤差與殺傷半徑成反比,為提昇投射精確度,可藉衛星定位(GPS)導引,更精確指向所欲攻擊的目標,以擴大影響範圍。

    2.時間短暫、能量大:

    電磁脈衝武器引爆後,爆點電場在極短時間(約10-9)內達到最大強度,每公尺約為一∼十萬伏特(視電磁脈衝彈頭尺寸或核武當量而定),並隨距離衰減,而迅速減弱,整個脈衝持續約10-3秒,雖然非常短暫,但是其能量在瞬間內釋放出來威力驚人,藉著大量的模擬試驗,發現C4ISR系統的電子零件極易受核電磁脈衝的干擾和破壞,而且電子設備越複雜(靈敏)越易遭毀。

     

     

             

        ▲電磁脈衝的爆炸範圍

    3.頻率範圍廣:

    電磁脈衝武器引爆時所產生之負電子,受地球磁場影響,以螺旋狀方式沿著地球磁力線行進,其作用就像粒子螺旋加速器的效應一樣;在此作用下,這些電子會放射出一種極短的磁場,其頻率約從 10KHz─100MHz對軍(民)用極低頻(VLF)、高頻(HF)、極高頻(VHF)無線電通訊影響甚大。

     

     

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