Broń elektromagnetyczna – istota działania i znaczenie broni przyszłości

W artykule opisano funkcjonowanie broni elektromagnetycznej, polegające na wygenerowaniu bardzo krótkiego impulsu promieniowania elektromagnetycznego o wielkiej mocy. Impuls ten określa się skrótem HPEM (ang. High Power Electromagnetics). Wymieniono metody obrony przed działaniem broni elektromagnetycznej.

 Coraz więcej obszarów działalności człowieka uzależnionych jest od nowoczesnych technologii. Zjawisko to dotyczy również wojskowości. Działania zbrojne prowadzone współcześnie opierają się w mniejszym lub większym stopniu na walce informacyjnej2). Przeprowadzone dotychczas badania i testy, a także prognozy specjalistów skłaniają do wykorzystania możliwości, jakie niesie ze sobą era informacyjna poprzez poszukiwanie nowych metod efektywnego oddziaływania na infrastrukturę informatyczną przeciwnika na polu walki. Jedną z tych metod jest wykorzystanie silnego pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez tzw. broń elektromagnetyczną. Jest to ogólne określenie szeregu rozwiązań technologicznych służących do wygenerowania pola elektromagnetycznego o bardzo dużym natężeniu, powodującego nieodwracalne uszkodzenia bądź zniszczenia sprzętu elektronicznego. Wytworzone w ten sposób pole elektromagnetyczne jest nieszkodliwe dla ludzi i innych organizmów, dlatego broń elektromagnetyczna jest określana mianem „broni humanitarnej”.

Istota działania broni elektromagnetycznej

Funkcjonowanie broni elektromagnetycznej (bomby elektromagnetycznej, bomby E) polega na wygenerowaniu bardzo krótkiego impulsu promieniowania elektromagnetycznego o wielkiej mocy. Ogólnie taki rodzaj impulsu określa się skrótem HPEM (ang. High Power Electromagnetics). Pojęcie to zostało zdefiniowane w celu opisania pola elektromagnetycznego o dużym natężeniu i skutków jego oddziaływania na systemy. Obejmuje ono następującą klasyfikację [5]:

• pola elektromagnetyczne pochodzące od wyładowań atmosferycznych – LEMP (ang. Lightning Electromagnetic Pulse);
• pola powstające w pobliżu wyładowań elektrostatycznych – ESD (ang. Electrostatic Discharge);
• pola wytwarzane przez radary - HIRF (ang. High Intensity Radiated Field);
• impulsy elektromagnetyczne o dużej mocy – HEMP (ang. High altitude Electromagnetic Pulse);
• pola wytwarzane przez impulsy HPM (ang. High Power Microwave) i UWB (ang. Ultra-Wideband) wykorzystywane jako broń elektromagnetyczna przeciwko systemom informatycznym, określane ogólnie jako IEMI (ang. Intentional Electromagnetic Interference).

Ze względu na zastosowanie militarne, największe znaczenie ma ostatni z przedstawionych rodzajów wytwarzanego pola elektromagnetycznego, czyli IEMI. Definicja takiego promieniowania została po raz pierwszy podana podczas Sympozjum EMC w Zurychu w lutym 1999 roku; znajduje się również w standardzie IEC (ang. International Electrotechnical Commission) 61000-2-13:2005.

Oryginalna wersja definicji IEMI w języku angielskim brzmi następująco: Intentional malicious generation of electromagneticenergy introducing noise or signals into electric and electronic systems, thus disrupting, confusing or damaging these systems for terrorist or criminal purposes, co na język polski można przetłumaczyć jako: zamierzone złośliwe wytworzenie energii elektromagnetycznej wprowadzającej zakłócenia lub sygnały do systemów elektrycznych bądź elektronicznych, a tym samym powodujące przerwanie pracy, uszkodzenie lub zniszczenie tych systemów dla celów terrorystycznych lub przestępczych.

Z punktu widzenia przedstawionej definicji działanie IEMI może stanowić zagrożenie przede wszystkim dla [5]:

• transportu drogowego, kolejowego, lotniczego;
• systemu energetycznego;
• systemu telekomunikacyjnego..

Mimo iż powyższa definicja nie uwzględnia zastosowania militarnego, działanie IEMI może być skutecznie wykorzystane jako broń elektromagnetyczna. Pod tym względem największe znaczenie ma generacja impulsu HPM [1].

Są to impulsy z zakresu mikrofalowego, czyli powyżej 300 MHz o bardzo krótkim czasie trwania, rzędu pojedynczych nanosekund. Energia takiego impulsu rozpraszana jest w bardzo szerokim zakresie częstotliwości, przez co może skutecznie oddziaływać z wieloma systemami. Impulsy takie charakteryzują się również bardzo wysoką mocą, rzędu kilkudziesięciu gigawatów. Na rysunkach 1 i 2 przestawiono przykładowy impuls HPM oraz jego reprezentację widmową [5].

Generacja impulsu HPEM

Impulsy HPEM zostały odkryte jako źródło uboczne podczas pierwszych wybuchów jądrowych, jednakże
dopiero znacznie później pojawił się pomysł włączenia ich do arsenału wyposażenia armii. Uświadomiono sobie, że eksplozja bomby atomowej na znacznej wysokości nad terytorium wroga skutecznie unieszkodliwia jego systemy łączności, systemy radarowe, systemy zarządzania, energetykę oraz inne. Detonacja bomby jądrowej w celu wytworzenia impulsu jest jednak ostatecznością, w związku z tym zaczęto poszukiwania elektronicznych metod generacji impulsów HPEM. W wyniku badań i testów wyłoniły się dwie kluczowe technologie wykorzystywane w konstrukcji broni elektromagnetycznej: generatory z kompresją strumieniową – FCG (ang. Flux Compression Generator) oraz generatory mikrofalowe z wirtualną katodą, tzw. virkatory (ang. Virtual Cathode Oscillator (Vircator)) [6].