科技兵器

董旭

摘要：介紹了電磁脈沖武器的定義、分類及作用原理，研究并分析了微波武器的工作原理，闡述了電磁脈沖武器的發展趨勢。

關鍵詞：電磁脈沖武器；核爆電磁脈沖武器；非核爆電磁脈沖武器；微波武器

引言

電磁脈沖武器（EMP）是近年來逐漸發展起來的一種新概念定向能武器，其殺傷原理是利用核爆炸或高能微波發生器產生的強大電磁脈沖，使電子設備中的半導體、集成電路、電阻、電容、濾波器等電子元器件受到損壞，造成電子設備失效或損壞。更為重要的是，電磁脈沖武器更是隱身武器的克星。由于電磁脈沖武器的脈沖能量密度極大，瞬間就能使吸波材料的溫度上升，對其造成破壞，因此使隱身武器原形畢露。

一、電磁脈沖武器的定義

電磁脈沖，是短暫瞬變的電磁現象，它以空間輻射傳播形式，透過電磁波，可對電子、信息、電力、光電、微波等設施造成破壞，可使電子設備半導體絕緣層或集成電路燒毀，甚至設備失效或永久損壞。電磁脈沖武器正是利用這種特性對敵方裝備及武器系統進行干擾、破壞。

二、電磁脈沖武器的毀傷機理

電磁脈沖是天生的武器克星，對裝備的影響有著出乎意料的效果，因此電磁脈沖武器對電子器件的毀傷機理大概分為以下幾種方式：

1.電路擊穿。通過電磁能轉化的電壓，使電路過載、擊穿。

2.加熱燒毀。近似于微波爐的原理，電磁波會加熱器件，使之損壞甚至燒毀。

3.電流過載。通過電磁波在電子器件中感應出的感應電流，沖擊電路，產生破壞效果。

4.電磁干擾。當功率不足時，發出的電磁波會干擾敵方的通訊系統，達到戰略需求，不會造成永久性傷害。

5.耦合破壞。任何暴露的導體都是天然的天線，可以接收波，當電磁波達到一定功率，會產生感應電流破壞電路。任何有電路外殼有縫隙的設備、暴露的電源，都會受到損害。

6.直接毀傷。當使用微波功率密度達到1～10kw/cm2時，可對物體造成直接傷害，也可引爆導彈。

三、電磁脈沖武器的分類及作用原理

（一）核爆電磁脈沖武器（NEMP）

核爆電磁脈沖武器主要利用的是核武器爆炸后產生的γ射線與同在空氣中的分子發生康普頓散射反應，γ粒子中電子被打出，留下帶有正電荷的原子核，同時釋放巨大的脈沖能量，電子設備中不加任何保護的電子會不斷吸收空氣中的電磁脈沖能量，導致設備溫度急劇升高，從而使內部器件破壞或是燒毀。距離較遠的電子設備也會由于空氣中的電磁不平衡引發的磁場，受到干擾。

由于在地表使用核彈備受世界人民爭議，由此誕生了高空核爆電磁脈沖武器誕生。如果在40km高空，將當量約為1000噸的核彈引爆，地球表面不會感受到爆炸產生的任何直接傷害，輻射也會大部分被阻擋在平流層。但以核彈為中心300km范圍內地表將遭受場強為1000V至30000V的強大電磁沖擊，范圍內電子設備雖外表沒有被破壞，內部器件卻已短路并永久損壞，所有通信將被干擾數小時[8]。這種“干凈核爆”既可以達到戰略目的又相對較易被接受。

（二）非核爆電磁脈沖武器

從以往的研究中發現，普通炸藥爆炸所產生的化學能有少量轉化為了電磁脈沖。早在30多年前專家就將眼光放在了這個具有重要價值的現象上，非核爆電磁武器正是利用了這個現象將產生的化學能轉化成電磁脈沖，以達到干擾和殺傷的目的。

事實上，普通炸藥爆炸所釋放化學能的速率可以達到電磁脈沖殺傷目標的能流量級，但它釋放的大多是熱能，不是電能，因此必須將釋放的化學能盡可能的轉化為電能。經過科學家多年的努力研究，結合現代戰爭需要，根據電磁脈沖原理，最終制造出了電磁脈沖炸彈，如圖3-2。

這類炸彈有四類關鍵技術：爆炸通量壓縮生成器、炸藥驅動磁流體動力產生器、高功率微波范圍設備、虛陰極震蕩器。其中最為關鍵的是爆炸通量壓縮生成器和虛陰極震蕩器。

1.爆炸通量壓縮生成器。1960年美國國家實驗室第一次試驗成功，裝置實際上是以微秒級別在微型管內，經過一系列的反應，產生數十萬焦電能的裝置。當無數微型管組成了大型管，其作用電流將堪比閃電。

2.虛陰極震蕩器。經過了爆炸通量壓縮生成器的作用會產生低頻高能的電磁波，這種頻段的電磁波是無法達到毀傷標準的。虛陰極振蕩器的作用就是將產生的電磁波頻段升高，并在可控范圍內。

（三）微波武器的工作原理

微波武器主要由微波發生器、天線、定向微波發射裝置、電控系統等組成，是目前應用較為廣泛的電磁武器，具有帶寬（波長范圍可在0.01mm～1m之間）、高頻（一般在0.5GHz～100GHz）和速度快的特點。它在伊拉克戰爭、海灣戰爭、科索沃戰爭等現代戰爭都有著不俗的表現。

微波武器一方面可對通信裝備、指揮系統、雷達裝置、定位導航系統，幾乎所有電子設備產生干擾作用，導致敵方聾、啞、盲，癱瘓其整個作戰系統。即使敵方設備有電磁屏蔽裝置，理論上只要屏蔽裝置之間的縫隙大于攻擊電磁波長，根據波的衍射作用，電磁波仍可以繞過屏蔽對目標進行干擾。另一方面，當微波武器的功率密度達到3～13MW/cm2時，人體會產生幻覺，記憶紊亂；若達到10～50MW/cm2同時高頻時，人體會痙攣、昏厥；若達到50MW/cm2時，人體皮膚會被燒傷，如果功率密度更高，可瞬間造成人員死亡。這種殺人于無形的武器，可達到難以想象的恐怖殺傷力。由此可以看出，微波武器無論對人或是對物，都有著令人生畏的效果。隨著其不斷發展，在日后戰場中將會有更大的影響力。

四、電磁脈沖武器發展趨勢

現代戰場是非接觸戰爭的戰場，電磁脈沖武器的產生代表著時代的變換，僅有的信息化已無法抵御脈沖武器的攻擊，這種既有軟殺傷能力，又有硬殺傷能力的“不流血的武器”將代替人決勝千里之外。未來電磁脈沖武器的發展方向主要表現在如下幾個方面：

1.體積減小，能量集中。由于電磁脈沖武器的作用機理，高功率高能量是必備條件，這也導致其體積較大，不便機動。在保證戰斗需求的條件下，使電磁脈沖武器成為一種高機動，甚至單兵作戰武器，將會很大程度提升戰斗能力。

2.多向發展。電磁脈沖武器不僅僅可以干擾敵方通信、電子信息系統，還可以攻擊隱身武器，掌控媒體導向，因此，只有電磁脈沖武器全面發展才能真正掌握電磁權。

3.注重電磁防護。在發展電磁脈沖武器的同時，防護電磁脈沖武器也是重中之重，攻守兼備方能克敵制勝。