r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Broń EMP – jak działa i czym grozi humanitarny postrach naszych czasów?

Strona główna AktualnościSPRZĘT

W najgorętszych latach Zimnej Wojny amerykańscy naukowcy stworzyli pierwsze bomby neutronowe – które przy dziesięciokrotnie mniejszej energii wybuchu niż tradycyjne bomby jądrowe, były w stanie skąpać w fali zabójczej dla wszystkiego co żywe radiacji obszar dwukrotnie od nich większy. Pentagon z zachwytem się wówczas wypowiadał o tej znacznie mniej szkodliwej dla infrastruktury broni, jako sposobowi na uniknięcie eskalacji konfliktu do wzajemnie gwarantowanego zniszczenia. Dla ówczesnego przywódcy radzieckiego, Leonida Breżniewa, bomba neutronowa była z kolei dowodem na prawdziwe plany kapitalistycznego świata – broń, która zabija ludzi, a pozostawia ich materialne dobra jest wręcz idealna dla imperialistycznego grabieżcy. Opinię genseka potwierdził słynny autor science fiction Isaac Asimov, mówiąc że bomba neutronowa jest dla tych, którzy martwią się o własność, a życie mają za nic.

Wraz z postzimnowojennym odprężeniem bomby neutronowe odeszły na szczęście do historii (podobno jedynie Chińczycy posiadają wciąż kilka takich głowic), a to, jak bardzo zmienił się od tamtych czasów świat najlepiej pokazuje kariera broni generującej impuls elektromagnetyczny (EMP, Electromagnetic Pulse), będącej symbolicznym przeciwieństwem broni neutronowej. Atak taką bronią miałby w teorii być całkowicie nieszkodliwy dla żywych istot, a zarazem niszczyłby elektryczną i elektroniczną infrastrukturę przeciwnika. Z perspektywy ograniczeń towarzyszących współczesnym wojnom, byłaby to więc broń idealna, dobrze wypadająca w mediach. Dziś, gdy sytuacja międzynarodowa jest delikatnie mówiąc, niezbyt ciekawa, warto zapoznać się bliżej z bronią, której użycie miałoby sprawić, że wszystkie nasze laptopy, smartfony, konsole, telewizory, routery, urządzenia Internetu Rzeczy, ale przede wszystkim wszechobecne dziś mikrokontrolery będą nadawały się tylko na śmietnik. Tak, przeżyjemy – ale czy będziemy potrafili żyć wśród stosów elektronicznego śmiecia? Zapraszamy do zapoznania się z realiami wojny przyszłości, znacznie bardziej prawdopodobnymi, niż hakerskie sztuczki rodem z Hollywood.

Jak działa broń EMP?

Po raz pierwszy możliwości impulsu elektromagnetycznego zrozumiano w 1962 roku, niejako przy okazji jednego z testów broni nuklearnej w stratosferze nad wyspami Pacyfiku (tzw. Starfish Prime). Zdetonowany ładunek o mocy 1,44 megatony doprowadził do zniszczenia satelitarnych systemów, zablokowania na ponad pół godziny łączności radiowej, a nawet awarii sieci elektrycznej na Hawajach, 1400 km od miejsca wybuchu.

r   e   k   l   a   m   a

Odkrycie Amerykanów spowodowało wyścig zbrojeń w tej dziedzinie i rozwój nuklearnych ładunków przeznaczonych przede wszystkim do generowania EMP (tzw. NEMP, Nuclear EMP)). ZSRR w tym samym 1962 roku przeprowadziło testy z serii K, nad Kazachstanem, z których najbardziej udany, test 184, doprowadził do zapłonu mierzącej setki kilometrów podziemnej linii energetycznej i pożaru połączonej z nią elektrowni. O tym, co się stało z siecią telefoniczną nawet nie ma co wspominać. Wystarczył tu ładunek tylko o mocy 300 kT. Jak jednak te zjawiska były możliwe?

EMP powstaje w wyniku zmian przyspieszenia cząstek obdarzonych ładunkiem, w większości elektronów – stają się one źródłem promieniowania elektromagnetycznego przenoszonego falami o szerokim zakresie częstotliwości, tym silniejszego, im gwałtowniejsza jest zmiana. Impuls indukuje w urządzeniach elektrycznych wzrost napięcia do setek a nawet tysięcy woltów, to zaś przekłada się na chwilowy wzrost natężenia prądu elektrycznego, niszczącego obwody i elementy elektroniczne, często topiącego ich izolację. Trudno by było inaczej, w zwykłej elektronice półprzewodnikowej wykorzystuje się napięcia od 5 do 15 V, a w mikroprocesorach nawet poniżej 3 V.

Rozwój nuklearnego EMP polegał na optymalizowaniu rozkładu promieniowania, tak by przekazano zdecydowaną jego większość w tzw. impulsie E1, czyli krótkotrwałym, ale bardzo intensywnym polu elektromagnetycznym. E1 to efekt promieniowania gamma z eksplozji nuklearnej, które jonizuje atomy w górnych warstwach atmosfery (tzw. zjawisko Comptona). Elektrony zmierzają tu ku powierzchni ziemi z prędkościami bliskimi prędkości światła, jako potężny pionowy impuls prądu elektrycznego. Pole magnetyczne planety odbija je jednak pod kątem, wywołując w tym momencie impuls elektromagnetyczny.

Odwrót od szaleństwa wzajemnie gwarantowanego zniszczenia uspokoił superpotęgi także w dziedzinie NEMP. Nie zakończyło to jednak prac nad bronią elektromagnetyczną jako taką. Już w 1950 roku rosyjski fizyk Andriej Sacharow opisał konstrukcję generatora z kompresją strumienia magnetycznego FCG, broni generującej impuls EMP bez eksplozji atomowej. W założeniu chodziło o przekazanie energii eksplozji chemicznego ładunku wybuchowego do silnego pola magnetycznego, wzbudzonego tuż przed wybuchem z elektrycznego generatora. Sacharow sugerował użycie metalowego cylindra zawierającego materiał wybuchowy, owiniętego miedzianą cewką i zamkniętego w powłoce z izolatora (np. szkła czy masy epoksydowej). Była to mało efektywna konstrukcja, generująca falę o niskiej częstotliwości, rozpraszająca mnóstwo energii „na boki” ładunku – ale zapoczątkowała prace nad znacznie bardziej zaawansowanymi broniami typu NNEMP (Non-Nuclear Electromagnetic Pulse).

Wkrótce po pomyśle Sacharowa na świecie pojawił się kolejny radziecki wynalazek, znany dziś pod swoją angielską nazwą jako wirkator (od virtual cathode oscillator). To w zasadzie lampa elektronowa, w której z jednej strony znajduje się otulona magnesami zimna katoda, a z drugiej falowód. Katoda wyzwala impuls wysokiego napięcia, wygenerowany przez cewkę gwałtownie ściśniętą wybuchem w polu magnetycznym (w broniach jednorazowych) lub np. generatorze napięcia impulsowego z prądu stałego (w broniach wielorazowego użytku). Taki impuls o napięciu kilku kilowoltów i czasie trwania kilkudziesięciu nanosekund jest przyciągany do cienkiej anody połączonej z uziemioną obudową. Intensywność impulsu sprawia jednak, że wiele elektronów przenika przez anodę i tworzy chmurę wirtualnej katody. Wzajemne odpychanie elektronów i przyciąganie ich do anody prowadzi do oscylacji między realną i wirtualną katodą, generujących mikrofale. Dostajemy więc kierunkowy rezonator mikrofalowy, który generuje nam krótkie impulsy mikrofal w wąskich, gigahercowych pasmach, o mocy sięgającej nawet jednego terawata (choć w militarnych zastosowaniach uzyskuje się zwykle od 300 kW do 50 GW).

Takie właśnie wirkatory wydają się być dzisiaj podstawowym mechanizmem działania broni elektromagnetycznej, choć już się słyszy o jeszcze skuteczniejszych konstrukcjach, reditronach, które zapewnić mają emisję mikrofal w jeszcze węższych pasmach i z jeszcze większą efektywnością. Niemniej jednak nawet działający w pasmie milimetrowym standardowy wirkator jest bardzo groźną bronią. Impuls przez niego wytworzony przeniknie przez nawet maleńkie szczeliny, docierając do osłoniętych instalacji.

Jak nas zaatakują bronią EMP?

Najbardziej prawdopodobną dziś formą ataku bronią elektromagnetyczną jest zrzucenie jej w postaci dużej bomby lotniczej, detonowanej na wcześniej określonej wysokości. Broń tego typu, wykorzystująca najpewniej jakąś nowoczesną wersję generatora FCG, z trudem się miniaturyzuje – musimy zapewnić odpowiedni ładunek elektryczny na rozruch, przenoszony w ważącej swoje baterii kondensatorów. Rozważano kwestie zasilania takich bomb bezpośrednio z samolotu, ale zwiększa to złożoność konstrukcji, a jak wiadomo, na wojnie nadmierna złożoność to proszenie się o problemy. Tak więc w wypadku Rosji najbardziej prawdopodobne byłoby użycie półtoratonowych bomb FAB-1500, przenoszonych m.in. przez bombowce Tu-22M. Mówi się też o wykorzystaniu do przenoszenia ładunków EMP dużych naddźwiękowych pocisków manewrujących Raduga Ch-22.

W tego typu konstrukcjach najbardziej zaawansowane wydają się być dziś Stany Zjednoczone. Podstawowym nosicielem broni EMP w amerykańskim arsenale miałby być znacznie mniejszy pocisk manewrujący JAASM (notabene mający trafić też do uzbrojenia polskich myśliwców F-16). Mówi się jednak o znacznie nowocześniejszych systemach. Opracowywany wspólnie przez Boeinga i Raytheona CHAMP (Counter-electronics High Power Microwave Advanced Missile Project), to nie tyle pocisk, co wykorzystująca wspomniany wyżej wirkator platforma bojowa, która po wystrzeleniu jest w stanie razić impulsem EMP nawet kilka celów. Podczas pierwszych testów poligonowych w 2012 roku udało się zniszczyć sieć komputerową umieszczoną w symulowanym centrum dowodzenia wroga, atakując standardowym pociskiem dwa oddzielne cele z różnych kierunków.

Rosjanie nie zamierzają oczywiście pozostawać tu w tyle. W tym roku rosyjskie media poinformowały o demonstracji wykorzystującego impuls EMP systemu obrony przeciwlotniczej, które zostało przedstawione zaproszonym zagranicznym gościom podczas wystawy Army-2015. Zamontowane na podwoziu systemu obrony plot Buk działa elektromagnetycznego działającego w paśmie fal centymetrowych (czyli takich samych, w jakich działają sieci Wi-Fi 5 GHz). Pozwala ono stworzyć sferę zakazu lotów w promieniu ponad 10 km od bronionej instalacji, będąc w stanie zniszczyć elektronikę samolotów, dronów, pocisków manewrujących i innych lotniczych środków rażenia o wysokiej precyzji. Jak wówczas wyjaśniali przedstawiciele producenta systemu, firmy Rostec, ma ono być odpowiedzią na zagrożenie amerykańskim systemem LOCUST, pozwalającym na koordynację ataku roju niewielkich dronów. Dziś stosowane systemy obrony przeciwlotniczej służą do zwalczania pojedynczych, relatywnie dużych celów – rój niewielkich tanich obiektów może łatwo je sforsować, zmuszając broniącego się do wystrzelenia wszystkich swoich kosztownych pocisków ziemia-powietrze. Elektromagnetyczne działo, zasilane przez naziemny generator, staje się tu uniwersalną, niewyczerpaną bronią przeciwko atakom z powietrza.

Generalnie można powiedzieć, że bronie EMP rozwijane są (i będą) w dwóch kierunkach – generowania nieskupionych impulsów o niskich częstotliwościach, skierowanych przeciwko obiektom infrastruktury cywilnej (centrale komunikacyjne, elektrownie, fabryki), oraz generowania skierowanych impulsów bardzo wysokiej częstotliwości, wymierzonych w osłonięte cele wojskowe. Prace nad miniaturyzacją doprowadzić zaś mają do możliwości przenoszenia ładunków EMP także przez artylerię lufową i rakietową. Sądząc po upodobaniu naszych wschodnich sąsiadów do korzystania z tej ostatniej podczas wojny domowej, taka amunicja rakietowa EMP byłaby bardzo pożądana przez wszystkie strony konfliktu.

Poszukiwane są też sposoby oceny efektów takiego ataku – paradoksalnie to jest w tym wszystkim najtrudniejsze. Efektów działania broni EMP po prostu nie widać z satelity czy zdjęć zwiadu lotniczego, konieczne jest utrzymywanie stałego zwiadu radioelektronicznego, by namierzyć ewentualne emisje fal elektromagnetycznych i w razie potrzeby podjąć decyzję o powtórzeniu ataku. Jak to zwykle przy atakach lotniczych bywa, przeciwnik zapewne zrobi bardzo wiele, by zakamuflować właściwe cele.

Co nam zrobi broń EMP?

Sektor cywilny uświadomił sobie możliwości broni EMP znacznie później, niż wojsko. W styczniu 1999 roku Winn Schartau, znany ekspert od cyberbezpieczeństwa, pokazał na konferencji Defcon, jak za pomocą przenośnego emitera EMP zniszczyć stojące kilka metrów dalej dwa komputery. Po tym pokazie sprawą zainteresowała się telewizja ABC, która wykorzystała taką broń na dwóch autach, skutecznie „smażąc” ich obwody elektroniczne i czyniąc je niezdolnymi do jazdy. W zasadzie na atak odporne są jedynie systemy zbudowane w technice lampowej, optoelektronika, oraz elektronika tranzystorowa, wykorzystująca specjalne osłony antyradiacyjne i przy tym odizolowana od świata. Nic z tego nie jest dla nas zadowalające. Z techniki lampowej praktycznie się już nie korzysta, światłowody to tylko mała część infrastruktury telekomunikacyjnej, w dodatku niezdolna do samodzielnego działania, zaś osłonięta przed EMP elektronika jest bardzo kosztowna i o wiele mniej wydajna, niż „zwyczajny” sprzęt. W dodatku nawet osłonięta elektronika, by być przydatną, pozostaje w jakimś kontakcie ze światem, choćby przez źródła zasilania czy anteny – a wystarczy milimetrowa szczelina w osłonie, by fala elektromagnetyczna swoje zrobiła.

Trzeba przy tym pamiętać o jednym. Użycie broni elektromagnetycznej w jej obecnym rozumieniu nie plami rąk napastnika. O ile napaść za pomocą broni atomowej, biologicznej czy chemicznej w oczach wspólnoty międzynarodowej będzie wyglądała paskudnie, to użycie broni EMP można przedstawić wręcz jako „humanitarne”, jako element strategii nieeskalowania konfliktu i troski o ludzkie życie. To tylko zwiększa prawdopodobieństwo użycia takich broni w konfliktach tu i teraz. Niewykluczone, że pierwsi skorzystają z niej Rosjanie, przeciwko celom naruszającym przestrzeń powietrzną Syrii – podobno chroniący bazę lotniczą w Latakii system Krasucha-4 jest w stanie nie tylko zakłócać środki rozpoznania przeciwnika, ale też w razie potrzeby niszczyć ich elektronikę.

Co jednak faktycznie się stanie, gdy impuls zostanie wyzwolony nad naszą miejscowością? Powoływanie się na efekty doświadczenia Starfish Prime z 1962 roku wcale nie musi mieć sensu. Tak naprawdę mało wiemy – Hawaje były bardzo daleko od detonacji, wyspa była mała, pozbawiona długich linii energetycznych, a współczesnej elektroniki w tamtych czasach po prostu nie było. Wydaje się jednak, że apokaliptyczne scenariusze, publikowane na tych wszystkich spiskowych stronach WWW nie są zbyt realistyczne. Istnieje przekonanie, że istotna jest długość dotkniętego przewodnika – im jest krótszy, tym lepiej, tak więc o ile faktycznie energetyczne linie przesyłowe powinny zostać spalone, to przynajmniej część samochodów powinna pozostać sprawna, okablowanie elektryczne aut nie jest aż tak długie. Tak samo łatwiej jest przetrwać drobnej elektronice (np. zegarkom), szczególnie jeśli będzie wyłączona.

Nie ma co jednak bagatelizować efektów uderzenia EMP, szczególnie odczują je mieszkańcy miast, niesamodzielnych przecież pod żadnym względem. Zniszczenie infrastruktury energetycznej i telekomunikacyjnej to chaos, który pociągnie za sobą wiele ofiar, początkowo wskutek paniki i grabieży, następnie z głodu, ran i chorób. Odbudowa zniszczonej infrastruktury w takich warunkach nie będzie łatwa.

EMP dla przestępców i terrorystów

Nawet jeśli nigdy nie dojdzie do bezpośredniego konfliktu między potęgami, nie znaczy to, że w swoim życiu nigdy nie doświadczymy skutków użycia broni EMP. Problem jest w tym, że budzi ona spore zainteresowanie zarówno wśród sięgających po metody terrorystyczne paramilitarnych bojówek, jak i wśród rozmaitych przestępców, widzących w niej sposób na np. precyzyjne niszczenie systemów zabezpieczeń. O tym, że coś jest na rzeczy przekonuje nas wynalazek niemieckich inżynierów z Instytutu Fraunhofera. Stworzyli oni system obronny, który może nie chroni przed samym atakiem EMP, ale przynajmniej pozwala poznać napastników.

Zaprezentowane dwa lata temu urządzenie służy do wykrycia siły i częstotliwości impulsu, a także lokalizacji jego źródła. Składa się z ustawionego na trójnogu zestawu czterech anten parabolicznych, skierowanych na cztery strony świata oraz osłoniętego zagnieżdżonymi klatkami Faradaya modułu elektroniki z rozmaitymi wzmacniaczami, filtrami itp. – i komputerem, który analizuje pozyskane dane. Zgodnie z tym, co twierdzą przedstawiciele organizacji, dotknięci atakiem EMP mogą wykorzystać pozyskane informacje do wyprowadzenia szybkiej i adekwatnej akcji odwetowej przeciwko napastnikom. Twierdzą też, że dobrze wyposażone grupy przestępcze (szczególnie rosyjskie) już dziś korzystają z broni EMP, np. w Berlinie stosowano mieszczące się w walizce systemy do niszczenia zabezpieczeń luksusowych samochodów. Skoro więc ludzie z Instytutu Fraunhofera budują taki system obronny, to musi istnieć na niego zapotrzebowanie u jego poważnych przecież partnerów z przemysłu i rządu.

I trudno, by było inaczej. To nie jest broń atomowa. Analitycy twierdzą, że już dziś broń EMP jest w stanie zbudować „w garażu” średnio uzdolniony elektronik, kosztem co najwyżej kilku tysięcy dolarów. Taki zasilany generatorem Marksa system mieściłby się w samochodzie osobowym, będąc w stanie zniszczyć nanosekundowym impulsem sprzęt elektroniczny w odległości kilkunastu metrów od emitera. Jeśli więc o takich atakach jeszcze nie słyszymy, to możliwe są tylko dwa scenariusze – albo mamy bardzo dużo szczęścia… albo ofiary takich ataków wolą milczeć, dla bezpieczeństwa publicznego, w imię przeciwdziałania panice.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.