當時人們並不能解開這個謎。後來經過幾年的研究,才發現這是氫彈爆炸所產生的電磁脈衝造成的惡果。原子彈爆炸會產生衝擊波、光輻射、早期核輻射和放射性汙染四種效應,而氫彈爆炸又增加了另一種效應,即電磁脈衝。
氫彈爆炸時,早期核輻射中的α射線會與周圍介質中的分子、原子相互作用,激發並產生高速運動的電子(康普頓效應),大量高速運動的電子形成很強的電場。在爆心幾千米範圍內電場強度可達到每米幾千伏到幾萬伏,並以光速向四周傳播。它的作用範圍隨著爆高的增加而擴大。當量1000噸的氫彈如在40千米高空爆炸,可影響整個歐洲。
美國軍事專家看到了這種由核爆炸產生的瞬時電磁脈衝的軍事價值,開始不遺餘力地研究如何增強核爆炸時產生的電磁脈衝效應而抑製其他幾種效應,他們把這種能產生強大電磁脈衝的武器稱為電磁脈衝彈。
破壞效應
電磁脈衝,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。
強大的電磁脈衝建立的瞬間電場,使通訊係統內部電場重新分布,形成電湧電壓,對通訊信號係統造成損壞;
通訊係統內部電場瞬間重新分布形成湧流,對通訊信號係統造成損壞;
強大的電磁場,穿過通訊係統內部電路,產生感生電流,造成通訊信號差模幹擾,損壞係統;
強大的電磁脈衝中豐富的頻譜,微電子器件極易產生諧振發熱損壞。
見過原子彈爆炸的人很少,但是,幾乎人人都見過“第二原子彈”爆炸。這種爆炸就是自然界的雷電和靜電現象。雷電、靜電形成的電磁輻射和太陽、星際的電磁輻射以及地球磁場和大氣中的電磁場,所產生的爆炸隻是有大小區別,其原理都是一致的。此外,“第二原子彈”的爆炸還有人為現象,就是人為產生電磁輻射源的電磁輻射。
隨著科學技術的發展,全社會電氣設備大量普及,如電視發射台、廣播發射台、無線電台站、航空導航係統、雷達係統、移動通信係統、高電壓送變電係統、大電流工頻設備和輕軌、幹線電氣化鐵路係統等。總之,一切以電磁能應用進行工作的工業、科學、醫療、軍用的電磁輻射設備,以及電火花點燃內燃機為動力的機器、車輛、船舶、家用電器、辦公設備、電動工具等,都會產生不同頻率、不同強度的電磁輻射。其中,大部分是電磁脈衝輻射。
磁場環境
現代戰場的電磁環境是各種電磁能量共同作用的複合環境,既有自然電磁幹擾源,如雷電、靜電等,又有強烈的人為幹擾源,如各種功率的雷達、無線電通信、導航、計算機以及與之對抗的電子戰設備、新概念電磁武器等。因此,戰場電磁環境比平時要複雜得多,高技術條件下的戰場電磁環境效應主要由各類電磁脈衝場構成。
如此說來,沒有蘑菇雲的人類巨災,電磁脈衝災害,有自然的和人為的兩大類。和平時期,各種自然和人為的電磁脈衝危害時時發生。全球每年因雷電電磁脈衝導致信息係統癱瘓等事故頻繁發生,從衛星通信、導航、計算機網絡乃至家用電器都會受到雷電災害的嚴重威脅。僅上海市1999年由於雷電所造成的損失就超過2億元。
核電磁脈衝是核爆炸產生的強電磁輻射,核電磁脈衝的破壞力十分巨大。一些國家的核試驗中,核電磁脈衝能量侵入電子、電力係統,燒斷電纜、燒壞電子設備的事例也屢見不鮮。高空核爆炸產生的電磁脈衝危害,比地麵和地下核爆炸更大,核電磁脈衝強度大、覆蓋區域廣。
由於大氣的衰減作用,高空核爆炸產生的熱、衝擊波、輻射等效應,對地麵設施的危害範圍都不如電磁脈衝效應大,100萬噸當量的核武器在高空爆炸時,總能量中約萬分之三以電磁脈衝的形式輻射出去。隨著核技術的發展,發達國家已研製出核電磁脈衝彈,增強了電磁脈衝效應,而削弱了衝擊波、核輻射效應,電磁脈衝的破壞力明顯增大。
武器競爭
人類研製電磁脈衝武器起始於20世紀70年代,至20世紀90年代進入實用化階段。
美國“第二原子彈”
1985年,美國在製定“戰略防禦倡議”計劃時,把高功率微波武器列為其空間武器的主攻項目,重點研究其殺傷機理。1987年,美國國防部提出“平衡技術倡議”計劃,高功率微波武器是其五大關鍵技術之一。
1991年海灣戰爭期間,美軍在E-8“聯合星”飛機攜帶和使用電磁脈衝武器。美國和俄羅斯小型化電磁幹擾機,可被常規兵器投擲到敵方,不僅可損傷敵方指揮控製係統,而且直接影響精確製導武器和信息化單兵的作戰效能。1992年7月,美國國會總審計局向眾議院軍事委員會提交《國防基礎技術、軍用特殊技術依賴外國帶來的風險》報告,提出未來先進武器最關鍵的6項技術,其中包括高功率微波武器。美國海陸空三軍還分別製定了高功率微波武器發展計劃。