Ein elektromagnetischer Puls (hat manchmal EMP abgekürzt), ist ein Ausbruch von elektromagnetischer Radiation. Der plötzliche Puls der elektromagnetischen Radiation ergibt sich gewöhnlich aus bestimmten Typen von hohen Energieexplosionen, besonders einer Kernexplosion, oder von einem plötzlich schwankenden magnetischen Feld. Die resultierenden sich schnell ändernden elektrischen Felder und magnetischen Felder können sich mit elektrischen/elektronischen Systemen paaren, um zerstörenden Strom und Stromspannungswogen zu erzeugen.

In der militärischen Fachsprache hat ein Atomsprengkopf explodiert Hunderte von Kilometern über der Oberfläche der Erde ist als ein elektromagnetischer Höhenpuls (HANF) Gerät bekannt. Effekten eines HANF-Geräts hängen von einer sehr hohen Zahl von Faktoren, einschließlich der Höhe der Detonation, des Energieertrags, der Gammastrahl-Produktion, der Wechselwirkungen mit dem magnetischen Feld der Erde und elektromagnetischer Abschirmung von Zielen ab.

Geschichte

Die Tatsache, dass ein elektromagnetischer Puls durch eine Kernexplosion erzeugt wird, war seit den frühsten Tagen der Kernwaffenprüfung bekannt. Der Umfang des EMP und die Bedeutung seiner Effekten wurden jedoch für einige Zeit nicht begriffen.

Während des ersten USA-Kerntests am 16. Juli 1945 wurde elektronische Ausrüstung wegen der Erwartung von Enrico Fermi eines elektromagnetischen Pulses von der Detonation beschirmt. Die offizielle technische Geschichte für diesen ersten Kerntest setzt fest, "Alle Signallinien wurden in vielen doppelt beschirmten Fällen völlig beschirmt. Trotz dessen wurden viele Aufzeichnungen wegen der unechten Erholung zur Zeit der Explosion verloren, die die Aufnahme-Ausrüstung gelähmt hat." Während der britischen Kernprüfung in 1952-1953 gab es Instrumentierungsmisserfolge, die "radioflash" zugeschrieben wurden, der dann der britische Begriff für EMP war.

Die hohe Höhe Kerntests von 1962, wie beschrieben, unten, hat das Bewusstsein von EMP außer der ursprünglichen kleinen Bevölkerung von Kernwaffenwissenschaftlern und Ingenieuren vergrößert. Die größere wissenschaftliche Gemeinschaft ist sich der Bedeutung des EMP Problems bewusst geworden, nachdem eine Reihe von drei Artikeln über den elektromagnetischen Kernpuls 1981 von William J. Broad in der wöchentlichen Veröffentlichung Wissenschaft veröffentlicht wurde.

Erster Seestern

Im Juli 1962, 1.44 Megatonnen (6.0 PJ) der USA-Kerntest im Raum, über der Mitte der Pazifische Ozean, genannt den Seestern Haupttest, hat Kernwissenschaftlern demonstriert, dass der Umfang und die Effekten einer hohen Höhe Kernexplosion war viel größer als, vorher berechnet worden waren. Seestern Erst hat auch jene Effekten bekannt dem Publikum gemacht, indem er elektrischen Schaden in den Hawaiiinseln, über weg vom Detonationspunkt verursacht hat, ungefähr 300 streetlights herausschlagend, zahlreiche Alarmanlagen abhebend und eine Telefonfirmenmikrowellenverbindung beschädigend.

Erster Seestern war der erste erfolgreiche Test in der Reihe von als Operationsgoldfischglas 1962 bekannten USA-Höhenkerntests. Die nachfolgenden Operationsgoldfischglas-Tests haben mehr Daten auf dem EMP Höhenphänomen gesammelt.

Dreifache Blüte des Bluegill und Königsdorsch, den Höhenkerntests des Oktobers und Novembers 1962 im Operationsgoldfischglas schließlich elektromagnetischen Pulsdaten zur Verfügung gestellt haben, der klar genug war, Physikern zu ermöglichen, die physischen Mechanismen genau zu identifizieren, die die elektromagnetischen Pulse erzeugten.

Der EMP Schaden des Seesterns Haupttest wurde wegen der Rauheit (im Vergleich zu heute) von der elektrischen und elektronischen Infrastruktur der Hawaiiinseln 1962 schnell ersetzt.

Der relativ kleine Umfang des Seesterns Erster EMP in den Hawaiiinseln (ungefähr 5600 Volt/Meter) und der relativ kleine Betrag des Schadens angerichtet (zum Beispiel, nur 1 bis 3 Prozent von streetlights ausgelöscht) haben einige Wissenschaftler dazu gebracht, in den frühen Tagen der EMP Forschung zu glauben, dass das Problem so nicht bedeutend sein könnte, wie später begriffen wurde. Neuere Berechnungen haben gezeigt, dass, wenn der Seestern Hauptsprengkopf über die nördlichen kontinentalen Vereinigten Staaten explodieren lassen worden war, der Umfang des EMP (22 bis 30 Kilovolt/Meter) wegen der größeren Kraft des magnetischen Feldes der Erde über die Vereinigten Staaten, sowie der verschiedenen Orientierung des magnetischen Feldes der Erde an hohen Breiten viel größer gewesen wäre. Diese neuen Berechnungen, die mit dem beschleunigenden Vertrauen auf der EMP-empfindlichen Mikroelektronik verbunden sind, haben Bewusstsein erhöht, dass die EMP Drohung ein sehr bedeutendes Problem sein konnte.

Sowjetischer Test 184

1962 hat die Sowjetunion auch eine Reihe von drei EMP-erzeugenden Kerntests im Raum über Kasachstan durchgeführt, die das letzte in der Reihe genannt "Das K-Projekt" waren. Obwohl diese Waffen (300 kiloton oder 1.3 PJ) viel kleiner waren als der Seestern Haupttest, seitdem jene Tests über eine bevölkerte große Landmasse getan wurden (und auch an einer Position, wo das magnetische Feld der Erde größer war), war der durch den resultierenden EMP verursachte Schaden wie verlautet viel größer als im Seestern Hauptkerntest. Der geomagnetic sturmähnliche E3 Puls (vom Test, der als "Test 184" benannt ist) hat sogar, eine Woge des elektrischen Stroms in einer langen unterirdischen Starkstromleitung veranlasst, die ein Feuer im Kraftwerk in der Stadt Karaganda verursacht hat. Nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion wurde das Niveau dieses Schadens informell Wissenschaftlern in den Vereinigten Staaten mitgeteilt. Die formelle Dokumentation von etwas vom EMP-Schaden in Kasachstan besteht, aber ist noch in der offenen wissenschaftlichen Literatur spärlich.

Geschichte ohne Atomwaffen

Das Konzept des explosiv gepumpten Fluss-Kompressionsgenerators, für einen elektromagnetischen Puls ohne Atomwaffen zu erzeugen, wurde schon in 1951 von Andrei Sakharov in der Sowjetunion konzipiert, aber Nationen haben gewöhnlich ihre neuste Arbeit an EMP ohne Atomwaffen hoch klassifiziert gehalten, bis die Technologie für ähnliche Ideen alt genug war, von Physikern in anderen Nationen konzipiert zu werden.

Eigenschaften von Kern-EMP

Der Fall eines elektromagnetischen Kernpulses unterscheidet sich von anderen Arten des elektromagnetischen Pulses (EMP), indem er ein komplizierter elektromagnetischer Mehrpuls ist. Der komplizierte Mehrpuls wird gewöhnlich in Bezug auf drei Bestandteile beschrieben, und diese drei Bestandteile sind definiert worden, wie solcher durch die internationale Standardkommission International Electrotechnical Commission (IEC) genannt hat.

Die drei Bestandteile von Kern-EMP, wie definiert, durch den IEC, werden E1, E2 und E3 genannt.

E1

Der E1 Puls ist der sehr schnelle Bestandteil von Kern-EMP. Der E1 Bestandteil ist ein sehr kurzes, aber intensives elektromagnetisches Feld, das sehr Hochspannungen in elektrischen Leitern schnell veranlassen kann. Der E1 Bestandteil verursacht den grössten Teil seines Schadens, indem er elektrische Durchbruchsstromspannungen veranlasst wird, überschritten zu werden. E1 ist der Bestandteil, der Computer und Kommunikationsausrüstung zerstören kann und es sich zu schnell für gewöhnliche Blitzbeschützer ändert, um wirksamen Schutz dagegen zur Verfügung zu stellen.

Der E1 Bestandteil wird erzeugt, wenn die Gammastrahlung von der Kerndetonation Elektronen aus den Atomen in der oberen Atmosphäre schlägt. Die Elektronen beginnen, in einer Richtung allgemein nach unten mit relativistischen Geschwindigkeiten (mehr als 90 Prozent der Geschwindigkeit des Lichtes) zu reisen. Ohne ein magnetisches Feld würde das einen großen Puls des elektrischen Stroms vertikal in der oberen Atmosphäre über das komplette betroffene Gebiet erzeugen. Das magnetische Feld der Erde folgt diesen Elektronen, um die Richtung des Elektronflusses zu einem richtigen Winkel zum geomagnetic Feld zu ändern. Diese Wechselwirkung des magnetischen Feldes der Erde und des Elektronflusses nach unten erzeugt einen sehr großen aber sehr kurzen, elektromagnetischen Puls über das betroffene Gebiet.

Physiker Conrad Longmire hat numerische Werte für einen typischen Fall des E1 Pulses gegeben, der von einer zweiten Generation Kernwaffe wie diejenigen erzeugt ist, die in hohen Höhe-Tests des Operationsgoldfischglases 1962 verwendet sind. Gemäß ihm hat die typische durch die Waffe abgegebene Gammastrahlung eine Energie von ungefähr 2 MeV (Million Elektronvolt). Wenn diese Gammastrahlung mit Atomen Mitte Stratosphäre kollidiert, schlägt die Gammastrahlung Elektronen heraus. Das ist als die Wirkung von Compton bekannt, und die resultierenden Elektronen erzeugen einen elektrischen Strom, der als der Strom von Compton bekannt ist. Die Gammastrahlung überträgt ungefähr Hälfte ihrer Energie zu den Elektronen, so haben diese anfänglichen Elektronen eine Energie von ungefähr 1 MeV. Das veranlasst die Elektronen zu beginnen, in einer Richtung allgemein nach unten mit ungefähr 94 Prozent der Geschwindigkeit des Lichtes zu reisen. Relativistische Effekten veranlassen die Masse dieser hohen Energieelektronen, zu ungefähr 3mal ihrer normalen Rest-Masse zuzunehmen.

Wenn es kein geomagnetic Feld und keine zusätzlichen Atome in der niedrigeren Atmosphäre für zusätzliche Kollisionen gäbe, würden die Elektronen fortsetzen, nach unten mit einer durchschnittlichen aktuellen Dichte in der Stratosphäre des Meters von ungefähr 48 Ampere pro Quadrat zu reisen.

Wegen der Neigung nach unten des magnetischen Feldes der Erde an hohen Breiten ist das Gebiet der Maximalfeldkraft ein U-förmiges Gebiet zur äquatorialen Seite der Kerndetonation. Wie gezeigt, im Diagramm am Recht, für Kerndetonationen über die kontinentalen Vereinigten Staaten, ist dieses U-förmige Gebiet südlich vom Detonationspunkt. In der Nähe vom Äquator, wo das magnetische Feld der Erde mehr fast horizontal ist, ist die E1 Feldkraft mehr fast um die Platzen-Position symmetrisch.

Das magnetische Feld der Erde lenkt schnell die Elektronen rechtwinklig zum geomagnetic Feld ab, und das Ausmaß der Ablenkung hängt von der Kraft des magnetischen Feldes ab. An geomagnetic Feldkräften, die für die zentralen Vereinigten Staaten, Mitteleuropa oder Australien, diese anfänglichen Elektronen Spirale um die magnetischen Feldlinien in einem Kreis mit einem typischen Radius von ungefähr 85 Metern (ungefähr 280 Fuß) typisch sind. Diese anfänglichen Elektronen werden durch Kollisionen mit anderen Luftmolekülen in einer durchschnittlichen Entfernung von ungefähr 170 Metern (wenig weniger als 580 Fuß) angehalten. Das bedeutet, dass die meisten Elektronen durch Kollisionen mit Luftmolekülen angehalten werden, bevor sie einen Vollkreis seiner Spirale um die magnetischen Feldlinien der Erde vollenden können.

Diese Wechselwirkung der sehr schnell bewegenden negativ beladenen Elektronen mit dem magnetischen Feld strahlt einen Puls der elektromagnetischen Energie aus. Der Puls erhebt sich normalerweise zu seinem Maximalwert in ungefähr 5 Nanosekunden. Der Umfang dieses Pulses verfällt normalerweise zur Hälfte seines Maximalwerts innerhalb von 200 Nanosekunden. (Durch die IEC Definition wird dieser E1 Puls in einer Mikrosekunde beendet (1000 Nanosekunden), nachdem es beginnt.) Dieser Prozess kommt gleichzeitig mit ungefähr 10 anderen Elektronen vor.

Es gibt mehrere sekundäre Kollisionen, die die nachfolgenden Elektronen veranlassen, Energie zu verlieren, bevor sie Boden-Niveau erreichen. Die durch diese nachfolgenden Kollisionen erzeugten Elektronen haben solche reduzierte Energie, die sie bedeutsam zum E1 Puls nicht beitragen.

Diese 2 Gammastrahlung von MeV wird normalerweise einen E1 Puls in der Nähe vom Boden-Niveau an gemäßigt hohen Breiten erzeugen, das an ungefähr 50,000 Volt pro Meter kulminiert. Das ist eine Maximalmacht-Dichte des 6.6-Megawatt-ProQuadratmeters.

Der Prozess der Gammastrahlung, die Elektronen aus den Atomen Mitte Stratosphäre schlägt, veranlasst dieses Gebiet der Atmosphäre, ein elektrischer Leiter wegen der Ionisation, eines Prozesses zu werden, der die Produktion von weiteren elektromagnetischen Signalen blockiert und die Feldkraft veranlasst, an ungefähr 50,000 Volt pro Meter zu sättigen. Die Kraft des E1 Pulses hängt von der Zahl und Intensität der Gammastrahlung ab, die durch die Waffe und auf die Schnelligkeit des Gammastrahl-Platzens von der Waffe erzeugt ist. Die Kraft des E1 Pulses ist auch auf die Höhe der Detonation etwas abhängig.

Es gibt Berichte von "super-EMP" Kernwaffen, die im Stande sind, die 50,000-Volt-ProMetergrenze durch die sehr fast sofortige Ausgabe eines Ausbruchs von Gammastrahlung von viel höheren Energieniveaus zu überwinden, als, wie man bekannt, es von der zweiten Generation Kernwaffen erzeugt wird. Die Wirklichkeit und möglichen Baudetails dieser Waffen werden klassifiziert, und können deshalb von Wissenschaftlern in der offenen wissenschaftlichen Literatur nicht bestätigt werden.

E2

Der E2 Bestandteil wird durch die gestreute Gammastrahlung und unelastischen durch Waffenneutronen erzeugten Gammas erzeugt. Dieser E2 Bestandteil ist eine "Zwischenzeit" Puls, der, durch die IEC Definition, von ungefähr 1 Mikrosekunde bis zur 1 Sekunde nach dem Anfang des elektromagnetischen Pulses dauert. Der E2 Bestandteil des Pulses hat viele Ähnlichkeiten zu den elektromagnetischen durch den Blitz erzeugten Pulsen, obwohl der elektromagnetische durch einen nahe gelegenen Blitzschlag veranlasste Puls beträchtlich größer sein kann als der E2 Bestandteil eines Kern-EMP. Wegen der Ähnlichkeiten zu blitzverursachten Pulsen und dem weit verbreiteten Gebrauch der Blitzschutztechnologie, wie man allgemein betrachtet, ist der E2 Puls am leichtesten, dagegen zu schützen.

Gemäß der EMP USA-Kommission ist das potenzielle Hauptproblem mit dem E2 Bestandteil die Tatsache, dass es sofort dem E1 Bestandteil folgt, der die Geräte beschädigt haben kann, die normalerweise gegen E2 schützen würden.

Gemäß dem EMP Kommissionsexekutivbericht von 2004, "Im Allgemeinen, würde es kein Problem für kritische Infrastruktur-Systeme sein, da sie vorhandene Schutzmaßnahmen für die Verteidigung gegen gelegentliche Blitzschläge haben. Die bedeutendste Gefahr ist synergistisch, weil der E2 Bestandteil einem kleinen Bruchteil einer Sekunde nach der Beleidigung des ersten Bestandteils folgt, die in der Lage ist, viele Schutz- und Kontrolleigenschaften zu verschlechtern oder zu zerstören. Der Energie, die mit dem zweiten Bestandteil so vereinigt ist, kann erlaubt werden, in und Schaden-Systeme zu gehen."

E3

Der E3 Bestandteil ist von den anderen zwei Hauptbestandteilen von Kern-EMP sehr verschieden. Der E3 Bestandteil des Pulses ist ein sehr langsamer Puls, anhaltende Zehnen zu Hunderten von Sekunden, der durch die Kerndetonation verursacht wird, die das magnetische Feld der Erde aus dem Weg hochhebt, der von der Wiederherstellung des magnetischen Feldes zu seinem natürlichen Platz gefolgt ist. Der E3 Bestandteil hat Ähnlichkeiten zu einem durch ein sehr strenges Sonnenaufflackern verursachten Geomagnetic-Sturm. Wie ein Geomagnetic-Sturm kann E3 veranlasste Ströme von geomagnetically in langen elektrischen Leitern erzeugen, die dann Bestandteile wie Starkstromleitungstransformatoren beschädigen können.

Wegen der Ähnlichkeit zwischen sonnenveranlassten Geomagnetic-Stürmen und KernE3 ist es üblich geworden, um sich auf sonnenveranlasste Geomagnetic-Stürme als "Sonnen-EMP zu beziehen." Am Boden-Niveau, jedoch, ", wie man bekannt, erzeugt Sonnen-EMP" keinen E1 oder E2 Bestandteil.

Für eine gründlichere Beschreibung von E3-Schaden-Mechanismen, sieh den Hauptartikel: Geomagnetically hat Strom veranlasst

Praktische Rücksichten für Kern-EMP

Ältere Vakuumtube gestützte Ausrüstung (der Klappe) ist allgemein für EMP viel weniger verwundbar als neuere Ausrüstung des festen Zustands. Sowjetisches Militär-Flugzeug des Zeitalters des kalten Kriegs hat häufig Avionik auf Vakuumtuben wegen beider Beschränkungen in sowjetischen Halbleiterfähigkeiten und einem Glauben stützen lassen, dass das Vakuumtube-Zahnrad besser überleben würde.

Obwohl Vakuumtuben gegen EMP viel widerstandsfähiger sind als Geräte des festen Zustands, können andere Bestandteile im Vakuumtube-Schaltsystem durch EMP beschädigt werden. Vakuumtube-Ausrüstung wurde wirklich 1962 Kern-EMP-Prüfung beschädigt. Außerdem hat der feste Zustand PRC-77 VHF manpackable 2-wegiges Radio umfassende EMP-Prüfung überlebt. Früher war PRC-25, der fast abgesehen von einer Vakuumtube Enderweiterungsbühne identisch ist, in EMP Simulatoren geprüft worden, aber wurde nicht bescheinigt, völlig funktionell zu bleiben.

Viele Kerndetonationen haben mit durch das Flugzeug fallen gelassenen Bomben stattgefunden. Das B-29 Flugzeug, das die Kernwaffen an Hiroshima und Nagasaki geliefert hat, hat Macht nicht verloren, die erwartet ist, zu ihren elektrischen oder elektronischen Systemen zu beschädigen. Das ist einfach, weil Elektronen (vertrieben aus der Luft durch die Gammastrahlung) schnell in normaler Luft für Brüche unter ungefähr 10 km (ungefähr 6 Meilen) angehalten werden, so veranlassen sie nicht, dass eine Chance durch das magnetische Feld der Erde bedeutsam abgelenkt wird (die Ablenkung verursacht den starken EMP, der in hohen Höhe-Brüchen gesehen ist), so der beschränkte Gebrauch von kleineren Platzen-Höhen für weit verbreiteten EMP.

Wenn das Flugzeug, das die Hiroshima und Nagasaki Bomben trägt, innerhalb der intensiven Kernstrahlenzone gewesen wäre, als die Bomben über jene Städte explodiert haben, dann hätten sie Effekten unter der Anklage-Trennung (radialer) EMP ertragen. Aber das kommt nur innerhalb des strengen Druckwelle-Radius für Detonationen unter ungefähr 10 km Höhe vor.

Während Kerntests 1962 wurden EMP Störungen an Bord des KC-135 fotografischen Flugzeuges ertragen, das vom Bluegill Dreifache Erste und Königsdorsch-Detonationen fliegt (Platzen-Höhe, beziehungsweise), aber die Lebensflugzeugselektronik war viel weniger hoch entwickelt als heute, und die Flugzeuge sind im Stande gewesen, sicher zu landen.

Generation von Kern-EMP

Mehrere Hauptfaktoren kontrollieren die Wirksamkeit einer EMP Kernwaffe. Das ist

1. Die Höhe der Waffe, wenn explodieren lassen;
2. Der Ertrag und die Baudetails der Waffe;
3. Die Entfernung von der Waffe, wenn explodieren lassen;
4. Geografische Tiefe oder vorläufige geografische Eigenschaften;
5. Die lokale Kraft des magnetischen Feldes der Erde.

Außer einer bestimmten Höhe wird eine Kernwaffe keinen EMP erzeugen, weil die Gammastrahlung genügend Entfernung gehabt haben wird, um sich zu zerstreuen. Im tiefen Raum oder auf Welten ohne magnetisches Feld (der Mond oder Mars zum Beispiel) wird es wenig oder keinen EMP geben. Das hat Implikationen für bestimmte Arten von Kernraketentriebwerken wie Projektorion.

Waffenhöhe

Gemäß einer Internetzündvorrichtung, die von der Föderation von amerikanischen Wissenschaftlern veröffentlicht ist

: Eine Höhenkerndetonation erzeugt einen unmittelbaren Fluss der Gammastrahlung von den Kernreaktionen innerhalb des Geräts. Diese Fotonen erzeugen der Reihe nach hohe Energie freie Elektronen durch Compton, der sich an Höhen zwischen (ungefähr) 20 und 40 km zerstreut. Diese Elektronen werden dann im magnetischen Feld der Erde gefangen, einen schwingenden elektrischen Strom verursachend. Dieser Strom ist im Allgemeinen asymmetrisch und verursacht ein schnell steigendes ausgestrahltes elektromagnetisches Feld genannt einen elektromagnetischen Puls (EMP). Weil die Elektronen im Wesentlichen gleichzeitig gefangen werden, strahlt eine sehr große elektromagnetische Quelle zusammenhängend aus.

: Der Puls kann kontinent-große Gebiete leicht abmessen, und diese Radiation kann Systeme auf dem Land, dem Meer und der Luft betreffen. Das erste hat EMP Ereignis registriert hat einen Höhenkerntest über den Südlichen Pazifik begleitet und ist auf Macht-Systemausfälle so weit weg hinausgelaufen wie die Hawaiiinseln. Ein großes Gerät, das an 400-500 km (250 bis 312 Meilen) über Kansas explodieren lassen ist, würde den ganzen Festländer U.S. betreffen, den Das Signal von solch einem Ereignis zum Sehhorizont, wie gesehen, vom Platzen-Punkt erweitert.

So, für die zu betreffende Ausrüstung, muss die Waffe über dem Sehhorizont sein. Wegen der Natur des Pulses als eine große, hohe angetriebene, laute Spitze ist es zweifelhaft, dass es viel Schutz geben würde, wenn die Explosion im Himmel gerade unter den Spitzen von Hügeln oder Bergen gesehen würde.

Die Höhe, die oben angezeigt ist, ist größer als diese der Internationalen Raumstation und vieler niedriger Erdbahn-Satelliten. Große Waffen konnten einen dramatischen Einfluss auf Satellitenoperationen und Kommunikationen haben, die während der 1962-Tests vorgekommen sind. Die zerstörenden Effekten auf umkreisende Satelliten sind gewöhnlich wegen anderer Faktoren außer EMP. Im Seestern Hauptkerntest war der grösste Teil des Satellitenschadens erwartet, zu den Sonnenkollektoren von Satelliten zu beschädigen, die Strahlenriemen durchführen, die durch die hohe Höhe Kernexplosion geschaffen sind.

Waffenertrag

Typische Kernwaffenerträge, die während des Kalten Kriegs verwendet sind, der für EMP-Angriffe plant, waren im Rahmen 1 bis 10 Megatonnen (4.2 zu 42 PJ) Das ist ungefähr 50 bis 500 Male die Größen der Waffen die Vereinigten Staaten, die in Japan an Hiroshima und Nagasaki verwendet sind. Physiker haben auf dem USA-Kongresshören jedoch bezeugt, dass Waffen mit Erträgen von 10 kilotons (42 TJ) oder weniger einen sehr großen EMP erzeugen kann.

Wenn man Explosionen mit verschiedenen Erträgen vergleicht, würde der EMP in einer festen Entfernung von einer Kernwaffe an derselben Rate wie der Explosionsertrag, aber höchstens nur als die Quadratwurzel des Ertrags nicht zunehmen (sieh die Illustration nach rechts). Das bedeutet, dass, obwohl eine 10 kiloton Waffe nur 0.7 % der Gesamtenergie-Ausgabe des 1.44-Megatonne-Seesterns Haupttest hat, der EMP mindestens 8 % als stark sein wird. Da der E1 Bestandteil von Kern-EMP von der schnellen Gammastrahl-Produktion abhängt, die nur 0.1 % des Ertrags im Seestern Erst war, aber 0.5 % des Ertrags in reinen Spaltungswaffen des niedrigen Ertrags sein kann, kann eine 10 Kiloton-Bombe 5 x 8 % = 40 % so stark leicht sein wie der beim Produzieren von EMP Erste 1.44-Megatonne-Seestern.

Die schnelle Gesamtgammastrahl-Energie in einer Spaltungsexplosion ist 3.5 % des Ertrags, aber in einer 10 kiloton Detonation absorbiert der hochexplosive Sprengstoff um den Bombe-Kern ungefähr 85 % der schnellen Gammastrahlung, so ist die Produktion nur ungefähr 0.5 % des Ertrags in kilotons. Im thermonuklearen Ersten Seestern war der Spaltungsertrag weniger als 100 % zunächst, und dann hat die dickere Außenumkleidung ungefähr 95 % der schnellen Gammastrahlung vom Rauschgifthändler um die Fusionsbühne absorbiert. Thermonukleare Waffen sind auch beim Produzieren von EMP weniger effizient, weil die erste Stufe die Luft vorionisieren kann, die leitend und folglich schnell Shorts das Elektron Ströme von Compton wird, die durch den endgültigen, größeren Ertrag thermonukleare Bühne erzeugt sind. Folglich sind kleine reine Spaltungswaffen mit dünnen Fällen beim Verursachen von EMP viel effizienter als die meisten Megatonne-Bomben.

Diese Analyse gilt jedoch nur für den schnellen E1 und die E2 Bestandteile von Kern-EMP. Der geomagnetic sturmähnliche E3 Bestandteil von Kern-EMP ist zum Gesamtenergie-Ertrag der Waffe näher proportional.

Waffenentfernung

Ein einzigartiger und wichtiger Aspekt von Kern-EMP ist, dass alle Bestandteile des elektromagnetischen Pulses außerhalb der Waffe erzeugt werden. Der wichtige E1 Bestandteil wird durch die Wechselwirkung mit den Elektronen in der oberen Atmosphäre erzeugt, die durch die Gammastrahlung von der Waffe - und die nachfolgenden Effekten auf jene Elektronen durch das magnetische Feld der Erde geschlagen werden.

Für Höhenkernexplosionen bedeutet das, dass so viele der EMP wirklich in einer großen Entfernung von der Detonation erzeugt werden (wo die Gammastrahlung von der Explosion die obere Atmosphäre schlägt). Das veranlasst das elektrische Feld vom EMP, über das große betroffene Gebiet bemerkenswert gleichförmig zu sein.

Gemäß dem Text des normativen Verweises auf vom amerikanischen Verteidigungsministerium veröffentlichten Kernwaffeneffekten, "Wird das elektrische Maximalfeld (und sein Umfang) an der Oberfläche der Erde von einem Höhenplatzen vom Explosionsertrag, der Höhe des Platzens, der Position des Beobachters und der Orientierung in Bezug auf das geomagnetic Feld abhängen. Als eine allgemeine Regel, jedoch, wie man erwarten kann, ist die Feldkraft Zehnen von Kilovolt pro Meter über den grössten Teil des Gebiets, das die EMP Radiation erhält."

Dasselbe Nachschlagewerk stellt auch fest, dass "... über den grössten Teil des durch den EMP betroffenen Gebiets die elektrische Feldkraft auf dem Boden 0.5E überschreiten würde. Für Erträge von weniger als einigen hundert kilotons würde das nicht notwendigerweise wahr sein, weil die Feldkraft an der Tangente der Erde wesentlich weniger sein konnte als 0.5E."

(E bezieht sich auf die maximale elektrische Feldkraft im betroffenen Gebiet.)

Mit anderen Worten wird die elektrische Feldkraft im kompletten Gebiet, das durch den EMP betroffen wird, für Waffen mit einer großen Gammastrahl-Produktion ziemlich gleichförmig sein; aber für viel kleinere Waffen kann das elektrische Feld an einer verhältnismäßig schnelleren Rate in großen Entfernungen vom Detonationspunkt zurückgehen.

Es ist das elektrische Maximalfeld des EMP, der die Maximalstromspannung bestimmt, die in der Ausrüstung und den anderen elektrischen Leitern auf dem Boden veranlasst ist, und der grösste Teil des Schadens durch veranlasste Stromspannungen bestimmt wird.

Für Kerndetonationen innerhalb der Atmosphäre ist die Situation komplizierter. Innerhalb der Reihe der Gammastrahl-Absetzung halten einfache Gesetze nicht mehr, weil die Luft ionisiert wird und es andere EMP Effekten wie ein radiales elektrisches Feld wegen der Trennung von Elektronen von Compton von Luftmolekülen zusammen mit anderen komplizierten Phänomenen gibt. Für ein Oberflächenplatzen würde die Absorption der Gammastrahlung mit dem Flugzeug die Reihe der Gammastrahl-Absetzung zu etwa 10 Meilen beschränken, während für ein Platzen in der Luft der niedrigeren Dichte an hohen Höhen die Reihe der Absetzung viel größer sein würde.

Elektromagnetischer Puls ohne Atomwaffen

Elektromagnetischer Puls ohne Atomwaffen (NNEMP) ist ein elektromagnetischer ohne Gebrauch von Kernwaffen erzeugter Puls. Es gibt mehrere Geräte, die dieses Ziel im Intervall von einer großen Kondensatorbank der niedrigen Induktanz erreichen können, die in einen einzelnen Peilrahmen oder einen Mikrowellengenerator zu einem explosiv gepumpten Fluss-Kompressionsgenerator entlassen ist. Um die Frequenzeigenschaften des Pulses zu erreichen, der für die optimale Kopplung ins Ziel erforderlich ist, werden Welle gestaltende Stromkreise und/oder Mikrowellengeneratoren zwischen der Pulsquelle und der Antenne hinzugefügt. Eine für die Mikrowellenkonvertierung von hohen Energiepulsen besonders passende Vakuumtube ist der vircator.

NNEMP Generatoren können als eine Nutzlast von Bomben, Marschflugkörpern und Drohnen getragen werden, Aufbau von elektromagnetischen Bomben mit verringerten mechanischen, thermischen und Effekten der ionisierenden Strahlung und ohne die politischen Folgen erlaubend, Kernwaffen einzusetzen.

Die Reihe von NNEMP Waffen (elektromagnetische Pulsbomben ohne Atomwaffen) wird im Vergleich zu Kern-EMP streng beschränkt. Das ist, weil fast alle NNEMP als Waffen verwendeten Geräte chemische Explosivstoffe als ihre anfängliche Energiequelle verlangen, aber Kernexplosivstoffe haben einen Energieertrag auf der Ordnung eine Million Male mehr als das von chemischen Explosivstoffen des ähnlichen Gewichts. Zusätzlich zum großen Unterschied in der Energiedichte der anfänglichen Energiequelle muss der elektromagnetische Puls von NNEMP Waffen aus der Waffe selbst kommen, während Kernwaffen EMP als eine Nebenwirkung häufig in großen Entfernungen von der Detonation erzeugen. Diese Tatsachen beschränken streng die Reihe von NNEMP Waffen verglichen mit ihren Kernkollegen, aber berücksichtigen mehr chirurgisches Zielurteilsvermögen. Die Wirkung von kleinen E-Bomben hat sich erwiesen, für den bestimmten Terroristen oder die Militäreinsätze genügend zu sein. Beispiele solcher Operationen schließen die Zerstörung von bestimmten zerbrechlichen elektronischen Regelsystemen des Typs ein, der zur Operation von vielen Boden-Fahrzeugen und Flugzeug kritisch ist.

Die Information über die EMP Simulatoren, die durch die Vereinigten Staaten während des letzten Teils des Kalten Kriegs zusammen mit der allgemeineren Information über den elektromagnetischen Puls verwendet sind, ist jetzt in Zeitungen unter der Vorsicht des SUMMA Fundaments, das jetzt an der Universität New Mexicos veranstaltet wird.

Die SUMMA Fundament-Website schließt Dokumentation über den riesigen Holzsimulator des ATLASSES-I (besser bekannt als BOCK, oder "Der Sandia Bock") an Sandia Nationalen Laboratorien, New Mexico ein, das der größte EMP Simulator in der Welt war. Fast alle diese großen EMP Simulatoren haben eine Spezialversion eines Generators von Marx verwendet. Das SUMMA Fundament hat jetzt einen 44-minutigen Dokumentarfilm auf seiner Website genannt "BOCK: Grenzstein des Kalten Kriegs".

Viele große EMP Simulatoren wurden auch in der Sowjetunion, sowie im Vereinigten Königreich, Frankreich, Deutschland, den Niederlanden, der Schweiz und Italien gebaut.

Postkalter Krieg Kern-EMP greift Drehbücher an

Die USA-Wehrpflichten haben sich entwickelt, und haben in einigen Fällen, mehrere hypothetische EMP-Angriffsdrehbücher veröffentlicht.

Die EMP USA-Kommission wurde durch den USA-Kongress im Geschäftsjahr 2001 autorisiert, und im Geschäftsjahr 2006 wiederautorisiert. Wie man formell bekannt, Bewertet die Kommission als die Kommission die Drohung in die Vereinigten Staaten vom Elektromagnetischen Puls (EMP) Angriff.

Die EMP USA-Kommission hat eine Gruppe von bemerkenswerten Wissenschaftlern und Technologen zusammengebracht, um mehrere Berichte zu kompilieren. 2008 hat die EMP Kommission den Kritischen Nationalen Infrastruktur-Bericht veröffentlicht. Dieser Bericht beschreibt in so viel Detail wie praktisch, die wahrscheinlichen Folgen eines Kern-EMP auf Zivilinfrastrukturen. Obwohl dieser Bericht spezifisch zu den Vereinigten Staaten geleitet wurde, kann der grösste Teil der Information offensichtlich zur Zivilinfrastruktur anderer industrialisierter Länder verallgemeinert werden.

Der 2008-Bericht war eine Fortsetzung zu einem mehr verallgemeinerten Bericht, der von der Kommission 2004 ausgegeben ist.

Im schriftlichen Zeugnis, das an den USA-Senat 2005 geliefert ist, hat ein EMP Kommissionsmitarbeiter berichtet:

:The EMP Kommission hat einen Weltüberblick über die militärische und wissenschaftliche Auslandsliteratur gesponsert, um die Kenntnisse, und vielleicht die Absichten, von Auslandsstaaten in Bezug auf den elektromagnetischen Puls (EMP) Angriff zu bewerten. Der Überblick hat gefunden, dass die Physik des EMP Phänomenes und das militärische Potenzial des EMP-Angriffs in der internationalen Gemeinschaft, wie widerspiegelt, in offiziellen und inoffiziellen Schriften und Behauptungen weit verstanden werden. Der Überblick über offene Quellen im Laufe des letzten Jahrzehnts findet, dass Kenntnisse über EMP und EMP-Angriff in mindestens Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Israel, Ägypten, Taiwan, Schweden, Kuba, Indien, Pakistan, dem Irak unter Saddam Hussein, dem Iran, Nordkorea, China und Russland gezeigt werden.

:...

Ausländische Analytiker besonders von:Many im Iran, Nordkorea, China und der Ansicht Russlands die Vereinigten Staaten als ein potenzieller Angreifer, der bereit sein würde, seinen kompletten Pomp von Waffen einschließlich Kernwaffen in einem ersten Schlag zu verwenden. Sie nehmen die Vereinigten Staaten wahr, weil Eventualität zu haben, plant, einen Kern-EMP-Angriff, und als bereit seiend zu machen, jene Pläne unter einer breiten Reihe von Verhältnissen durchzuführen.

:Russian und chinesische militärische Wissenschaftler in offenen Quellschriften beschreiben die Kernprinzipien von Kernwaffen entworfen spezifisch, um eine erhöhte-EMP Wirkung zu erzeugen, dass sie "Super-EMP" Waffen nennen. "Super-EMP" Waffen, gemäß diesen offenen Auslandsquellschriften, können sogar die besten geschützten amerikanischen militärischen und zivilen elektronischen Systeme zerstören.

Erläuterung von häufigen Irrtümern

In nicht technischen Schriften über Kern-EMP, sowohl im Druck als auch im Internet, werden einige häufige Irrtümer über EMP fast immer gefunden. Diese weit wiederholten falschen Auffassungen haben zu einem sehr beträchtlichen Betrag der Verwirrung über das Thema geführt. 2010 hat ein technischer Bericht, der für den Eiche-Kamm der US-Regierung Nationales Laboratorium sogar geschrieben ist, eine kurze Abteilung eingeschlossen, einige jener EMP Mythen richtend. Hier sind einige weitere Erläuterungen auf allgemeinen Speicherbereichen der Verwirrung, die bereits (mit Verweisungen) in den obengenannten Abteilungen dieses Artikels besprochen worden sind:

1. Die meisten Kernwaffeneffekten ändern sich außerordentlich abhängig von Höhe der Detonation. Das trifft besonders auf Kern-EMP zu. Der Text des normativen Verweises auf vom amerikanischen Verteidigungsministerium veröffentlichten Kernwaffeneffekten bespricht diese Beziehung umfassend in den ersten zwei Kapiteln, und stellt gegenseitig exklusive Definitionen für Ausdrücke wie "Luftplatzen" und "Höhenplatzen zur Verfügung." Wie erklärt, in obengenannten Abteilungen dieses Artikels werden Kerndetonationen an allen Höhen innerhalb des magnetischen Feldes der Erde einen elektromagnetischen Puls erzeugen; aber der Umfang des EMP und Gebiets, das durch den EMP betroffen wird, wird durch viele Faktoren stark betroffen, und ist auf die Höhe der Detonation besonders stark abhängig. (Sieh die Diskussion oben in der "Waffenhöhe" und "Den" Entfernungswaffenabteilungen.) Eine Kernexplosion im tiefen Raum und nicht in einem starken planetarischen magnetischen Feld würde beim Erzeugen von EMP unwirksam sein.
2. EMP ist nicht eine neue Art der Waffenwirkung. Wie festgesetzt, in der "Geschichts"-Abteilung oben ist Kern-EMP von einem Kernluftplatzen seit 1945 bekannt gewesen. Die einzigartigen Eigenschaften von Höhenkern-EMP sind seitdem mindestens 1962 bekannt gewesen. EMP ohne Atomwaffen ist seitdem mindestens 1951 bekannt gewesen. Elektromagnetischer Puls ist eine schnelle Nebenwirkung einer Kernexplosion, und fast alle Kern-EMP werden außerhalb der Waffe erzeugt. Alle Kernwaffen können EMP als eine Nebenwirkung erzeugen, aber die Wirkung kann durch das spezielle Waffendesign erhöht werden.
3. Der E3 Bestandteil von Kern-EMP, der veranlasste Ströme von geomagnetically in sehr langen elektrischen Leitern erzeugt, ist zum Gesamtenergie-Ertrag der Waffe grob proportional. Die anderen Bestandteile von Kern-EMP werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit vom Gesamtenergie-Ertrag der Waffe abhängig sein. Der E1 Bestandteil ist insbesondere proportional, um Gammastrahl-Produktion zu veranlassen; aber EMP Niveaus können stark betroffen werden, wenn mehr als ein Ausbruch von Gammastrahlung in Kürze Periode vorkommt. Große thermonukleare Waffen erzeugen große Energieerträge durch einen Mehrstufenprozess. Dieser Mehrstufenprozess wird innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Sekunde vollendet, aber man verlangt dennoch eine begrenzte Zeitdauer. Die erste Spaltungsreaktion ist gewöhnlich des relativ kleinen Ertrags, und die durch die erste Stufe erzeugte Gammastrahlung vorionisiert atmosphärische Moleküle in der Stratosphäre. Diese Vorionisation veranlasst die Gammastrahl-Emission von der energiereichen Endbühne der thermonuklearen Waffe (ein Bruchteil eine Sekunde später), beim Produzieren eines großen E1 Pulses relativ unwirksam zu sein. (Sieh die blaue Vorionisation im "Elektrischen Maximalfeld am Ground Zero" Graphen oben biegen.)
4. Es ist lange bekannt gewesen, dass es viele Weisen gibt, gegen Kern-EMP zu schützen (oder Reparaturen schnell zu beginnen, wo Schutz nicht praktisch ist); aber die EMP USA-Kommission hat beschlossen, dass solcher Schutz fast in der Zivilinfrastruktur der Vereinigten Staaten völlig abwesend ist, und dass sogar große Sektoren der USA-Wehrpflichten gegen EMP zum Niveau nicht mehr geschützt wurden, dass sie während des Kalten Kriegs waren. Die öffentlichen Behauptungen der Physiker und Ingenieure, die im EMP Feld arbeiten, neigen dazu, die Wichtigkeit davon zu betonen, elektronische Ausrüstung und elektrische Bestandteile widerstandsfähig gegen EMP zu machen - und entsprechende Ersatzteile verfügbar, und in der richtigen Position zu behalten, schnellen Reparaturen zu ermöglichen, gemacht zu werden. Die EMP USA-Kommission hat auf die Zivilinfrastrukturen anderer Nationen nicht geschaut.

Siehe auch

• Elektromagnetische Umgebung
• Elektromagnetische Hyperempfindlichkeit
• Elektromagnetischer Puls in der Fiktion und populären Kultur
• Elektromagnetische Waffe
• Elektromagnetismus
• Elektronischer Krieg
• Explosiv gepumpter Fluss-Kompressionsgenerator
• Das Gesetz von Faraday der Induktion
• Gammastrahl hat gesprengt
• Geomagnetic stürmen
• Hohe Macht-Mikrowelle
• Generator von Marx
• Operationsgoldfischglas
• Pulsierte Macht
• Seestern erster
• Das K-Projekt
• Ultrakurzpuls

Weiterführende Literatur

• Internationale Standardbuchnummer das 978-1-59-248389-1 21. Jahrhundert Ganzes Handbuch zum Elektromagnetischen Puls (EMP) Angriffsdrohungen, Bericht der Kommission, die Drohung in die Vereinigten Staaten vom Elektromagnetischen Zu bewerten... Höhenkernwaffe EMP Angriffe (CD-ROM)
• Internationale Standardbuchnummer 978-0-16-056127-6 Bedrohung, die durch den elektromagnetischen Puls (EMP) zu amerikanischen militärischen Systemen und Zivilinfrastruktur dargestellt ist: Das Hören vor dem Militärischen Forschungs- und Entwicklungsunterausschuss... die erste Sitzung, hörend hat am 16. Juli 1997 (Unbekannte Schwergängigkeit) gehalten
• Internationale Standardbuchnummer 978-0-471-01403-4 Elektromagnetische Pulsradiation und Schutztechniken
• Internationale Standardbuchnummer 978-0-16-080927-9 Bericht der Kommission, die Drohung in die Vereinigten Staaten vom Elektromagnetischen Puls (EMP) Angriff Zu bewerten

Links

• Geschäftseingeweihter: Messung der Drohung eines elektromagnetischen Pulsangriffs im amerikanischen
• GlobalSecurity.org - Elektromagnetischer Puls: Von der Verwirrung bis eine lenksame Lösung
• Elektromagnetischer Puls (EMP) und Gewitter-Schutz für Möglichkeiten - amerikanisches Armeekorps von Ingenieuren
• EMP Daten vom Seestern Kerntest, der von Richard Wakefield von LANL und Rezension von Beweisen gemessen ist, die zu den Effekten 1,300 km weg in den Hawaiiinseln, auch Rezension von russischen EMP Tests von 1962 gehören
• Lesen Sie Berichte von Congressional Research Service (CRS) bezüglich des HANFS
• MIL STD 188 125 1
• Elektromagnetische Pulsgefahren & Terrorismus
• Wie E-Bombe-Arbeit
• Kommission, um die Drohung in die Vereinigten Staaten vom elektromagnetischen Puls (EMP) Angriff zu bewerten
• NEMP und Kernkraftwerk