Электромагнитное оружие (ЭМО) представляет собой перспективный инструмент информационной борьбы, получивший свое развитие в 80-е годы и обеспечивающий высокую эффективность нарушения работоспособности информационных систем. Сам термин “информационная борьба” вошел в обиход с времен войны в зоне Персидского залива, при ведении которой было впервые применено ЭМО в ракетном варианте .
Оценка специалистами электромагнитного оружия как одного из наиболее эффективных средств ведения современной войны обусловлена высокой значимостью информационных потоков в основных сферах деятельности людей – управлении экономикой, производством, обороной страны. Нарушение функционирования информационной системы, обеспечивающей постоянный обмен управленческими решениями и включающей множество устройств сбора и обработки информации, вызовет тяжелые последствия. При ведении боевых операций объектами воздействия ЭМО становятся системы командования, управления, разведки и связи, и поражение этих средств приведет к дезинтеграции информационной системы, снижению эффективности или полному нарушению работы систем ПВО и ПРО. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОРУЖИЯ НА ОБЪЕКТЫ
Принцип действия ЭМО основан на кратковременном электромагнитном излучении большой мощности, способном вывести из строя радиоэлектронные устройства, составляющие основу любой информационной системы. Элементная база радиоэлектронных устройств весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Как известно, напряжения пробоя переходов невысоки и составляют от единиц до десятков вольт в зависимости от типа прибора. Так, даже у кремниевых сильноточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной прочностью к перегревам, напряжение пробоя находится в пределах от 15 до 65 В, а у арсенидгаллиевых приборов этот порог равен 10 В. ЗУ, составляющие существенную часть любого компьютера, имеют пороговые напряжения порядка 7 В. Типовые логические ИС на МОП-структурах – от 7 до 15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при напряжениях 3,3–5 В .
Помимо необратимых отказов импульсное электромагнитное воздействие может вызвать восстанавливаемые отказы, или парализацию радиоэлектронного устройства, когда из-за возникающих перегрузок оно на какой-то отрезок времени теряет чувствительность. Возможны также ложные срабатывания чувствительных элементов, что может привести, например, к детонации боеголовок ракет, бомб, артиллерийских снарядов и мин.
По спектральным характеристикам ЭМО можно разделить на два вида: низкочастотное, создающее электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, и высокочастотное, обеспечивающее излучение СВЧ-диапазона. Оба вида ЭМО имеют различия также в способах реализации и в какой-то мере в путях воздействия на радиоэлектронные устройства. Так, проникновение низкочастотного электромагнитного излучения к элементам устройств обусловлено, в основном, наводками на проводную инфраструктуру, включающую телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Пути же проникновения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона более обширны – они еще включают прямое проникновение в радиоэлектронную аппаратуру через антенную систему, поскольку СВЧ-спектр охватывает и рабочую частоту подавляемой аппаратуры. Имеющее место проникновение энергии через конструктивные отверстия и стыки зависит от их размеров и длины волны электромагнитного импульса – наиболее сильная связь возникает на резонансных частотах, когда геометрические размеры соизмеримы с длиной волны. На волнах, длиннее резонансной, связь резко уменьшается, поэтому воздействие низкочастотного ЭМО, зависящее от наводок через отверстия и стыки в корпусе аппаратуры, невелико. На частотах же выше резонансной спад связи происходит медленнее, но из-за множества типов колебаний в объеме аппаратуры возникают острые резонансы.
Если поток СВЧ-излучения достаточно интенсивен, то воздух в отверстиях и стыках ионизируется и становится хорошим проводником, экранирующим аппаратуру от проникновения электромагнитной энергии. Таким образом, увеличение падающей на объект энергии может привести к парадоксальному уменьшению энергии, воздействующей на аппаратуру, и, как следствие, к снижению эффективности ЭМО.
Электромагнитное оружие обладает также биологическим воздействием на животных и человека, в основном связанное с их нагревом. При этом страдают не только непосредственно нагреваемые органы, но и те, что напрямую не контактируют с электромагнитным излучением. В организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, изменения иммунологических и даже поведенческих реакций. Опасным считается подъем температуры тела на 1оС, и продолжение облучения в этом случае может привести к смертельному исходу.
Экстраполяция данных, полученных на животных, позволяет установить опасную для человека плотность мощности. При длительном облучении электромагнитной энергией с частотой до 10 ГГц и плотностью мощности от 10 до 50 мВТ/см2 могут возникнуть конвульсии, состояние повышенной возбудимости и произойти потеря сознания. Заметный нагрев тканей при воздействии одиночных импульсов такой же частоты происходит при плотности энергии около 100 Дж/см2. На частотах выше 10 ГГц допустимый порог нагрева снижается, поскольку вся энергия поглощается поверхностными тканями. Так, на частоте в десятки гигагерц и плотности энергии в импульсе всего 20 Дж/см2 наблюдается ожог кожи.
Возможны и другие последствия облучения. Так, может временно нарушиться нормальная разность потенциалов мембран клеток тканей. При воздействии одиночного СВЧ-импульса длительностью от 0,1 до 100 мс с плотностью энергии до 100 мДж/см2 меняется активность нервных клеток, возникают изменения в электроэнцефалограмме. Импульсы малой плотности (до 0,04 мДж/см2) вызывают слуховые галлюцинации, а при более высокой плотности энергии может быть парализован слух или даже повреждена ткань слуховых органов .

СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОРУЖИЯ
Сегодня основным техническим средством получения мощных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного ЭМО, является генератор с взрывным сжатием магнитного поля, который впервые был продемонстрирован еще в конце 50-х годов в лос-аламосской национальной лаборатории США . Позднее было разработано и испытано много модификаций такого генератора в США и СССР, развивавших электрическую энергию в десятки мегаджоулей в отрезки времени от десятков до сотен микросекунд. При этом уровень пиковой мощности достигал единиц и десятков тераватт, а производимый генератором ток в 10–1000 раз превышал ток, порождаемый разрядом молнии.
Основу коаксиального генератора с взрывным сжатием магнитного поля составляет цилиндрическая медная трубка с взрывчатым веществом, выполняющая функции ротора (рис.1а) . Статором генератора служит спираль из прочного (обычно медного) провода, окружающая роторную трубку. Во избежание преждевременного разрушения генератора поверх статорной обмотки устанавлен кожух из немагнитного материала, обычно из цемента или стекловолокна с эпоксидной смолой.
Первоначальное магнитное поле в генераторе, предшествующее взрыву, формируется стартовым током. При этом может быть использован любой внешний источник, способный обеспечить импульс электрического тока силой от единиц килоампер до мегаампер. Подрыв взрывчатого вещества происходит с помощью специального генератора в момент, когда ток в статорной обмотке достигает максимума. Образующийся при этом плоский однородный фронт взрывной волны распространяется вдоль взрывчатого вещества, деформируя структуру роторной трубки – превращая ее цилиндрическую форму в коническую (рис.1б). В момент расширения трубки до размеров статорной обмотки происходит короткое замыкание обмотки, приводящее к эффекту сжатия магнитного поля и возникновению мощного импульса тока порядка нескольких десятков мегаампер. Увеличение выходного тока по сравнению со стартовым зависит от конструкции генератора и может достигать нескольких десятков раз.
Реализация низкочастотного ЭМО в эффективном варианте требует антенн больших размеров. Для решения этой проблемы применяют катушки с намотанными на них кабелями определенной длины, выбрасываемые в момент взрыва электромагнитного устройства (бомбы), или осуществляют достаточно точную доставку боевого средства к цели. В последнем случае наводка электромагнитного импульса на радиоэлектронное устройство противника может произойти непосредственно за счет связи с этим устройством обмотки генератора и будет тем сильнее, чем ближе генератор к подавляемому объекту.
Другим типом источника низкочастотной магнитной энергии высокого уровня может явиться магнитодинамический генератор, приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатки. Работа данного генератора основана на возникновении тока в проводнике, движущемся в магнитном поле, только в качестве проводника используется плазма, состоящая из ионизированного взрывчатого вещества или газообразного топлива. Однако на сегодняшний день уровень разработки этого типа генератора ниже, чем генератора с взрывным сжатием магнитного поля, и потому пока он имеет меньшие перспективы применения в ЭМО.
При реализации высокочастотного ЭМО в качестве генератора мощного СВЧ-излучения могут использоваться такие электронные приборы, как известные широкополосные магнетроны и клистроны, а также гиротроны, генераторы с виртуальным катодом (виркаторы), лазеры на свободных электронах и плазменно-лучевые генераторы. Существующие на сегодня лабораторные источники СВЧ-излучения способны работать как в импульсном (длительностью 10 нс и более), так и в непрерывном режимах, и перекрывать диапазон от 500 МГц до десятков гигагерц при частоте повторения от единиц до тысяч импульсов в секунду. Максимальная генерируемая мощность достигает нескольких мегаватт в непрерывном режиме и нескольких гигаватт в импульсном. По данным бывшего руководителя разработок “несмертельного оружия” Джона Александера, специалистам лос-аламосской лаборатории удалось довести пиковую мощность микроволновых генераторов с взрывным сжатием магнитного поля уже до десятков тераватт .
Все типы СВЧ-генераторов имеют различные параметры. Так, плазменно-лучевые генераторы обладают широкой полосой, гиротроны работают в миллиметровом диапазоне волн с высоким КПД (десятки процентов), а виркаторы – в сантиметровом и имеют низкий КПД (единицы процентов). Наибольший интерес вызывают виркаторы, которые легче всех перестраиваются по частоте. Как видно из рис.2, конструкция виркатора с соосным виртуальным катодом представляет собой круглый волновод, переходящий в конус с диэлектрическим окном на торце. Катодом служит металлический цилиндрический стержень диаметром в несколько сантиметров, анодом – натянутая на обод металлическая сетка. При подаче на анод положительного потенциала порядка 105–106 В с катода, вследствие взрывной эмиссии, устремляется к аноду поток электронов и проходит через него в пространство за анодом, где тормозится собственным “кулоновским полем”. Затем он отражается обратно к аноду, образуя тем самым виртуальный катод на расстоянии от анода, равном примерно расстоянию от него до реального катода. Отраженные электроны проходят сквозь сетку анода и вновь тормозятся у поверхности реального катода. В результате формируется облако электронов, осциллирующее у анода в потенциальной яме между виртуальным и реальным катодами. Образованное на частоте колебаний электронного облака СВЧ-поле излучается в пространство через диэлектрическое окно.
Стартовые токи в виркаторах, при которых возникает генерация, составляют 1–10 кА. Виркаторы наиболее приемлемы для генерации импульсов наносекундной длительности в длинноволновой части сантиметрового диапазона. Экспериментально от них получены мощности от 170 кВт до 40 ГВт в сантиметровом и дециметровом диапазонах . Низкий КПД виркаторов объясняется многомодовым характером генерируемого электромагнитного поля и интерференцией между модами.
Преимущество высокочастотного ЭМО перед низкочастотным состоит в возможности фокусирования генерируемой энергии в направлении цели с помощью достаточно компактных антенных систем с механическим или электронным управлением. На рис.3 приведен один из возможных вариантов компоновки антенны типа конической спирали, способной работать на высоких уровнях мощности генератора-виркатора. Наличие круговой поляризации способствует увеличению поражающего действия ЭМО, правда, при этом возникают проблемы с обеспечением широкой полосы.
Представляет интерес американский демонстрационный образец генератора высокомощного СВЧ-излучения в диапазоне 0,5–1,0 ГГц MPS-II, использующий зеркальную антенну диаметром 3 м. Данная установка развивает импульсную мощность около 1 ГВт (265 кВх3,5 кА) и обладает большими возможностями ведения информационной войны. В руководстве по ее эксплуатации и техническому обслуживанию определена зона поражения – 800 м от устройства в секторе 24. Людям с электронными стимуляторами сердца доступ к установке запрещен. Указывается также, что излучение установки стирает кредитные карточки и записи на магнитных носителях .
При необходимости поражения сразу нескольких целей можно использовать фазированные антенные решетки, позволяющие формировать одновременно несколько лучей и быстро менять их положение. Примером может служить активная антенная решетка GEM2, разработанная по заказу фирмы Boeing южно-африканской фирмой PSI, которая состоит из 144 твердотельных излучателей импульсов длительностью менее 1 нс с суммарной мощностью 1 ГВт. Габариты данной антенной решетки позволяют устанавливать ее на самолете .
Однако при наращивании мощности с помощью фазированных антенных решеток следует увязывать допустимые уровни электромагнитного излучения с возможными электрическими пробоями в атмосфере. Ограниченная электрическая прочность воздуха устанавливает предел плотности потока СВЧ-излучения. Экспериментально установлено, что значение граничной плотности СВЧ-энергии меняется с частотой, длительностью импульса, давлением воздуха и плотностью свободных электронов, при которой начинается лавинный процесс пробоя. При наличии свободных электронов и нормальном атмосферном давлении пробой начинается при плотности СВЧ-мощности 105–106Вт/см2, если длительность импульса больше 1 нс.
При выборе рабочей частоты СВЧ-излучения учитываются также условия распространения электромагнитных волн в атмосфере. Известно, что при частоте 3 ГГц излучение ослабляется на расстоянии 10 км при умеренном дожде на 0,01 дБ, но на частоте 30 ГГц при тех же условиях ослабление уже возрастает до 10 дБ .

ТАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОРУЖИЯ
Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и мобильном вариантах. При стационарном варианте легче выполнить массогабаритные и энергетические требования к аппаратуре и упростить ее обслуживание. Но в этом случае необходимо обеспечивать высокую направленность электромагнитного излучения в сторону цели во избежание поражения собственных радиоэлектронных устройств, что возможно только благодаря применению остронаправленных антенных систем. При реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать относительно низкочастотного ЭМО, для которого мобильный вариант имеет ряд преимуществ. Прежде всего, легче решается проблема защиты собственных радиоэлектронных средств от воздействия ЭМО, поскольку боевое средство можно доставить непосредственно к месту расположения объекта воздействия и только там привести его в действие. И кроме того, отпадает необходимость в применении направленных антенных систем, а в ряде случаев вообще можно обойтись без антенн, ограничившись непосредственной электромагнитной связью между генератором ЭМО и электронными устройствами противника.
При реализации мобильного варианта ЭМО необходимо предусмотреть сбор соответствующей информации о целях, подлежащих электромагнитному воздействию, в связи с чем важная роль отводится средствам радиотехнической разведки. Поскольку подавляющее большинство интересующих целей излучают радиоволны, обладающие определенными характеристиками, средства разведки способны не только их идентифицировать, но и устанавливать их местоположение с достаточной точностью. Средствами доставки ЭМО в мобильном варианте могут служить самолеты, вертолеты, беспилотные летательные аппараты, различные ракеты, корабли, планирующие бомбы.
Эффективное средство доставки ЭМО к цели представляет планирующая бомба, которую можно запускать с самолета (вертолета) с расстояния, превышающего дальность действия системы ПВО противника, что минимизирует риск поражения самолета этой системой и риск повреждения собственных бортовых радиоэлектронных средств при взрыве бомбы. При этом автопилот планирующей бомбы можно запрограммировать таким образом, что профиль полета бомбы к цели и высота ее подрыва будут оптимальны. При использовании бомбы в качестве носителя ЭМО доля массы, приходящаяся на боеголовку, доходит до 85%. Подрыв бомбы может быть осуществлен с помощью радиолокационного высотомера, барометрического устройства или глобальной спутниковой навигационной системы (ГСНС). На рис. 4 представлен комплект бомб, а на рис.5 – профили их доставки к цели с использованием ГСНС .
Доставка ЭМО к цели возможна также с помощью специальных снарядов. Электромагнитный боеприпас среднего калибра (100–120 мм) при срабатывании формирует импульс излучения длительностью в несколько микросекунд со средней мощностью в десятки мегаватт и пиковой – в сотни раз больше. Излучение – изотропное, способное на расстоянии 6–10 м подорвать детонатор, а на расстоянии до 50 м – вывести из строя систему опознавания “свой-чужой”, блокировать пуск зенитной управляемой ракеты из переносного зенитно-ракетного комплекса, временно или окончательно вывести из строя неконтактные противотанковые магнитные мины .
При размещении ЭМО на крылатой ракете момент его срабатывания определяется датчиком навигационной системы, на противокорабельной ракете – радиолокационной головкой наведения, а на ракете “воздух-возудух” – непосредственно системой взрывателя. Использование ракеты в качестве носителя электромагнитной боеголовки неизбежно влечет ограничение массы ЭМО из-за необходимости размещения электрических аккумуляторов для приведения в действие генератора электромагнитного излучения. Отношение полной массы боеголовки к массе запускаемого оружия составляет примерно от 15 до 30% (для американской ракеты AGM/BGM-109 “Томагавк” – 28%).
Эффективность ЭМО была подтверждена в военной операции “Буря в пустыне”, где применялись преимущественно самолеты и ракеты и где основой военной стратегии было воздействие на электронные устройства сбора и обработки информации, целеуказания и элементы связи с целью парализации и дезинформации системы ПВО .

Литература
1. Carlo Kopp. The E-bomb – а Weapon of Electronical Mass Destruction. – Information Warfare: Thunder’s Month Press, New York, 1996.
2. Прищепенко А. Электронный бой кораблей – бой будущего. – Морской сборник, 1993, №7.
3. Elmar Berwanger. Information Warfare – The Key to Success or Failure, not only on the Future Battlefield. – Battlefield Systems International 98 Conference Proceeding, v.1.
4. Clayborne D., Teylor and Nicolas H. Younan. Effects from High Power Microwave Illumination. – Microwave Journal, 1992, v.35, №6.
5. Антипин В., Годовицин В. и др. Влияние мощных импульсных микроволновых помех на полупроводниковые приборы и интегральные микросхемы. – Зарубежная радиоэлектроника, 1995, №1.
6. Florid H.K. The Future Battlefield – a Blast of Gigawatts. – IEEE Spectrum, 1988, v.25, №3.
7. Панов В., Саркисьян А. Некоторые аспекты проблемы создания СВЧ-средств функционального поражения. – Зарубежная радиоэлектроника, 1995, №10–12.
8. Winn Schwartau. More about HERF than some? – Information Warfare: Thunder’s month press, New York, 1996.
9. David A. Fulghum. Microwave Weapons Await a Future War. – Aviation Week and Space Technology, June 7, 1999.
10. Кардо-Сысоев А. Сверхширокополосная электродинамика.– Импульсные системы. – Санкт-Петербург, 1997.
11. Прищепенко А. Электромагнитное оружие в бою будущего. – Морской сборник, 1995, №3.

Другие типы электромагнитного оружия.

Помимо магнитных ускорителей масс, существует множество других типов оружия, использующих для своего функционирования электромагнитную энергию. Рассмотрим наиболее известные и распространенные их типы.

Электромагнитные ускорители масс .

Помимо “гаусс ганов”, существует ещё как минимум 2 типа ускорителей масс – индукционные ускорители масс (катушка Томпсона) и рельсовые ускорители масс, так же известные как “рэйл ганы” (от англ. “Rail gun” – рельсовая пушка).

В основу функционирования индукционного ускорителя масс положен принцип электромагнитной индукции. В плоской обмотке создается быстро нарастающий электрический ток, который вызывает в пространстве вокруг переменное магнитное поле. В обмотку вставлен ферритовый сердечник, на свободный конец которого надето кольцо из проводящего материала. Под действием переменного магнитного потока, пронизывающего кольцо в нём возникает электрический ток, создающий магнитное поле противоположной направленности относительно поля обмотки. Своим полем кольцо начинает отталкиваться от поля обмотки и ускоряется, слетая со свободного конца ферритового стержня. Чем короче и сильнее импульс тока в обмотке, тем мощнее вылетает кольцо.

Иначе функционирует рельсовый ускоритель масс. В нем проводящий снаряд движется между двух рельс - электродов (откуда и получил свое название - рельсотрон), по которым подается ток. Источник тока подключается к рельсам у их основания, поэтому ток течет как бы в догонку снаряду и магнитное поле, создаваемое вокруг проводников с током, полностью сосредоточенно за проводящим снарядом. В данном случае снаряд является проводником с током, помещённым в перпендикулярное магнитное поле, созданное рельсами. На снаряд по всем законам физики действует сила Лоренца, направленная в сторону противоположную месту подключения рельс и ускоряющая снаряд. С изготовлением рельсотрона связан ряд серьезных проблем - импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испарится (ведь через него протекает огромный ток!), но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивность. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверх больших скоростей. На практике рельсы изготавливают из безкислородной меди покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки, в качестве источника питания - батарею высоковольтных конденсаторов, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки.

Помимо ускорителей масс к электромагнитному оружия относятся источники мощного электромагнитного излучения, такие как лазеры и магнетроны.

Лазер известен всем. Состоит из рабочего тела, в котором при выстреле создается инверсная населенность квантовых уровней электронами, резонатора для увеличения пробега фотонов внутри рабочего тела и генератора, который эту самую инверсную населённость будет создавать. В принципе, инверсную населённость можно создать в любом веществе и в наше время проще сказать, из чего НЕ делают лазеры. Лазеры могут классифицироваться по рабочему телу: рубиновые, СО2, аргоновые, гелий-неоновые, твердотельные (GaAs), спиртовые, и т.д., по режиму работы: импульсные, непрерывные, псевдонепрерывные, могут классифицироваться по количеству используемых квантовых уровней: 3х уровневый, 4х уровневый, 5и уровневые. Так же лазеры классифицируют по частоте генерируемого излучения - микроволновые, инфракрасные, зеленые, ультрафиолетовые, рентгеновские, и т.д. КПД лазера обычно не превышает 0,5%, однако сейчас ситуация изменилась – полупроводниковые лазеры (твердотельные лазеры на основе GaAs) имеют КПД свыше 30% и в наши дни могут обладать мощностью выходного излучения аж до 100(!) Вт, т.е. сравнимую с мощными "классическими" рубиновыми или СО2 лазерами. Кроме того, существуют газодинамические лазеры, менее всего похожие на другие типы лазеров. Их отличие в том, что они способны производить непрерывный луч огромной мощности, что позволяет использовать их для военных целей. В сущности, газодинамический лазер представляет собой реактивный двигатель, перпендикулярно газовому потоку в котором стоит резонатор. Раскаленный газ, выходящий из сопла, находится в состоянии инверсной населённости. Стоит добавить к нему резонатор – и многомеговаттный поток фотонов полетит в пространство.

Микроволновые пушки - основным функциональным узлом является магнетрон - мощный источник микроволнового излучения. Недостатком микроволновых пушок является их чрезмерная даже по сравнению с лазерами опасность применения - микроволновое излучение хорошо отражается от препятствий и в случае стрельбы в закрытом помещении облучению подвергнется буквально все внутри! Кроме того, мощное микроволновое излучение смертельно для любой электроники, что так же надо учитывать.

А почему, собственно, именно "гаусс ган", а не дискометы Томпсона, рельсотроны или лучевое оружие?

Дело в том, что из всех типов электромагнитного оружия он наиболее прост в изготовлении именно гаусс ган. Кроме того, он имеет довольно высокий по сравнению с другими электромагнитными стрелялками КПД и может работать на низких напряжениях.

На следующей по сложности ступени стоят индукционные ускорители – дискометы (или трансформаторы) Томпсона. Для их работы требуются несколько более высокие напряжения, нежели для обычной гауссовки, затем, пожалуй, по сложности стоят лазеры и микроволновки, и на самом последнем месте стоит рельсотрон, для которого требуются дорогие конструкционные материалы, безупречный расчет и точность изготовления, дорогой и мощный источник энергии (батарея высоковольтных конденсаторов) и ещё много всего дорогого.

Кроме того, гаусс ган, несмотря на свою простоту, обладает неимоверно большим простором для конструкторских решений и инженерных изысканий - так что это направление довольно интересное и перспективное.

Используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором - используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника или приводящих к небоеспособности живой силы противника.; относится к категории оружия нелетального действия.

Французская кораблестроительная компания «DCNS » разрабатывает программу «Advansea » в ходе которой планируется создать к 2025 году полностью электрифицированный боевой надводный корабль с лазерным и электромагнитным вооружением.

Виды электромагнитного оружия

Поражение ЭМИ-оружием ракет и высокоточных боеприпасов

противорадиолокационные ракеты с собственными радарами поиска РЛС;
ПТРК 2-го поколения с управлением по не экранированному проводу (TOW или Фагот);
ракеты с собственными активными радарами поиска бронетехники (Brimstone , JAGM, AGM-114L Longbow Hellfire);
ракеты с управлением по радиоканалу (TOW Aero, Хризантема);
высокоточные бомбы с простыми приёмниками GPS-навигации;
планирущие боеприпасы с собственными радарами (SADARM) .

Использование электромагнитного импульса против электроники ракеты за её металлическим корпусом неэффективно. Воздействие возможно по большей части на головку самонаведения, которое может быть велико в основном для ракет с собственным радаром в её качестве.

Электромагнитное оружие применяется для поражения ракет в комплексе активной защиты «Афганит » из танковой платформы Армата и боевом ЭМИ-генераторе Ранец-Е.

Поражение ЭМИ-оружием средств ведения партизанских войн

ЭМИ эффективны против средств ведения партизанских войн, так как бытовая электроника не имеет защиты от ЭМИ.

Наиболее типичные объекты поражения ЭМИ:

радиомины и мины с электронными взрывателями, включая традиционные любительские радиоустройства для террористических и диверсионных акций;
незащищённые от ЭМИ портативные устройства радиосвязи пехоты;
бытовые радиостанции, сотовые телефоны, планшеты, ноутбуки, электронные охотничьи прицелы и тому подобные электронные бытовые приборы.

Защита от ЭМИ оружия

Существует много эффективных средств защиты радаров и электроники от ЭМИ-оружия.

Меры применяются трех категорий:

блокирование входа части энергии электромагнитного импульса
подавление индукционных токов внутри электрических схем быстрым их размыканием
использование электронных устройств нечувствительных к ЭМИ

Средства сброса части или всех энергии ЭМИ на входе в устройство

Как средства защиты от ЭМИ на АФАР радары накладывают «клетки Фарадея » отсекающей ЭМИ за пределами их частот. Для внутренней электроники применяются просто железные экраны.

Кроме этого может быть использован разрядник, как средство сброса энергии сразу за антенной.

Средства размыкания цепей при возникновении сильных индукционных токов

Для размыкания цепей внутренней электроники при возникновении сильных индукционных токов от ЭМИ используют

стабилитроны - полупроводниковые диоды рассчитанные на работу в режиме пробоя с резким повышением сопротивления;

Во всех знатных компьютерных играх финальным, самым мощным оружием в игре является знаменитый Gauss gun. Он изображается, как некая смесь из электроники, электрики и механики. В ней много катушек и стреляет она маленькими стальными шариками, пульками или стержнями. Так она выглядит в Fallout или в Syndicate, если кто помнит. А как она выглядит в реальной жизни и есть ли у словосочетания Gauss gun хоть малейшие основания претендовать на нее?

Винтовка Гаусса - предполагаемое оружие. Оно способно стрелять ферромагнитными снарядами (читай железными). Вместо давления пороховых газов для ускорения пули используется магнитное поле. Принцип работы достаточно примитивен: вдоль канала ствола находятся несколько электромагнитных катушек. Механическим способом первая пулька попадает из магазина в канал ствола. Включается первая катушка и подтягивает снаряд. Когда пуля достигает середины катушки, она выключается и включается следующая. Каскад из нескольких таких катушек способен разогнать пулю, теоретически, до произвольных скоростей.

Простая подноготная фантастической технологии.

Схема привлекательна для конструкторов благодаря сразу нескольким особенностям. Первое - нагрев практически отсутствует, следовательно скорострельность такого оружия может быть предельно высокой. Нет ни высоких давлений, ни температур. Второе - отсутствуют гильзы, а значит казенная часть оружия существенно упрощается. Третье - ускорение пули не зависит от диаметра, что дает возможность стрелять узкими, тонкими пулями со значительной пробивной способностью. Для работы этого оружия достаточно электрического тока. Сама схема проста и почти не содержит движущихся частей.

Какие же у Гаусс-пушки недостатки? Да в сущности немного, всего один: она не работает. Пока не удалось создать достаточно компактной и достаточно легкой модели, которая бы стреляла приемлемыми снарядами с приемлемой скоростью. Мелкие особенности делают ее практически неприемлемой для использования в оружейном деле и скорее всего она так и останется игрушкой.

Что не мешает создавать прототипы, очень напоминающие реальное оружие. Небольшое инженерное бюро Delta V Engineering создало прототип полностью автоматической винтовки Гаусса, с пятнадцатизарядным магазином. Она выглядит весьма впечатляюще и даже работает, исправно кроша банки и бутылки со скоростью 7,7 выстрелов в секунду. Вес винтовки Гаусса, гордо названной CG-42 без веса боезапаса - 4,17Кг. Пуля имеет калибр 6,5×50мм.Вот ее демонстрация:

К сожалению, никаких вариантов преодолеть главный недостаток - низкую начальную скорость пули - нет. У этой впечатляющей и фантастической винтовки она составляет всего 43 метра в секунду . Этого вполне достаточно для войны с банками и старыми компьютерами, но даже для сражения с армией кошек уже маловато. Для сравнения - начальная скорость пули, выпущенной из «трехлинейки» в двадцать+ раз больше.

Когда говорят об электромагнитном оружии, чаще всего имеют в виду выведение из строя электрического и электронного оборудования наведением на него электромагнитных импульсов (ЭМИ). Действительно, возникающие в результате мощного импульса в цепях электроники токи и напряжение, приводят к её выходу из строя. И чем больше его мощность, тем на большем расстоянии приходят в негодность любые «признаки цивилизации».

Одним из самых мощных источников ЭМИ является ядерное оружие. Например, американское ядерное испытание в Тихом океане в 1958 году вызвало на Гавайских островах нарушение радио- и телевещания и перебои с освещением, а в Австралии -- нарушение радионавигации на 18 часов. В 1962 году, когда на высоте 400 км. американцы взорвали 1,9 Мт заряд - «скончались» 9 спутников, надолго пропала радиосвязь на обширном участке Тихого океана. Поэтому электромагнитный импульс - один из поражающих факторов ядерного оружия.

Но ядерное оружие применимо только в глобальном конфликте, а возможности ЭМИ очень полезны в более прикладном военном деле. Поэтому неядерные средства поражения ЭМИ начали проектироваться почти сразу вслед за ядерным оружием. Конечно, генераторы ЭМИ существуют давно. Но создать достаточно мощный (а значит, «дальнобойный») генератор не так-то просто технически. Ведь, по сути, это прибор, преобразующий электрическую или другую энергию в электромагнитное излучение высокой мощности. И если у ядерного боеприпаса нет проблем с первичной энергетикой, то в случае использования электричества вместе с источниками питания (напряжения) это будет скорее сооружение, чем оружие. В отличие от ядерного заряда, доставить его «в нужное время, в нужное место» более проблематично.

И вот в начале 90-х стали появляться сообщения о неядерных «электромагнитных бомбах» (E-Bomb). Как всегда, источником стала западная пресса, а поводом - операция американцев против Ирака 1991 года. «Новое секретное супероружие», действительно, применялось для подавления и вывода из строя иракских систем ПВО и связи.

Однако у нас подобное оружие предлагал ещё в 1950-х годах академик Андрей Сахаров (ещё до того, как стал «миротворцем»). Кстати, на вершине творческой деятельности (которая приходится не на период диссидентства, как многие думают) у него была масса оригинальных идей. Например, в годы войны он был одним из создателей оригинального и надёжного прибора для контроля бронебойных сердечников на патронном заводе. А в начале 50-х он предлагал «смыть» восточное побережье США волной гигантского цунами, которую можно инициировать серией мощных морских ядерных взрывов на значительном удалении от берегов. Правда, командование ВМФ, увидев «ядерную торпеду», изготовленную для этой цели, наотрез отказалось принимать её на вооружение из соображений гуманизма -- да ещё и наорало на учёного многопалубным фотским матом. По сравнению с этой идеей электромагнитная бомба -- действительно «гуманное оружие».

В предложенном Сахаровым неядерном боеприпасе мощный ЭМИ образовывался в результате сжатия магнитного поля соленоида взрывом обычного взрывчатого вещества. Благодаря высокой плотности химической энергии во взрывчатом веществе это избавляло от необходимости использовать источник электрической энергии для преобразования в ЭМИ. К тому же таким способом можно было получить мощный ЭМИ. Правда, это же делало прибор одноразовым, поскольку он разрушался инициирующим взрывом. У нас этот тип устройств стал называться взрывомагнитным генератором (ВМГ). Собственно, до этой же идеи додумались американцы с британцами в конце 70-х годов, в результате чего и появились боеприпасы, испытанные в боевой обстановке в 1991 году.

Так что ничего «нового» и «суперсекретного» в этом виде техники нет. У нас (а Советский Союз занимал ведущие позиции в области физических исследований) подобные устройства находили применение в сугубо мирных научных и технологических областях -- таких, как транспортировка энергии, ускорение заряженных частиц, нагрев плазмы, накачка лазеров, радиолокация высокого разрешения, модификация материалов и т. д. Конечно, велись исследования и в направлении военного применения. Изначально ВМГ использовались в ядерных боеприпасах для систем нейтронного подрыва. Но были и идеи использования «генератора Сахарова» как самостоятельного оружия.

Но прежде чем говорить о применении ЭМИ-оружия следует сказать, что Советская Армия готовилась воевать в условиях применения ядерного оружия. То есть в условиях действующего на технику поражающего фактора ЭМИ. Поэтому вся военная техника разрабатывалась с учётом защиты от этого поражающего фактора. Способы различны --начиная от простейшего экранирования и заземления металлических корпусов аппаратуры и заканчивая применением специальных предохранительных устройств, разрядников и устойчивой к ЭМИ архитектурой аппаратуры. Так что говорить, будто от этого «чудо-оружия» нет защиты, тоже не стоит. Да и радиус действия у ЭМИ-боеприпасов не такой большой, как в американской прессе -- излучение распространяется во всех направлениях от заряда, и плотность его мощности убывает пропорционально квадрату расстояния. Соответственно, убывает и воздействие. Конечно, вблизи точки подрыва защитить технику сложно. Но говорить об эффективном воздействии на километры не приходится - для достаточно мощных боеприпасов это будут десятки метров (что, правда, больше зоны поражения фугасных боеприпасов аналогичного размера). Здесь достоинство такого оружия - оно не требует точечного попадания - обращается в недостаток.

Со времён «генератора Сахарова» подобные устройства постоянно совершенствовались. Занимались их разработкой множество организаций: Институт высоких температур АН СССР, ЦНИИХМ, МВТУ, ВНИИЭФ и много других. Устройства стали достаточно компактны, чтобы стать боевыми частями средств поражения (от тактических ракет и артиллерийских снарядов до диверсионных средств). Улучшались их характеристики. Кроме взрывчатки, в качестве источника первичной энергии стали использовать ракетное топливо. ВМГ стали применяться как один из каскадов для накачки генераторов СВЧ-диапазона. Несмотря на ограниченные возможности по поражению целей, эти средства занимают промежуточное положение между средствами огневого поражения и средствами радиоэлектронного подавления (которые, по сути, тоже являются электромагнитным оружием).

О конкретных образцах известно мало. Например, Александр Борисович Прищепенко описывает успешные опыты по срыву атаки противокорабельных ракет П-15 с помощью подрыва компактных ВМГ на дистанциях до 30 метров от ракеты. Это уже, скорее, средство ЭМИ-защиты. Он же описывает «ослепление» магнитных взрывателей противотанковых мин, которые, находясь на дистанции до 50 метров от места подрыва ВМГ, на значительное время переставали срабатывать.

В качестве ЭМИ-боеприпаса испытывались не то что «бомбы» -- реактивные гранатыдля ослепления комплексов активной защиты (КАЗ) танков! В противотанковом гранатомёте РПГ-30 - два ствола: один основной, другой малого диаметра. 42-миллиметровая ракета «Атропус», оснащённая электромагнитной боевой частью, выстреливается в направлении танка чуть ранее кумулятивной гранаты. Ослепив КАЗ, она позволяет последней спокойно полететь мимо «задумавшейся» защиты.

Немного отвлекаясь, скажу, что это довольно актуальное направление. Придумали КАЗ мы («Дрозд» ставился ещё на Т-55АД). В дальнейшем появились «Арена» и украинский «Заслон». Сканируя окружающее машину пространство (обычно в миллиметровом диапазоне), они отстреливают в направлении подлетающих противотанковых гранат, ракет и даже снарядов небольшие поражающие элементы, способные изменить их траекторию или привести к преждевременной детонации. С оглядкой на наши разработки, на Западе, в Израиле и Юго-восточной Азии тоже стали появляться такие комплексы: «Trophy», «Iron Fist», «EFA», «KAPS», «LEDS-150», «AMAP ADS», «CICS», «SLID» и другие. Сейчас они получают широчайшее распространение и начинают штатно устанавливаться не только на танки, но даже на лёгкие бронемашины. Противодействие им становится неотъемлемой частью борьбы с бронетехникой и защищёнными объектами. А компактные электромагнитные средства подходят для этой цели как нельзя лучше.

Но вернёмся к электромагнитному оружию. Кроме взрывомагнитных устройств, существуют излучатели ЭМИ направленного и всенаправленного действия, использующие в качестве излучающей части различные антенные устройства. Это уже не одноразовые устройства. Их можно применять на значительном расстоянии. Они делятся на стационарные, мобильные и компактные переносные. Мощные стационарныеизлучатели ЭМИ большой энергии, требуют строительства специальных сооружений, высоковольтных генераторных установок, антенных устройств больших размеров. Но и возможности их весьма существенны. Передвижные излучатели сверхкоротких ЭМИ с максимальной частотой повторения до 1 кГц, можно размещать в автофургонах или автоприцепах. Они также имеют значительную дальность действия и достаточную для своих задач мощность. Переносные устройства чаще всего используются для различных задач обеспечения безопасности, вывода из строя средств связи, разведки и взрывных устройств на небольших расстояниях.

О возможностях отечественных мобильных установок можно судить по представленному на выставке вооружений ЛИМА-2001 в Малайзии экспортному варианту комплекса «Ранец-E» . Он выполнен на шасси МАЗ-543, имеет массу около 5 тонн, обеспечивает гарантированное поражение электроники наземной цели, летательного аппарата или управляемого боеприпаса на дальностях до 14 километров и нарушения в её работе на расстоянии до 40 км.

Из несекретных разработок известны также изделия МНИРТИ -- «Снайпер-М» «И-140/64» и «Гигаватт», выполненные на базе автомобильных прицепов. Они, в частности, используются для отработки средств защиты радиотехнических и цифровых систем военного, специального и гражданского назначения от поражения ЭМИ.

Ещё немного следует сказать о средствах радиоэлектронного противодействия. Тем более, что они тоже относятся к радиочастотному электромагнитному оружию. Это чтобы не создалось впечатления, что мы как-то не способны бороться с высокоточным оружием и «всемогущими беспилотниками и боевыми роботами». Все эти модные и дорогостоящие штуки имеют весьма уязвимое место - электронику. Даже относительно простые средства способны надёжно блокировать сигналы GPS и радиовзрыватели, без которых эти системы не обходятся.

ВНИИ «Градиент» серийно производит станция помех радиовзрывателям снарядов и ракет СПР-2 «Ртуть-Б», выполненные на базе БТР и штатно состоящие на вооружении. Аналогичные устройства производит Минское «КБ РАДАР». А поскольку радиовзрывателями сейчас оснащены до 80% западных снарядов полевой артиллерии, мин и неуправляемых реактивных снарядов и почти все высокоточные боеприпасы, -- эти достаточно простые средства позволяют защитить от поражения войска в т. ч. непосредственно в зоне контакта с противником.

Концерн «Созвездие» производит серию малогабаритных (носимых, возимых, автономных) передатчиков помех серии РП-377 . С их помощью можно глушить сигналы GPS , а в автономном варианте, укомплектованном источниками питания, ещё и расставив передатчики на некоторой площади, ограниченной только количеством передатчиков.

Сейчас готовится экспортный вариант более мощной системы подавления GPS и каналов управления оружием. Она уже является системой объектовой и площадной защиты от высокоточных средств поражения. Построена она по модульному принципу, который позволяет варьировать площади и объекты защиты. Когда её покажут, каждый уважающий себя бедуин сможет защитить своё поселение от «высокоточных методов демократизации».

Ну и возвращаясь к новым физическим принципам оружия, нельзя не вспомнить разработки НИИРП (ныне подразделение концерна ПВО «Алмаз-Антей») и Физико-технического института им. Иоффе. Исследуя воздействие мощного СВЧ-излучения с земли на воздушные объекты (цели), специалисты этих учреждений неожиданно получили локальные плазменные образования, которые получались на пересечении потоков излучения от нескольких источников. При контакте с этими образованиями воздушные цели претерпевали огромные динамические перегрузки и разрушались. Согласованная работа источников СВЧ-излучения, позволяла быстро менять точку фокусировки, то есть производить перенацеливание с огромной скоростью или сопровождать объекты практически любых аэродинамических характеристик. Опыты показали, что воздействие эффективно даже по боевым блокам МБР. По сути, это уже даже не СВЧ-оружие, а боевые плазмоиды.

К сожалению, когда в 1993 году коллектив авторов представил проект системы ПВО/ПРО основанной на этих принципах на рассмотрение государства, Борис Ельцин сразу предложил совместную разработку американскому президенту. И хотя сотрудничество по проекту (слава Богу!) не состоялось, возможно, именно это подтолкнуло американцев к созданию на Аляске комплекса HAARP (High freguencu Active Auroral Research Program). Проводимые на нём с 1997 года исследования, декларативно носят сугубо мирный характер. Однако никакой гражданской логики в исследованиях воздействия СВЧ излучения на ионосферу Земли и воздушные объекты, лично я не усматриваю. Остаётся только надеяться на традиционную для американцев провальную историю масштабных проектов.

Ну а нам следует порадоваться, что к традиционно сильным позициям в области фундаментальных исследований, прибавилась заинтересованность государства в оружии на новых физических принципах. Программы по нему сейчас носят приоритетный характер.

Только Россия имеет на вооружении электромагнитные боеприпасы September 29th, 2017

Предприятиями российского оборонно-промышленного комплекса создана мощная электромагнитная ракета "Алабуга", имеющая боевой блок с генератором электромагнитного поля высокой мощности. Сообщалось, что она способна одним ударом накрыть территорию 3,5 километров и вывести из строя всю электронику, превратив ее в "груду металлолома".

Михеев разъяснил, что "Алабуга" не является конкретным оружием: под этим шифром в 2011-2012 годах завершился целый комплекс научных исследований, в ходе которых были определены основные направления развития радиоэлектронного оружия будущего.

"Была проведена очень серьёзная теоретическая оценка и практическая работа на лабораторных макетах и специализированных полигонах, в ходе которой определена номенклатура радиоэлектронного оружия и степень его воздействия на технику", - рассказал Михеев.

Это воздействие может быть разным по интенсивности: "Начиная с обычного помехового влияния с временным выводом систем вооружения и военной техники противника из строя вплоть до её полного радиоэлектронного поражения, приводящего к энергетическому, деструктивному повреждению основных электронных элементов, плат, блоков и систем".

После окончания этой работы все данные о её результатах были закрыты, а сама тема СВЧ-оружия попала в разряд критических технологий с наивысшим грифом секретности, подчеркнул Михеев.
"Сегодня мы можем только сказать, что все эти наработки переведены в плоскость конкретных опытно-конструкторских работ по созданию электромагнитного оружия: снарядов, бомб, ракет, несущих на себе специальный взрывомагнитный генератор, в котором за счёт энергии взрыва создаётся так называемый СВЧ-электромагнитный импульс, выводящий из строя на определённом расстоянии всю технику противника", - отметил собеседник.

Подобные разработки ведут все ведущие мировые державы – в частности, США и Китай, заключил представитель КРЭТ.

Россия на сегодняшний день является единственной в мире страной, на вооружении которой стоят боеприпасы, оснащенные электромагнитными генераторами, заявил главный редактор журнала "Арсенал Отечества", член экспертного совета коллегии ВПК Виктор Мураховский.
Так он прокомментировал слова советника первого заместителя гендиректора концерна "Радиоэлектронные технологии" Владимира Михеева, заявившего, что в России создаются радиоэлектронные боеприпасы, способные вывести технику противника из строя за счет мощного СВЧ-импульса.

"Такие штатные боеприпасы у нас есть – например, такие генераторы есть в боевых частях зенитных ракет, также существуют выстрелы для ручных противотанковых гранатометов, оснащенные такими генераторами. По этому направлению мы находимся на передовых позициях в мире, аналогичных боеприпасов, насколько я знаю, пока на снабжении иностранных армий нет. В США и Китае такая техника сейчас находятся лишь на стадии испытаний", - цитирует В. Мураховского РИА Новости.

Эксперт отметил, что сегодня российская "оборонка" работает над увеличением эффективности таких боеприпасов, а также усилением электромагнитного импульса за счёт новых материалов и новых конструктивных схем. При этом Мураховский подчеркнул, что называть такое оружие "электромагнитными бомбами" не совсем корректно, поскольку на сегодняшний день на вооружении российской армии стоят только зенитные ракеты и гранатометные выстрелы, оснащенные такими генераторами.

Говоря о радиоэлектронном оружии будущего, разрабатываемом сегодня в России, собеседник привел в пример проект "СВЧ-пушки", находящийся сегодня на стадии научно-исследовательских работ.

"На стадии НИР есть новое изделие на гусеничном шасси, которое генерирует излучение, способное на большом расстоянии вывести из строя беспилотник. Это именно то, что в просторечии сейчас называют "СВЧ-пушкой", - рассказал Мураховский.

Впервые мир увидел реально действующий прототип электромагнитного оружия на выставке вооружений ЛИМА-2001 в Малайзии. Там был представлен экспортный вариант отечественного комплекса «Ранец-E». Он выполнен на шасси МАЗ-543, имеет массу около 5 тонн, обеспечивает гарантированное поражение электроники наземной цели, летательного аппарата или управляемого боеприпаса на дальностях до 14 километров и нарушения в её работе на расстоянии до 40 км. Несмотря на то, что первенец произвел настоящий фурор в мировых СМИ, спецалисты отметили ряд его недостатков. Во-первых, размер эффективно поражаемой цели не превышает 30 метров в диаметре, а во-вторых, оружие одноразовое - перезарядка занимает более 20 минут, за которые чудо-пушку уже раз 15 подстрелят с воздуха, а работать по целям она может только на открытой местности, без малейших визуальных преград. Наверное, именно по этим причинам американцы и отказались от создания подобного ЭМИ-оружия направленного действия, сконцентрировавшись на лазерных технологиях. Наши оружейники решили испытать судьбу и попытаться «довести до ума» технологию направленного ЭМИ-излучения.

По активному импульсному излучению получается подобие ядерного взрыва, только без радиоактивной компоненты. Полевые испытания показали высокую эффективность блока – не только радиоэлектронная, но и обычная электронная аппаратура проводной архитектуры, выходит из строя в радиусе 3,5 км. Т.е. не только выводит из штатной эксплуатации главные гарнитуры связи, ослепляя и оглушая противника, но и фактически оставляет целое подразделение без каких-либо локальных электронных систем управления, в том числе вооружением. Преимущества такого «нелетального» поражения очевидны – противнику останется только сдаться, а технику можно получить в качестве трофея. Проблема лишь в эффективных средствах доставки этого заряда – он обладает сравнительно большой массой и ракета должна быть достаточно большой, и, как следствие, весьма уязвимой для поражения средств ПВО/ПРО», - объяснил эксперт.

Интересны разработки НИИРП (ныне подразделение концерна ПВО «Алмаз-Антей») и Физико-технического института им. Иоффе. Исследуя воздействие мощного СВЧ-излучения с земли на воздушные объекты (цели), специалисты этих учреждений неожиданно получили локальные плазменные образования, которые получались на пересечении потоков излучения от нескольких источников. При контакте с этими образованиями воздушные цели претерпевали огромные динамические перегрузки и разрушались. Согласованная работа источников СВЧ-излучения, позволяла быстро менять точку фокусировки, то есть производить перенацеливание с огромной скоростью или сопровождать объекты практически любых аэродинамических характеристик. Опыты показали, что воздействие эффективно даже по боевым блокам МБР. По сути, это уже даже не СВЧ-оружие, а боевые плазмоиды. К сожалению, когда в 1993 году коллектив авторов представил проект системы ПВО/ПРО, основанной на этих принципах, на рассмотрение государства, Борис Ельцин сразу предложил совместную разработку американскому президенту. И хотя сотрудничество по проекту не состоялось, возможно, именно это подтолкнуло американцев к созданию на Аляске комплекса HAARP (High freguencu Active Auroral Research Program) - научно-исследовательский проект по изучению ионосферы и полярных сияний. Отметим, что тот мирный проект почему-то имеет финансирование агентства DARPA Пентагона.

Справка:
Элементная база РЭС весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, и поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Низкочастотное ЭМО создает электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, высокочастотное ЭМО воздействует излучением СВЧ-диапазона – как импульсным, так и непрерывным. Низкочастотное ЭМО воздействует на объект через наводки на проводную инфраструктуру, включая телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Высокочастотное ЭМО напрямую проникает в радиоэлектронную аппаратуру объекта через его антенную систему. Помимо воздействия на РЭС противника, высокочастотное ЭМО может также влиять на кожные покровы и внутренние органы человека. При этом в результате их нагрева в организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, трансформация иммунологических и поведенческих реакций.

Главным техническим средством получения мощных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного ЭМО, является генератор с взрывным сжатием магнитного поля. Другим потенциальным типом источника низкочастотной магнитной энергии высокого уровня может быть магнитодинамический генератор, приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатого вещества. При реализации высокочастотного ЭМО в качестве генератора мощного СВЧ-излучения могут использоваться такие электронные приборы, как широкополосные магнетроны и клистроны, работающие в миллиметровом диапазоне гиротроны, генераторы с виртуальным катодом (виркаторы), использующие сантиметровый диапазон, лазеры на свободных электронах и широкополосные плазменно-лучевые генераторы.

Одним из самых мощных источников ЭМИ является ядерное оружие. Например, американское ядерное испытание в Тихом океане в 1958 году вызвало на Гавайских островах нарушение радио- и телевещания и перебои с освещением, а в Австралии - нарушение радионавигации на 18 часов. В 1962 году, когда на высоте 400 км. американцы взорвали 1,9 Мт заряд – «скончались» 9 спутников, надолго пропала радиосвязь на обширном участке Тихого океана. Поэтому электромагнитный импульс — один из поражающих факторов ядерного оружия.

Конечно, генераторы ЭМИ существуют давно. Но создать достаточно мощный (а значит, «дальнобойный») генератор не так-то просто технически. Ведь, по сути, это прибор, преобразующий электрическую или другую энергию в электромагнитное излучение высокой мощности. И если у ядерного боеприпаса нет проблем с первичной энергетикой, то в случае использования электричества вместе с источниками питания (напряжения) это будет скорее сооружение, чем оружие. В отличие от ядерного заряда, доставить его «в нужное время, в нужное место» более проблематично.

И вот в начале 90-х стали появляться сообщения о неядерных «электромагнитных бомбах» (E-Bomb). Как всегда, источником стала западная пресса, а поводом – операция американцев против Ирака 1991 года. «Новое секретное супероружие», действительно, применялось для подавления и вывода из строя иракских систем ПВО и связи.

А в начале 50-х он предлагал «смыть» восточное побережье США волной гигантского цунами, которую можно инициировать серией мощных морских ядерных взрывов на значительном удалении от берегов. Правда, командование ВМФ, увидев «ядерную торпеду», изготовленную для этой цели, наотрез отказалось принимать её на вооружение из соображений гуманизма - да ещё и наорало на учёного многопалубным фотским матом. По сравнению с этой идеей электромагнитная бомба - действительно «гуманное оружие».

Собственно, до этой же идеи додумались американцы с британцами в конце 70-х годов, в результате чего и появились боеприпасы, испытанные в боевой обстановке в 1991 году. Так что ничего «нового» и «суперсекретного» в этом виде техники нет.

У нас (а Советский Союз занимал ведущие позиции в области физических исследований) подобные устройства находили применение в сугубо мирных научных и технологических областях - таких, как транспортировка энергии, ускорение заряженных частиц, нагрев плазмы, накачка лазеров, радиолокация высокого разрешения, модификация материалов и т. д. Конечно, велись исследования и в направлении военного применения. Изначально ВМГ использовались в ядерных боеприпасах для систем нейтронного подрыва. Но были и идеи использования «генератора Сахарова» как самостоятельного оружия.

Но прежде чем говорить о применении ЭМИ-оружия, следует сказать, что Советская Армия готовилась воевать в условиях применения ядерного оружия. То есть в условиях действующего на технику поражающего фактора ЭМИ. Поэтому вся военная техника разрабатывалась с учётом защиты от этого поражающего фактора. Способы различны - начиная от простейшего экранирования и заземления металлических корпусов аппаратуры и заканчивая применением специальных предохранительных устройств, разрядников и устойчивой к ЭМИ архитектурой аппаратуры.

Так что говорить, будто от этого «чудо-оружия» нет защиты, тоже не стоит. Да и радиус действия у ЭМИ-боеприпасов не такой большой, как в американской прессе - излучение распространяется во всех направлениях от заряда, и плотность его мощности убывает пропорционально квадрату расстояния. Соответственно, убывает и воздействие. Конечно, вблизи точки подрыва защитить технику сложно. Но говорить об эффективном воздействии на километры не приходится – для достаточно мощных боеприпасов это будут десятки метров (что, правда, больше зоны поражения фугасных боеприпасов аналогичного размера). Здесь достоинство такого оружия – оно не требует точечного попадания – обращается в недостаток.

В качестве ЭМИ-боеприпаса испытывались не то что «бомбы» -- реактивные гранаты для ослепления комплексов активной защиты (КАЗ) танков! В противотанковом гранатомёте РПГ-30 – два ствола: один основной, другой малого диаметра. 42-миллиметровая ракета «Атропус», оснащённая электромагнитной боевой частью, выстреливается в направлении танка чуть ранее кумулятивной гранаты. Ослепив КАЗ, она позволяет последней спокойно полететь мимо «задумавшейся» защиты.

Но вернёмся к электромагнитному оружию. Кроме взрывомагнитных устройств, существуют излучатели ЭМИ направленного и всенаправленного действия, использующие в качестве излучающей части различные антенные устройства. Это уже не одноразовые устройства. Их можно применять на значительном расстоянии. Они делятся на стационарные, мобильные и компактные переносные. Мощные стационарные излучатели ЭМИ большой энергии, требуют строительства специальных сооружений, высоковольтных генераторных установок, антенных устройств больших размеров. Но и возможности их весьма существенны. Передвижные излучатели сверхкоротких ЭМИ с максимальной частотой повторения до 1 кГц, можно размещать в автофургонах или автоприцепах. Они также имеют значительную дальность действия и достаточную для своих задач мощность. Переносные устройства чаще всего используются для различных задач обеспечения безопасности, вывода из строя средств связи, разведки и взрывных устройств на небольших расстояниях.

О возможностях отечественных мобильных установок можно судить по представленному на выставке вооружений ЛИМА-2001 в Малайзии экспортному варианту комплекса «Ранец-E». Он выполнен на шасси МАЗ-543, имеет массу около 5 тонн, обеспечивает гарантированное поражение электроники наземной цели, летательного аппарата или управляемого боеприпаса на дальностях до 14 километров и нарушения в её работе на расстоянии до 40 км.

Ещё немного следует сказать о средствах радиоэлектронного противодействия. Тем более, что они тоже относятся к радиочастотному электромагнитному оружию. Это чтобы не создалось впечатления, что мы как-то не способны бороться с высокоточным оружием и «всемогущими беспилотниками и боевыми роботами». Все эти модные и дорогостоящие штуки имеют весьма уязвимое место – электронику. Даже относительно простые средства способны надёжно блокировать сигналы GPS и радиовзрыватели, без которых эти системы не обходятся.

ВНИИ «Градиент» серийно производит станция помех радиовзрывателям снарядов и ракет СПР-2 «Ртуть-Б», выполненные на базе БТР и штатно состоящие на вооружении. Аналогичные устройства производит Минское «КБ РАДАР». А поскольку радиовзрывателями сейчас оснащены до 80% западных снарядов полевой артиллерии, мин и неуправляемых реактивных снарядов и почти все высокоточные боеприпасы, - эти достаточно простые средства позволяют защитить от поражения войска в т. ч. непосредственно в зоне контакта с противником.

Концерн «Созвездие» производит серию малогабаритных (носимых, возимых, автономных) передатчиков помех серии РП-377. С их помощью можно глушить сигналы GPS, а в автономном варианте, укомплектованном источниками питания, ещё и расставив передатчики на некоторой площади, ограниченной только количеством передатчиков.

Согласованная работа источников СВЧ-излучения позволяла быстро менять точку фокусировки, то есть производить перенацеливание с огромной скоростью или сопровождать объекты практически любых аэродинамических характеристик. Опыты показали, что воздействие эффективно даже по боевым блокам МБР. По сути, это уже даже не СВЧ-оружие, а боевые плазмоиды.

Проводимые на нём с 1997 года исследования, декларативно носят "сугубо мирный характер". Однако никакой гражданской логики в исследованиях воздействия СВЧ излучения на ионосферу Земли и воздушные объекты, лично я не усматриваю. Остаётся только надеяться на традиционную для американцев провальную историю масштабных проектов.

Идея использования электрической энергии для стрельбы не является изобретением последних десятилетий. Принцип метания снаряда с помощью катушечной электромагнитной пушки был изобретен в 1895 г. австрийским инженером, представителем венской школы пионеров космонавтики Францем Оскаром Лео-Эльдером фон Гефтом. Будучи еще студентом, Гефт «заболел» космонавтикой. Под влиянием романа Жюля Верна «С Земли на Луну» он начал с проекта пушки, с помощью которой можно запускать космические корабли на Луну. Гефт понимал, что огромные ускорения порохового орудия запрещают применять вариант французского фантаста, и предложил электрическую пушку: в соленоиде-стволе при протекании электрического тока возникает магнитное поле, которое разгоняет ферромагнитный снаряд, «втягивая» его вовнутрь соленоида, при этом снаряд разгоняется более плавно. Проект Гефта так и остался проектом — реализовать его на практике тогда не представлялось возможным. Впоследствии такое устройство было названо пушкой Гаусса (Gauss gun) по имени немецкого ученого Карла Фридриха Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма.

В 1901 г. профессор физики университета Осло Кристиан Олаф Берхард Биркеланд получил патент Норвегии № 11201 на «новый метод выстреливания снарядов с помощью электромагнитных сил» (на электромагнитную пушку Гаусса). Эта пушка предназначалась для стрельбы по наземным целям. В том же году Биркеланд построил свою первую пушку Гаусса с длиной ствола 1 м. При помощи этой пушки ему удалось в 1901-1902 гг. разогнать снаряд массой 500 г до скорости 50 м/с. Расчетная дальность стрельбы при этом была не более 1 000 м (результат достаточно слабый даже для начала ХХ в.). С помощью второй большой пушки (калибр 65 мм, длина ствола 3 м), построенной в 1903 г., Биркеланд разогнал снаряд до скорости примерно 100 м/с, при этом снаряд пробивал насквозь деревянную доску толщиной 5 дюймов (12,7 см) (стрельба происходила в помещении). В настоящее время эта пушка (рис. 1) выставлена в музее Университета Осло. Следует сказать, что созданием этой пушки Биркеланд занялся в целях получения значительных финансовых средств, необходимых ему для проведения научных исследований в области такого явления, как северное сияние. Стремясь продать свое изобретение, Биркеланд устроил для общественности и заинтересованных лиц демонстрацию этой пушки в действии в университете Осло. Увы, испытания не удались, поскольку короткое электрическое замыкание в пушке вызвало пожар и выход ее из строя. После возникшего переполоха уже никто не хотел приобретать ни пушку, ни патент. Пушку можно было бы отремонтировать, но Биркеланд отказался от дальнейшего проведения работ в этом направлении и совместно с инженером Эйде занялся производством искусственных минеральных удобрений, принесших ему средства, необходимые для научных исследований.

В 1915 г. русские инженеры Н. Подольский и М. Ямпольский создали проект сверхдальнобойной пушки (магнито-фугального орудия) с дальностью стрельбы 300 км. Длина ствола пушки планировалась около 50 м, начальная скорость снаряда 915 м/с. Дальше проекта дело не пошло. Проект был отклонен Артиллерийским комитетом Главного артиллерийского управления Российской императорской армии, посчитавшим, что время для подобных проектов еще не пришло. Одна из причин отказа — сложность создания мощной передвижной электростанции, которая всегда бы находилась рядом с пушкой.

Какова же должна была быть мощность такой электростанции? Для метания, например, снаряда из 76-миллиметровой огнестрельной пушки затрачивается огромная энергия в 113 000 кгм, т. е. 250 000 л. с. Именно такая энергия необходима для стрельбы из 76-миллиметровой неогнестрельной пушки (например, электрической) для метания снаряда на такое же расстояние. Но при этом неизбежны существенные потери энергии, составляющие не менее 50 %. Следовательно, мощность электрической пушки составляла бы никак не менее 500 000 л. с., а это мощность огромной электростанции. Кроме того, для сообщения снаряду этой огромной энергии в ничтожно малый промежуток времени нужен ток огромной силы, который практически равен току короткого замыкания. Для увеличения времени действия тока необходимо удлинять ствол электрического орудия, иначе не разогнать снаряд до необходимой скорости. В этом случае длина ствола может составить 100 и более метров.

В 1916 г. французский изобретатель Андре Луи Октав Фашон Виллепле создал модель электромагнитной пушки. Используя в качестве ствола цепочку катушексоленоидов, на которые последовательно подавалось напряжение, его действующая модель успешно разогнала снаряд массой 50 г до скорости 200 м/с. По сравнению с настоящими артиллерийскими установками результат получился достаточно скромным, но продемонстрировал принципиально новую возможность создания оружия, в котором снаряд разгоняется без помощи пороховых газов. Однако на этом все остановилось, поскольку создать полноразмерный экземпляр не представлялось возможным из-за огромных технических сложностей предстоящих работ и их высокой стоимости. На рис. 2 показан эскиз этой непостроенной электромагнитной пушки.

Далее выяснилось, что при прохождении ферромагнитного снаряда через соленоид на его концах образуются полюса, симметричные полюсам соленоида, из-за чего после прохождения центра соленоида снаряд, в соответствии с законом магнитных полюсов, начинает тормозиться. Это повлекло за собой изменение временной диаграммы тока в соленоиде, а именно: в момент подхода снаряда к центру соленоида питание переключается на следующий соленоид.

В 30-е гг. XX в. немецкий конструктор и пропагандист межпланетных полетов Макс Валье предложил оригинальную идею кольцевого электроускорителя, целиком состоящего из соленоидов (своего рода предок современного адронного коллайдера), в котором снаряд теоретически мог разгоняться до огромных скоростей. Затем переключением «стрелки» снаряд должен был направляться в трубу определенной длины, расположенную по касательной относительно основного кольца электроускорителя. Из этой трубы-ствола снаряд вылетал бы как из пушки. Так можно было бы запускать спутники Земли. Однако на то время уровень науки и техники не позволял изготовить такой электроускоритель-пушку.

В 1934 г. американский изобретатель Вирджил Ригсби из Сан-Антонио, Техас, изготовил два работающих электромагнитных пулемета и получил патент США № 1959737 на автоматическую электрическую пушку.

Первая модель получала энергию от обычного автомобильного аккумулятора и с использованием 17 электромагнитов разгоняла пули по 33-дюймовому стволу. Имеющийся в составе управляемый распределитель переключал напряжение питания с предыдущей катушки электромагнита на последующую катушку (по ходу движения пули) таким образом, чтобы вытягивающее магнитное поле всегда обгоняло пулю.

Вторая модель пулемета (рис. 3) выстреливала пули 22 калибра со скоростью 121 м/с. Заявленная скорострельность пулемета составляла 600 выстр./ мин, правда, на демонстрации пулемет стрелял со скоростью 7 выстр./мин. Причиной такой стрельбы, вероятно, была недостаточная мощность источника питания. Американские военные к электромагнитному пулемету остались равнодушны.

В 20-е и 30-е гг. прошлого столетия в СССР разработкой новых видов артиллерийского вооружения занималась КОСАРТОП — Комиссия особых артиллерийских опытов, причем в ее планах был проект создания электрического орудия на постоянном токе. Восторженным сторонником нового артиллерийского вооружения был Михаил Николаевич Тухачевский, впоследствии, с 1935 г., маршал Советского Союза. Однако расчеты, сделанные специалистами, показали, что такое орудие создать можно, но оно будет иметь очень большие размеры, а главное потребует так много электроэнергии, что рядом с ним придется иметь собственную электростанцию. Вскоре КОСАРТОП была распущена, и работы по созданию электрического орудия прекратились.

Во время Второй мировой войны в Японии разработали и построили пушку Гаусса, с помощью которой разогнали снаряд до скорости 335 м/с. По окончании войны американские ученые исследовали эту установку: снаряд массой 86 г удалось разогнать только до скорости 200 м/с. В результате выполненных исследований определились достоинства и недостатки пушки Гаусса.

Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды оружия, в том числе стрелковое, а именно: отсутствие гильз, возможность бесшумного выстрела, если скорость снаряда не превышает скорости звука; относительно малая отдача, равная импульсу вылетевшего снаряда, отсутствие дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей оружия, теоретически большая надежность и износоустойчивость, а также возможность использования в любых условиях, в том числе и в космическом пространстве. Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса и перечисленные выше преимущества, использование ее в качестве орудия сопряжено с серьезными трудностями.

Во-первых, это большой расход энергии и, соответственно, низкий КПД установки. Лишь от 1 до 7 % заряда конденсатора переходит в кинетическую энергию снаряда. Частично этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД не превышает 25 %.

Во-вторых, это большие вес и габариты установки при ее низкой эффективности.

Следует отметить, что в первой половине XX в. параллельно с развитием теории и практики пушки Гаусса развивалось и другое направление в создании электромагнитного баллистического оружия, использующее силу, возникающую при взаимодействии магнитного поля и электрического тока (силу Ампера).

Патент № 1370200 Андре Фашон-Виллепле

31 июля 1917 г. уже упоминавшийся раннее французский изобретатель Фашон-Виллепле подал в патентное ведомство США заявку на «Электрическую пушку или аппарат для продвижения вперед снарядов» и 1 марта 1921 г. получил на это устройство патент № 1370200. Конструктивно пушка представляла собой два параллельных медных рельса, помещенных внутри ствола из немагнитного материала. Ствол проходил через центры нескольких одинаковых электромагнитных блоков (ЭМБ), размещенных вдоль него с определенным интервалом. Каждый такой блок представлял собой Ш-образный сердечник, набранный из листов электротехнической стали, замкнутый перемычкой из того же материала, с обмотками, размещенными на крайних стержнях. Центральный стержень имел зазор в центре блока, в который и помещался ствол пушки. Оперенный снаряд помещался на рельсы. При включении аппарата ток от положительного полюса источника постоянного напряжения питания проходил через левый рельс, снаряд (слева направо), правый рельс, контакт включения ЭМБ, замкнутый крылом снаряда, катушки ЭМБ и возвращался к отрицательному полюсу источника питания. При этом в среднем стержне ЭМБ вектор магнитной индукции имеет направление сверху вниз. Взаимодействие этого магнитного потока и электрического тока, протекающего через снаряд, создает силу, приложенную к снаряду и направленную от нас, — силу Ампера (в соответствии с правилом левой руки). Под действием этой силы снаряд и получает ускорение. После вылета снаряда из первого ЭМБ его контакт включения выключается, а при подлете снаряда ко второму ЭМБ, контакт включения этого блока крылом снаряда включается, создается очередной импульс силы и т. д.

Во время Второй мировой войны в нацистской Германии идея Фашон-Виллепле была подхвачена Иохимом Ханслером, сотрудником министерства вооружений. В 1944 г. он спроектировал и изготовил 10-мм пушку LM-2. Во время ее испытаний 10-граммовый алюминиевый «снаряд» удалось разогнать до скорости 1,08 км/с. На основе этой разработки Люфтваффе было подготовлено техническое задание на электрическую зенитную пушку. Начальную скорость снаряда, содержащего 0,5 кг взрывчатки, требовалось обеспечить 2,0 км/с, скорострельность при этом должна была быть 6-12 выстр./мин. В серию данная пушка пойти не успела — под ударами союзников Германия терпела сокрушительное поражение. Впоследствии опытный образец и проектная документация попали в руки американских военных. По результатам проведенных ими испытаний в 1947 г. было сделано заключение: для нормального функционирования пушки требовалась энергия, которой можно было осветить половину Чикаго.

Полученные результаты испытаний пушек Гаусса и Ханслера привели к тому, что в 1957 г. ученые — участники симпозиума по сверхскоростным ударам, проводимого ВВС США, пришли к следующему заключению: «…. маловероятно, что в ближайшем будущем техника электромагнитных пушек будет успешна».

Тем не менее, несмотря на отсутствие серьезных практических результатов, удовлетворяющих требованиям военных, многие ученые и инженеры не согласились с этими выводами и продолжили исследования в области создания электромагнитного баллистического оружия.

Шинные электромагнитные ускорители плазмы

Следующий шаг в развитии электромагнитного баллистического оружия был сделан в результате создания шинных электромагнитных ускорителей плазмы. Греческое слово plasma обозначает нечто вылепленное. Термин «плазма» в физике был введен в 1924 г. американским ученым Ирвингом Лангмюром, изучавшим свойства ионизированного газа в связи с работами по новым источникам света.

В 1954-1956 гг. в США профессор Уинстон Х. Бостик, работая в Ливерморской национальной лаборатории им Э. Лоуренса, входящей в состав Калифорнийского университета, изучал «запакованные» в магнитное поле плазмы, полученные с помощью специальной «плазменной» пушки. Эта «пушка» состояла из стеклянного закрытого цилиндра диаметром четыре дюйма, внутри которого были установлены параллельно два электрода из титана, насыщенного тяжелым водородом. Воздух из сосуда был удален. В состав устройства также входил источник внешнего постоянного магнитного поля, вектор индукции магнитного потока которого имел направление перпендикулярное плоскости электродов. Один из этих электродов был подключен через циклический выключатель к одному полюсу высоковольтного многоамперного источника постоянного тока, а второй электрод — к другому полюсу этого же источника. При включении циклического выключателя в зазоре между электродами возникает пульсирующая электрическая дуга, сила тока в которой достигает нескольких тысяч ампер; продолжительность каждой пульсации примерно 0,5 мкс. При этом с обоих электродов как бы испаряются ионы дейтерия и электроны. Образовавшийся сгусток плазмы, замыкает электрический контур между электродами и под действием пондеромоторной силы разгоняется и стекает с концов электродов, преобразуясь при этом в кольцо — тороид плазмы, так называемый плазмоид; это кольцо выталкивается вперед со скоростью, достигающей 200 км/с.

Исторической справедливости ради следует отметить, что в Советском Союзе еще в 1941- 1942 гг. в блокадном Ленинграде профессор Георгий Ильич Бабат создал высокочастотный трансформатор, вторичной обмоткой которого служили не витки проволоки, а кольцо ионизированного газа, плазмоид. В начале 1957 г. в СССР молодой ученый Алексей Иванович Морозов опубликовал в журнале экспериментальной и теоретической физики, ЖЭТФ, статью «Об ускорении плазмы магнитным полем», теоретически рассмотрев в ней процесс ускорения магнитным полем струи плазмы, по которой протекает ток в вакууме, а спустя полгода в этом же журнале была опубликована статья академика АН СССР Льва Андреевича Арцимовича и его сотрудников «Электродинамическое ускорение сгустков плазмы», в которой они предлагают использовать собственное магнитное поле электродов для разгона плазмы. В выполненном ими эксперименте электрический контур состоял из конденсаторной батареи 75 мкФ, подключенной через шаровой разрядник к массивным медным электродам («рельсам»). Последние были помещены в стеклянную цилиндрическую камеру, находящуюся под непрерывной откачкой. Предварительно поперек «рельсов» была положена тонкая металлическая проволочка. Вакуум в разрядной камере в момент времени, предшествующий эксперименту, составлял 1-2×10 -6 мм рт. ст.

При подаче напряжения 30 кВ на «рельсы» проволочка взрывалась, образовавшаяся плазма продолжала перемыкать «рельсы», и в контуре протекал большой ток.

Как известно, направление линий магнитного поля определяется по правилу правого буравчика: если ток течет в направлении от наблюдателя, линии поля направлены по часовой стрелке. В результате между рельсами создается общее однонаправленное магнитное поле, вектор индукции магнитного потока которого направлен перпендикулярно плоскости, в которой находятся рельсы. На ток, протекающий через плазму и находящийся в этом поле, действует сила Ампера, направление которой определяется правилом левой руки: если расположить руку по направлению течения тока так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, большой палец укажет направление силы. В результате плазма разгонится вдоль рельсов (так же разгонялся бы и металлический проводник или снаряд, скользящий по рельсам). Максимальная скорость движения плазмы на расстоянии 30 см от начального положения проволочки, полученная из обработки сверхскоростных фотографических измерений, составила 120 км/с. Собственно говоря, это как раз та схема ускорителя, которую сейчас принято называть рельсотроном , в английской терминологии — railgun, принцип действия которого показан на рис. 4, где 1 — рельс, 2 — снаряд, 3 — сила, 4 — магнитное поле, 5 — электрический ток.

Однако длительное время речь не шла о том, чтобы поставить на рельсы снаряд и сделать из рельсотрона оружие. Для реализации этой идеи нужно было решить ряд задач:

создать низкоомный малоиндуктивный источник постоянного напряжения питания максимально возможной мощности;
разработать требования к длительности и форме разгонного импульса тока и ко всей системе рельсотрона в целом, обеспечивающие эффективное ускорение снаряда и высокий КПД преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию снаряда, и реализовать их;
разработать такую пару «рельсы — снаряд», которая, обладая максимальной электрической проводимостью, сможет выдержать тепловой удар, возникающий при выстреле, от протекания тока и трения снаряда о рельсы;
разработать такую конструкцию рельсотрона, которая выдерживала бы воздействие на рельсы сил Ампера, связанных с протеканием через них гигантского тока (под действием этих сил рельсы стремятся «разбежаться» друг от друга).

Главным, конечно, было отсутствие необходимого источника питания, и такой источник появился. Но об этом в окончании статьи.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: #ffffff; padding: 15px; width: 960px; max-width: 100%; border-radius: 5px; -moz-border-radius: 5px; -webkit-border-radius: 5px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 930px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif;}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ПО ФИЗИКЕ

Электромагнитное оружие

Томск 2014

Введение

Электромагнитные ускорители масс

1 Пушка Гаусса

4 Микроволновые пушки

5 Электромагнитная бомба

6 Сверхрадиочастотное оружие

Воздействие ЭМО на объекты

Тактика применения ЭМО

Защита от ЭМО

Список литературы

Введение

Электромагнитное оружие (ЭМО) - оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения цели.

В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором - используется возможность наведения токов высокого напряжения и выведения из строя электрического и электронного оборудования в результате возникающего перенапряжения, либо вызывание болевых эффектов или иных эффектов у человека. Оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники противника или приводящих к небоеспособности живой силы противника; относится к категории Оружие нелетального действия.

1. Электромагнитные ускорители масс

1.1 Пушка Гаусса

Названа по имени ученого и математика Гаусса, в честь имени которого названы единицы измерения магнитного поля. 10000Гс = 1Тл) можно описать так. В цилиндрической обмотке (соленоиде) при протекании через нее электрического тока возникает магнитное поле. Это магнитное поле начинает втягивать внутрь соленоида железный снаряд, который от этого начинает разгоняться. Если в тот момент, когда снаряд окажется в середине обмотки ток в последней отключить, то втягивающее магнитное поле исчезнет и снаряд, набравший скорость, свободно вылетит через другой конец обмотки. Чем сильнее магнитное поле и чем быстрее оно отключается - тем сильнее вылетает снаряд.

На практике конструкция простейшего гаусс-гана представляет собой намотанную в несколько слоев на диэлектрическую трубку медную проволоку и конденсатор большой емкости. Внутрь трубки перед самым началом обмотки устанавливается железный снаряд (часто гвоздь со спиленной шляпкой) и предварительно заряженный конденсатор при помощи электрического ключа замыкается на обмотку.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, т.е. заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатого МУ будет максимальным.

Рисунок 1. Схема сборки "гаус гана"

электромагнитный оружие ускоритель частота

1.2 Rail gun

Помимо “гаусс ганов”, существует ещё как минимум 2 типа ускорителей масс - индукционные ускорители масс (катушка Томпсона) и рельсовые ускорители масс, так же известные как “рэйл ганы” (от англ. “Rail gun” - рельсовая пушка).

Рисунок 2. Испытательный выстрел Rail Gun

Рисунок 3. Американский Rail Gun

1.3 Лазер

Он известен всем. Состоит из рабочего тела, в котором при выстреле создается инверсная населенность квантовых уровней электронами, резонатора для увеличения пробега фотонов внутри рабочего тела и генератора, который эту самую инверсную населённость будет создавать. В принципе, инверсную населённость можно создать в любом веществе и в наше время проще сказать, из чего НЕ делают лазеры. Лазеры могут классифицироваться по рабочему телу: рубиновые, СО2, аргоновые, гелий-неоновые, твердотельные (GaAs), спиртовые, и т.д., по режиму работы: импульсные, непрерывные, псевдонепрерывные, могут классифицироваться по количеству используемых квантовых уровней: 3х уровневый, 4х уровневый, 5и уровневые. Так же лазеры классифицируют по частоте генерируемого излучения - микроволновые, инфракрасные, зеленые, ультрафиолетовые, рентгеновские, и т.д. КПД лазера обычно не превышает 0,5%, однако сейчас ситуация изменилась - полупроводниковые лазеры (твердотельные лазеры на основе GaAs) имеют КПД свыше 30% и в наши дни могут обладать мощностью выходного излучения аж до 100(!) Вт, т.е. сравнимую с мощными "классическими" рубиновыми или СО2 лазерами. Кроме того, существуют газодинамические лазеры, менее всего похожие на другие типы лазеров. Их отличие в том, что они способны производить непрерывный луч огромной мощности, что позволяет использовать их для военных целей. В сущности, газодинамический лазер представляет собой реактивный двигатель, перпендикулярно газовому потоку в котором стоит резонатор. Раскаленный газ, выходящий из сопла, находится в состоянии инверсной населённости. Стоит добавить к нему резонатор - и многомеговаттный поток фотонов полетит в пространство.

1.4 Микроволновые пушки

Основным функциональным узлом является магнетрон - мощный источник микроволнового излучения. Недостатком микроволновых пушок является их чрезмерная даже по сравнению с лазерами опасность применения - микроволновое излучение хорошо отражается от препятствий и в случае стрельбы в закрытом помещении облучению подвергнется буквально все внутри! Кроме того, мощное микроволновое излучение смертельно для любой электроники, что так же надо учитывать.

Рисунок 4. Передвижная радиолокационная система

1.5 Электромагнитная бомба

Электромагнитная бомба, также называемая «электронная бомба» - генератор радиоволн высокой мощности, приводящих к уничтожению электронного оборудования командных пунктов, систем связи и компьютерной техники. Создаваемая электрическая наводка по мощности воздействия на электронику оказывается сравнимой с ударом молнии. Относится к классу «оружие нелетального действия».

По принципу разрушения техники разделяются на низкочастотные, использующие для доставки разрушающего напряжения наводку в линиях электропередач, и высокочастотные, вызывающие наводку непосредственно в элементах электронных устройств и обладающие высокой проникающей способностью - достаточно мелких щелей для вентиляции для проникновения волн внутрь оборудования.

Впервые эффект электромагнитной бомбы был зафиксирован в 50-е годы XX века, когда проходили испытания американской водородной бомбы. Взрыв был произведён в атмосфере над Тихим океаном. Результатом было нарушение электроснабжения на Гаваях из-за воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва.

Изучение показало, что взрыв имел непредвиденные последствия. Лучи достигли Гавайских островов, расположенных в сотнях километров от места испытания, и радиопередачи были нарушены до самой Австралии. Взрыв бомбы, помимо мгновенных физических результатов, воздействовал на электромагнитные поля на огромном расстоянии. Однако в дальнейшем взрыв ядерной бомбы как источник электромагнитной волны был признан неэффективным из-за малой точности, а также множества побочных эффектов и неприемлемости в политическом плане.

В качестве одного из вариантов генератора была предложена конструкция в форме цилиндра, в котором создаётся стоячая волна; в момент активации стенки цилиндра быстро сжимаются направленным взрывом и разрушаются на торцах, в результате чего создаются волна очень малой длины. Поскольку энергия излучения обратно пропорциональна длине волны, в результате уменьшения объёма цилиндра мощность излучения резко возрастает.

Доставка этого устройства может быть произведена любым известным способом - от авиации до артиллерии. Применяются как и более мощные боеприпасы с использованием в боевой части ударно-волновых излучателей (УВИ), так и менее мощные с использованием пьезоэлектрических генераторов частоты (ПГЧ)

1.6 Сверхрадиочастотное оружие

Радиочастотное - оружие, действие которого основано на использовании электромагнитных излучений сверхвысокой (СВЧ) частоты (0,3-30 ГГц) или очень низкой частоты (менее 100 Гц). Объектами поражения этого оружия является живая сила. При этом имеется в виду способность электромагнитных излучений в диапазоне сверхвысоких и очень низких частот вызывать повреждения жизненно важных органов человека (мозга, сердца, сосудов). Оно способно воздействовать на психику, нарушая при этом восприятие окружающей действительности, вызывая слуховые галлюцинации и др.

Когда впервые это оружие было испробовано, наблюдалось много изменений в поведении организмов (в данном случае подопытных крыс). Например, крысы «шарахались» от стен, «защищались» от чего-то. Некоторые подверглись дезориентации, некоторые погибли (разрыв мозга или сердечной мышцы). В журнале «Наука и жизнь» описывались подобные опыты с «электромагнитным стимулированием мозга», результат их был таков: у крыс нарушалась работа памяти и пропадали условные рефлексы.

Так же существует теория, согласно которой с помощью электромагнитного излучения можно влиять на психику человека, не разрушая организм, а вызывая определенные эмоции либо склонять к каким-либо действиям.

Рисунок 5. Танк Будущего РФ

2. Воздействие ЭМО на объекты

Принцип действия ЭМО основан на кратковременном электромагнитном излучении большой мощности, способном вывести из строя радиоэлектронные устройства, составляющие основу любой информационной системы. Элементная база радиоэлектронных устройств весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Как известно, напряжения пробоя переходов невысоки и составляют от единиц до десятков вольт в зависимости от типа прибора. Так, даже у кремниевых сильноточных биполярных транзисторов, обладающих повышенной прочностью к перегревам, напряжение пробоя находится в пределах от 15 до 65 В, а у арсенидгаллиевых приборов этот порог равен 10 В. ЗУ, составляющие существенную часть любого компьютера, имеют пороговые напряжения порядка 7 В. Типовые логические ИС на МОП-структурах - от 7 до 15 В, а микропроцессоры обычно прекращают свою работу при напряжениях 3,3-5 В.

Помимо необратимых отказов импульсное электромагнитное воздействие может вызвать восстанавливаемые отказы, или парализацию радиоэлектронного устройства, когда из-за возникающих перегрузок оно на какой-то отрезок времени теряет чувствительность. Возможны также ложные срабатывания чувствительных элементов, что может привести, например, к детонации боеголовок ракет, бомб, артиллерийских снарядов и мин.

По спектральным характеристикам ЭМО можно разделить на два вида: низкочастотное, создающее электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, и высокочастотное, обеспечивающее излучение СВЧ-диапазона. Оба вида ЭМО имеют различия также в способах реализации и в какой-то мере в путях воздействия на радиоэлектронные устройства. Так, проникновение низкочастотного электромагнитного излучения к элементам устройств обусловлено, в основном, наводками на проводную инфраструктуру, включающую телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Пути же проникновения электромагнитного излучения СВЧ-диапазона более обширны - они еще включают прямое проникновение в радиоэлектронную аппаратуру через антенную систему, поскольку СВЧ-спектр охватывает и рабочую частоту подавляемой аппаратуры. Имеющее место проникновение энергии через конструктивные отверстия и стыки зависит от их размеров и длины волны электромагнитного импульса - наиболее сильная связь возникает на резонансных частотах, когда геометрические размеры соизмеримы с длиной волны. На волнах, длиннее резонансной, связь резко уменьшается, поэтому воздействие низкочастотного ЭМО, зависящее от наводок через отверстия и стыки в корпусе аппаратуры, невелико. На частотах же выше резонансной спад связи происходит медленнее, но из-за множества типов колебаний в объеме аппаратуры возникают острые резонансы.

Если поток СВЧ-излучения достаточно интенсивен, то воздух в отверстиях и стыках ионизируется и становится хорошим проводником, экранирующим аппаратуру от проникновения электромагнитной энергии. Таким образом, увеличение падающей на объект энергии может привести к парадоксальному уменьшению энергии, воздействующей на аппаратуру, и, как следствие, к снижению эффективности ЭМО.

Электромагнитное оружие обладает также биологическим воздействием на животных и человека, в основном связанное с их нагревом. При этом страдают не только непосредственно нагреваемые органы, но и те, что напрямую не контактируют с электромагнитным излучением. В организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, изменения иммунологических и даже поведенческих реакций. Опасным считается подъем температуры тела на 1оС, и продолжение облучения в этом случае может привести к смертельному исходу.

Экстраполяция данных, полученных на животных, позволяет установить опасную для человека плотность мощности. При длительном облучении электромагнитной энергией с частотой до 10 ГГц и плотностью мощности от 10 до 50 мВТ/см2 могут возникнуть конвульсии, состояние повышенной возбудимости и произойти потеря сознания. Заметный нагрев тканей при воздействии одиночных импульсов такой же частоты происходит при плотности энергии около 100 Дж/см2. На частотах выше 10 ГГц допустимый порог нагрева снижается, поскольку вся энергия поглощается поверхностными тканями. Так, на частоте в десятки гигагерц и плотности энергии в импульсе всего 20 Дж/см2 наблюдается ожог кожи.

Возможны и другие последствия облучения. Так, может временно нарушиться нормальная разность потенциалов мембран клеток тканей. При воздействии одиночного СВЧ-импульса длительностью от 0,1 до 100 мс с плотностью энергии до 100 мДж/см2 меняется активность нервных клеток, возникают изменения в электроэнцефалограмме. Импульсы малой плотности (до 0,04 мДж/см2) вызывают слуховые галлюцинации, а при более высокой плотности энергии может быть парализован слух или даже повреждена ткань слуховых органов.

3. Тактика применения ЭМО

Электромагнитное оружие может применяться как в стационарном, так и мобильном вариантах. При стационарном варианте легче выполнить массогабаритные и энергетические требования к аппаратуре и упростить ее обслуживание. Но в этом случае необходимо обеспечивать высокую направленность электромагнитного излучения в сторону цели во избежание поражения собственных радиоэлектронных устройств, что возможно только благодаря применению остронаправленных антенных систем. При реализации СВЧ-излучения использование остронаправленных антенн не составляет проблемы, чего нельзя сказать относительно низкочастотного ЭМО, для которого мобильный вариант имеет ряд преимуществ. Прежде всего, легче решается проблема защиты собственных радиоэлектронных средств от воздействия ЭМО, поскольку боевое средство можно доставить непосредственно к месту расположения объекта воздействия и только там привести его в действие. И кроме того, отпадает необходимость в применении направленных антенных систем, а в ряде случаев вообще можно обойтись без антенн, ограничившись непосредственной электромагнитной связью между генератором ЭМО и электронными устройствами противника.

Доставка ЭМО к цели возможна также с помощью специальных снарядов. Электромагнитный боеприпас среднего калибра (100-120 мм) при срабатывании формирует импульс излучения длительностью в несколько микросекунд со средней мощностью в десятки мегаватт и пиковой - в сотни раз больше. Излучение - изотропное, способное на расстоянии 6-10 м подорвать детонатор, а на расстоянии до 50 м - вывести из строя систему опознавания “свой-чужой”, блокировать пуск зенитной управляемой ракеты из переносного зенитно-ракетного комплекса, временно или окончательно вывести из строя неконтактные противотанковые магнитные мины .

При размещении ЭМО на крылатой ракете момент его срабатывания определяется датчиком навигационной системы, на противокорабельной ракете - радиолокационной головкой наведения, а на ракете “воздух-воздух” - непосредственно системой взрывателя. Использование ракеты в качестве носителя электромагнитной боеголовки неизбежно влечет ограничение массы ЭМО из-за необходимости размещения электрических аккумуляторов для приведения в действие генератора электромагнитного излучения. Отношение полной массы боеголовки к массе запускаемого оружия составляет примерно от 15 до 30% (для американской ракеты AGM/BGM-109 “Томагавк” - 28%).

Эффективность ЭМО была подтверждена в военной операции “Буря в пустыне”, где применялись преимущественно самолеты и ракеты и где основой военной стратегии было воздействие на электронные устройства сбора и обработки информации, целеуказания и элементы связи с целью парализации и дезинформации системы ПВО.

Рисунок 6. Генератор сжатия магнитного потока

4. Защита от ЭМО

Наиболее эффективная защита от ЭМО - это, конечно, предотвращение его доставки путем физического уничтожения носителей, как и при защите от ядерного оружия. Однако это не всегда достижимо, поэтому следует прибегать также к мерам электромагнитной защиты самой радиоэлектронной аппаратуры. К таким мерам, очевидно, следует прежде всего отнести полную экранировку самой аппаратуры, а также помещений, в которых она размещается. Известно, что если помещение уподобить клетке Фарадея, предотвращающей проникновение внешнего электромагнитного поля, то защита аппаратуры от ЭМО будет полностью обеспечена. Однако в реальности такая экранировка невозможна, поскольку аппаратуре необходимы подводка электропитания извне и каналы связи для приема и передачи информации. Сами каналы связи также должны иметь защиту от проникновения по ним к аппаратуре электромагнитных воздействий. Установка фильтров в данном случае не спасает, поскольку они работают только в определенной полосе частот и соответствующим образом настраиваются, и фильтры, предназначенные для защиты от низкочастотного ЭМО, не будут защищать от воздействия высокочастотного и наоборот. Хорошую защиту от электромагнитных наводок по каналам связи могут обеспечить используемые вместо них волоконно-оптические линии, однако для цепей питания этого сделать невозможно.

Существует достаточно оснований полагать, что в будущем все значимые боевые операции будут начинаться с массированного применения ЭМО, способного нанести серьезный ущерб военно-промышленному потенциалу страны и облегчить проведение последующих военных операций.

Учитывая эффективность и перспективность использования ЭМО в военных операциях, а также преимущества тех, кто владеет этим видом оружия, разработку ЭМО держат в строжайшей тайне под грифом более высоким, чем “Совершенно секретно”, и все проблемы обсуждают только на закрытых заседаниях. Примером может служить секретная научно-техническая конференция, проведенная в июне 1995 г. в предместье Вашингтона только для американцев, на которой обсуждались эффекты от воздействия ЭМО не только на радиоэлектронное оборудование, но также на животных и человека . Отсутствие данных о результатах использования ЭМО в Югославии объясняется и режимом секретности, и желанием сохранить столь эффективное оружие для более серьезных боевых операций.

Сегодня технологией ЭМО в полной мере владеют только США и Россия, однако нельзя не учитывать возможности овладения этой технологией и другими странами, в том числе странами третьего мира.

Заключение

Об электромагнитном оружии в последнее время ходит множество слухов, мифов и легенд - от бомб, которые «выключают свет» в городах, до чемоданчиков, которые якобы способны вывести из строя любую сложную электронику в радиусе чуть ли не нескольких километров. Хотя весьма малая часть этих слухов имеет хоть какое-нибудь отношение к действительности, электромагнитное оружие действительно существует и даже рассматривается как весьма перспективное направление развития вооружений в современном мире, где войны уже ведутся с помощью сложного, высокотехнологичного и высокоточного оружия.

Разумеется, с помощью электромагнитного оружия никто не собирается «выключать свет» в городах (даже в отдельных районах или домах) - такое оружие призвано решать совсем другие задачи.

Список литературы

1) Основные виды ЭМО (2010)

) Электромагнитное оружие "Мифы и реальность" (Лекция Александр Прищепенко Доктор физико-математических наук 11 ноября 2010г)

) Новое электромагнитное оружие 2010

Предыдущая статья: Что делать, когда плохо на душе и хочется плакать Следующая статья: Служебный роман закончился: Как работать с бывшим парнем?