بمب هاي الکترومغناطيس بمب هايي هستند که براي تخريب هدف،از يک پالس شديد الکترومغناطيس بهره مي برند.اثرات مخرب پالس الکترومغناطيس،تمام سامانه هاي الکتريکي و الکترونيکي در شعاع تخريب را از کار مي اندازد. از آنجاييکه بدن موجودات زنده و از جمله انسان در مقابل امواج الکترومغناطيس مقاوم است،لذا انفجار اين نوع بمب تلفات انساني به همراه ندارد،اما اثرات مخرب آن بر روي سامانه هاي اطلاعاتي،بويژه انواع بمب هاي الکترومغناطيس با فناوري هسته اي که شعاع تخريب بسيار گسترده اي دارند،عملا جامعه هدف را به پيش از عصر اطاعات باز ميگرداند. اين مقاله سعي دارد بطور اجمالي جوانب فني و عملياتي کاربرد اين سلاح،مباني و راهکارهاي احتمالي دفاع در برابر آن را مرور نمايد.

 

 

◄   مقدمه:
2000 سال قبل تئورسين نظامي چين،سان تزو،رساله اي تحت عنوان هنر جنگ نوشت که در بخشي از آن سعي در پاسخگويي به اين مساله دارد که چگونه بدون جنگيدن در ميدان نبرد،حريف را شکست داد.در عصر حاضر که موسوم به عصر اطلاعات است،اين شيوه جنگي که با عنوان جنگ اطلاعات شناخته مي شود،عملا امکان پذير گشته است.اين نوع جنگ،اشاره به وضعيتي دارد که در آن عمليات نظامي بر اطلاعات نيروهاي خودي و ايجاد اختلال در اطلاعات دشمن تکيه دارد.تلاش براي تغير توازن دانش و اطلاعات به نفع خود و استفاده از اطلاعات براي به حداقل رساندن سرمايه،جنگ افزار و نيروي انساني مورد نياز براي کسب پيروزي از اهداف اصلي اين شيوه جنگي به شمار مي رود.اجراي موثر جنگ اطلاعات عليه حريف،نيازمند استفاده از ابزار هاي خاص براي تخريب سامانه هاي اطلاعاتي خواهد بود.بانکهاي اطلاعاتي نظامي و غير نظامي،شبکه هاي رايانه اي ادرات دولتي و کارخانه هاي توليدي،تاسيسات ارتباطي پايگاه هاي نظامي،سايت هاي راداري و موشکي،سامانه هاي بانکداري و مالي،رسانه هاي گروهي،شبکه هاي توزيع برق و ارتباط راه دور از اهداف اصلي جنگ اطلاعات خواهد بود.

علاوه بر اين گونه سامانه ها،جايگاه انکار ناپذير وسايل الکتريکي و الکترونيکي در ساختار نظامي،آنها را به هدفي مبدل ساخته که انهدام آنها بدون تلفات انساني،مي تواند دشمن را در موقعيت شکست قرار دهد.از مهم ترين سلاح ها در اين زمينه مي توان به انواع بمب هاي الکترومغناطيس اشاره نمود که نقش بسيار موثري در پيروزي در صحنه جنگ اطلاعاتي دارند.بر ساس گزارش هاي موجود،نيروي دريايي آمريکا در خلال جنگ کويت و يوگوسلاوي سابق از نمونه اي بسيار پيشرفته از بمب هاي الکترومغناطيسي غير هسته اي به منظور انهدام تجهيزات الکترونيکي نيروهاي عراقي و صرب بهره برد.اين کشور همچنين از اين نوع بمب در جنگ اخير عليه شبکه ماهواره اي تلوزيون عراق نيز استفاده کرد.
 

◄   اثر الکترومغناطيس:
نور شديدي ساطع مي شود،در يک لحظه همه چيز در خاموشي فرو ميرود،بوي سوختن وسايل الکتريکي در فضا مي پيچد،پوشش سيمها سوخته و خطوط نازک تلفن قطع مي شود و مهم تر از همه درون هيچ رايانه اي حتي که بيت اطلاعات باقي نمانده و در عين حال هيچ کس کوچکترين آسيبي نديده است.تمام اين موارد ناشي از انفجار بمب الکترومغناطيس و تاثيرات پالس الکترومغناطيس حاصل روي سامانه هاي اطراف مي باشد. اثر پالس الکترومغناطيس در طي آزمايش هاي هسته اي مشاهده شد.مشخصه اين اثر،توليد يک پالس الکترومغناطيس خيلي کوتاه(صد نانو ثانيه)اما بسيار شديد مي باشد که از منبع انتشار ساطع مي شود.پالس الکترومغناطيس يک ميدان پر قدرت الکترومغناطيس،بويژه در محل انفجار توليد توليد مي کند که توانايي توليد هزاران ولت جريان کوتاه مدت و گذرا روي هاديهاي الکتريکي از جمله سيمها و مسير هاي هادي صفحات مدار چاپي را داراست و البته همين اثر است که داراي اهميت نظامي است و مي نواند اثرات تخريبي جبران ناپذيري روي محدوده وسيعي از تجهيزات الکتريکي و الکترونيکي بويژه رايانه ها،راديوها يا سامانه هاي راداري بگذارد.شدت ميدان توليد شده و سختي الکترومغناطيسي قطعات الکترونيکي که بيانگر مقاومت تجهيزات در مقابل اين اثر ميباشد،تعيين کننده مقدار تخريب ايجاد شده روي تجهيزات تحت شعاع قرار گرفته است.
مقدار تخريب مي تواند از تخريب جبران ناپذير و انهدام کامل الکتريکي و الکترونيکي در نزديکي انفجار تا تخريبات کمتر در نواحي دورتر که تنها نيازمند جايگزيني برخي قطعات و بخش هاي آسيب ديده مي باشد را شامل شود.در فواصل دورتر،تخريب ايجاد شده با از کار افتادن موقت سامانه خودنمايي مي کند که معمولا پس از مدتي امکان استفاده مجدد از آن وجود دارد،اما معمولا قابليت اطمينان اين گونه سامانه ها به شدت کاهش يافته است.از آنجايي که تجهيزات رايانه هاي تجاري مجموعه اي از نيمه هادي هاي اکسيد فلزي مي باشد که به پالس هاي ولتاژ بالا بسيار حساس هستند،لذا اين سامانه هاي در مقابل اثر پالس الکترومغناطيس آسيب پذيري بيشتري دارند.معمولا انرژي بسيار کمي براي تخريب اين سامانه ها مورد نياز بوده و ولتاژي متجاوز از ده ها ولت براحتي مي تواند بر روي آنها تاثير ويرانگري بگذارد.رايانه هاي مورد استفاده در سامانه هاي پردازش اطلاعات،سامانه هاي اطلاعاتي،نمايشگر ها،تاسيسات کنترل صنعتي و رايانه هاي متصل به تجهيزات نظامي از جمله پردازش گر ها،سامانه هاي ديجيتالي و تجهيزات الکترونيکي کنترل پرواز همگي در مقابل اثر پالس الکترومغناطيس آسيب پذير مي باشند.

به علت وجود کابل هاي مسي طويل بين تجهيزات ارتباطات راه دور،اين تجهيزات نيز شديدا آسيب پذير هستند.از آنجاييکه ديود ها و ترانزيستورهاي فرکانس بالا و مينياتوري موجود در گيرنده ها که داراي حساسيت بالايي هستند،با آساني يه وسيله پالس هاي الکتريکي ولتاژ بالا تخريب مي شوند،لذا اين تجهيزات نسبت به پالس الکترومغناطيس کاملا حساس مي باشند.رادارها و تجهيزات نظامي الکترونيکي،ماهواره ها،ميکروويو،UHF،VHF،HF،و تجهيزات ارتباطات باند کوتاه و تجهيزات تلوزيوني همگي نسبت به پالس الکترومغناطيس حساس هستند.از طرف ديگر از آنجاييکه تجهيزات پيشرفته و جديد کنوني معمولا به صورت فشرده ارايه مي شوند،در صورت آسيب ديدن جزيي از آن،کل سامانه از کار افتاده و امکان تعويض يا تعمير بخشي از آن وجود ندارد.در کل مي توان چنين اظهار داشت که هيچ وسيله الکتريکي و الکترونيکي از قدرت نابودگر پالس هاي الکترومغناطيس در امان نيست.
 

◄   مباني فناوري بمب هاي الکترومغناطيس:
پايه فناوري مورد استفاده در طراحي بمب هاي الکترومغناطيس متفاوت مي باشد که مهمترين آنها مولد فشاري شار پمپ شده انفجاري،مولد مفناطيسي هيدروديناميکي انفجاري و طيف گسترده اي از سامانه هاي پر توان ميکروويو مي باشد که مهم ترين نمونه از دسته سوم،نوسان کننده کاتدي مجازي موسوم به ويرکيتور است.
تلاش جهت ساخت بمبهاي الکترومغناطيسي هسته اي بين ده هاي 60 تا 80 ميلادي توسط آمريکا صورت گرفت.در 1958و1962،آمريکايي ها بمب هاي هيدروژني روي اقيانوس آرام آزمايش کردند که نتايج جالب توجهي به همراه داشت.تاثيرات اين انفجار هاي هسته اي در هاوايي(1000 مايل دورتر) و حتي دورتر از مناطقي همچون استراليا به صورت اختلالات راديويي مشاهده شد.متخصصان هسته اي اين اختلالات را ناشي از اثر کامپتون دانستند.اين اثر که به وسيله آرتور کامپتون در سال 1925 شناخته شد،بيان مي دارد که فوتون هاي انرژي الکترومغناطيس مي توانند الکترون اتمهاي با عدد اتمي پايين را جدا کنند.سيل الکترون هاي آزاد شده از اتمها يک ميدان مغناطيسي قدرتمند ايجاد مي کند که اين ميدان،يک جريان الکتريکي شديد روي مواد هادي تحت تشعشع ايجاد ميکند.طراحي اين نوع بمب الکترومغناطيس که با عنوان پالس هاي الکترومغناطيس ارتفاع زياد شناخته مي شد نيازمند دانش هسته اي و طراحي سامانه هاي راداري است.اين نوع بمب،قابليت تحت تاثير قرار دادن محدوده وسيعي را دارد اما در مقابل با محدوديت هزينه توليد و مباحث ناشي از انفجار هاي هسته اي مواجه است.
 

1-مولد فشاري شار پمپ شده انفجاري
مولد فشاري شار پمپ شده انفجاري موسوم به FCG،کاملترين فناوري کاربردي در طراحي بمب هاي مولد فشاري شار پمپ شده انفجاري است که اولين بار به وسيله کلارنس فولر در آزمايشگاه هاي لوس آلاموس در اوخر دهه پنجاه اريه شد.از آن زمان تا کنون،گستره ي وسيعي از انواع FCG در آمريکا و روسيه ساخته و آزمايش شده است.FCG سامانه اي با توانايي توليد دهها مگاژول انرژي الکتريکي با توان بين يک تا دهها تريليون وات(10 به توان 12)در مدت زمان ده تا صد ها ميکرو ثانيه است.جريان توليد شده به و وسله FCGبين 10 تا هزاران برابر جرياني است که به وسيله رعد و برق توليد مي شود.
مبناي اصلي ساخت اين نوع بمب استفاده ار مواد منفجره براي فشرده سازي سريع ميدان مغناطيسي است.ميدان مغناطيسي اوليه مورد نياز در FCGقبل از شروع انفجار و از منابع خارجي همچون بانک خازني ولتاژ بالا،يک FCG کوچکتر يا سامانه MHD(مولد مغناطيسي هيدروديناميکي)تامين مي شود. با اين وجود هر سامانه اي که قادر به توليد پالس جريان الکتريکي در حد ده ها کيلو آمپر تا يک مگا آمپر باشد،کاربردي خواهد بود.از ميان طراحي هاي مختلف FCG،نوع هم محور رايجترين طراحي مي باشد.در يک FCGهم محور،يک لوله مسي استوانه اي نقش آرميچر را ايفا ميکند.اين لوله با يک ماده شديد الانفجار پر مي شود. از انواع مختلف مواد منفجره همچون ترکيبات نوع Bو C تا قطعات ماشين کاري شده PBX-9501مي توان بهره برد.اطراف آرميچر را يک سيم پيچ سنگين که معمولا از جنس مس مي باشد در بر گرفته که نقش استاتورFCGرا دارد.حاصل اين ترکيب،موادي است که توان توليد پالس الکترومغناطيس قدرتمندي را داراست.معمولا روي استاتور پوششي از جنس مواد غير مغناطيس نيز کشيده مي شود تا مانع از شکل گيري ميدان هاي ناخواسته و تخريب احتمالي سامانه شود.موادي همچون الياف شيشه در يک قالب اپوکسي،پوششي مناسب فراهم مي کند.
ماده منفجره از عقب به جلو منفجر مي شود که انفجار حاصل،سيم پيچهاي حاوي جريان اکتريکي را تحت تاثير قرار مي دهد.اين فرايند يک مدار اتصال کوتاه متحرک را باعث مي شود.مدار اتصال کوتاه داراي اثر فشرده سازي ميدان مغناطيسي و کاهش دهنده اندوکتانس استاتور(سيم پيچ)است.با حرکت مدار اتصال کوتاه،پالس مغناطيسي به وجود مي ايد که در همه مدارها و هادي هاي الکتريکي تحت شعاع،جرياني معادل ده ها ميليون امپر ايجاد مي نمايد که در نتيجه تمام سامانه هاي قرار گرفته در شعاع موثر را تخريب مي کند.مزيت اين نوع بمب هزينه توليد کم و سادگي فرايند ساخت مي باشد و عيب عمده آن در اين است که محدوده وسيعي را پوشش نداده و خروجي محدود به باندهاي فرکانسي زير 1MHz است. علاوه بر اين،انفجار آن مشابه مهمات معمولي اثرات ترکشزايي و تلفات انساني به همراه دارد.
 

2-مولد مغناطيسي هيدروديناميکي انفجاري
طراحي مولد مغناطيسي هيدروديناميکي انفجاري در مقايسه با فناوري FCGجديدتر بوده و هنوز مراحل تکامل نهايي خود را ميگذراند. مشکلات فني همچون اندازه و وزن سامانه هاي مولد مغناطيسي MHDباعث شده که اين فناوري نقش کمتري در طراحي بمب هاي الکترومغناطيسي(حداقل در اينده نزديک)ايفا کند.اصول بنيادي طراحي MHD بر مبناي حرکت يک رسانا از ميان يک ميدان مغناطيسي است که جريان الکتريکي عمود بر جهت ميدان و حرکت رسانا توليد خواهد کرد.در MHD انفجاري،رسانا پلاسمايي از گازهاي انفجاري يونيزه شده مي باشد که از ميان ميدان مغناطيسي حرکت ميکند.جريان به وسيله الکترودهايي که در تماس با جت پلاسما هستند،جمع آوري مي شود.خواص الکتريکي پلاسما با بهينه کردن ساختار مواد منفجره و با استفاده از مواد افزودني مناسب که در طي سوختن يونيزه مي شوند،بهينه مي شود.
 

3-منبع پر توان مايکروويو،نوسان کننده ي کاتدي ويرکيتور
فناوري FCG به منظور توليد پالس هاي بزرگ توان الکتريکي عملکرد موثري دارد،اما خروجي بمب هاي مبتني بر اين نوع فناوري به بايند فرکانسي زير 1MHz محدود مي شودکه قابليت تخريب پالس الکترومغناطيس در اين طيف مغناطيسي(حتي در توان بالا)روي برخي اهداف کم بوده و تمرکز انرژي در چنين وسيله اي مشکل است.سامانه ي HPM يا منبع پر توان مايکروويو که امکان تمرکز توان خروجي را داشته و کوپل انرژي آن طيف وسيعي از اهداف را در بر ميگيرد،هر دو مشکل مذکور را بر طرف مي نمايد.انواع مختلفي از سيستم هايHPM همچون کليسترون(لامپ الکتروني مورد استفاده در دستگاه هاي مايکروويو)،مگنترون،لامپ سه قطبي انعکاسي و منبع گاف جرقه وجود دارند اما مهم ترين آنها،ويرکيتور است که به علت سادگي،ارزاني،قابليت توليد پالس بسيار قدرتمند،مقاوم بودن و توانايي عملکرد در باند هاي نسبتا وسيعي از فرکانس هاي مايکروويو،بسيار مورد توجه قرار گرفته است.

اصول عملکرد ويرکيتور بسيار پيچيده تر از سامانه مولد شار مي باشد.نحوه عملکرد ويرکيتور،شتاب دادن پرتو الکتروني شديد از ميان يک صفحه توري يا صفحه نازک آندي است.عبور الکترونها،فضايي حبابي شکل از ابر الکتروني پشت آند تشکيل مي دهد که با عنوان کاتد مجازي شناخته مي شود.اين کاتد ناپايدار بوده و در شرايط مناسب،در صورتي که در يک حفره مايکروويو قرار بگيرد،در باند فرکانسي مايکروويو نوسان خواهد کرد.حال اگر شکل گيري حباب بار الکتريکي در جايي صورت بگيرد که دچار تشديد و رزنانس شود،توان الکتريکي بسيار شديدي به دست خواهد آمد.در واقع با استفاده از فنون متداول در مهندسي مايکروويو،مي توان از حفره رزنانس به منظور به دست آوردن توان مايکروويو بهره برد.از آنجاييکه فرکانس نوسان وابسته به پارامترهاي جريان الکتروني مي باشد،امکان تنظيم فرکانس ويرکيتور نيز وجود دارد.

مقادير توان بدست آمده در آزمايش هاي ويرکيتور از 170کيلووات تا 40گيگا وات در باند هاي فرکانسي دسيمتر و سانتيمتر تغيير ميکند.دو طراحي متداول براي ويرکيتور موسوم به ويرکيتور محوري و ويرکيتور متقاطع مي باشد که نوع محوري از بعد طراحي ساده تر بوده و معمولا توان خروجي بهتري توليد مي کند.اين سامانه معمولا به صورت يک پيکره بندي هادي موج سيلندري ساخته مي شود که به يک آنتن مخروطي شکل وصل شده و توان خروجي مورد نياز از اين ساختار مخروطي که نقش آنتن را ايفا ميکند بدست مي ايد.مشکلات فني در طراحي ويرکيتور ويژه براي مهمات،مواردي همچون مدت دوام پالس خروجي،بازده واگرداني(conversion efficiency )در حد يک درصد،پايداري و نوسان و پهناي باند ميباشد.مزيت اين سامانه در قابليت خروجي در محدوده 2-20GHz است که کارايي موثري عليه انواع اهداف را دارد.مقابله با اين نوع بمب بسيار مشکل بوده و داراي شعاع تخريب وسيعي مي باشد.

◄   دفاع در مقابل بمب هاي الکترومغناطيس:
مهمات الکترومغناطيسي را مي توان بويسه بمب هاي هدايت شونده و غير قابل هدايت،موشک هاي کروز،گلوله هاي توپخانه و موشک هاي بالستيک پرتاب نمودو لذا شايد نخستين دفاع عليه بمب هاي الکترومغناطيسي ممانعت از پرتاب بمب يا موشک از طريق انهدام هواپيماي حامل بمب يا موشک يا انهدام سکوي پرتاب بمب يا موشک ياشد.اين شيوه دفاعي هميشه عملي نبوده و لذا سامانه هاي که احتمالا در معرض تاثيرات الکترومغناطيس قرار ميگيرند لازم است به طور الکترومغناطيسي مقاوم شوند.استفاده از پوششي که مانع از عبور ميدان مغناطيسي مي شود از مهم ترين تدابير است.اين شکل دفاع مي تواند با پوشاندن کامل وسايل در پوشش هادي الکتريکي موسوم به پوشش فاراده انجام شود.

وقتي پالس الکترومغناطيس به اين پوشش برخورد کند،انرژي آن به وسيله مواد هادي پوشش جذب شده و لذا سامانه هاي درون پوشش کاملا مصون مي مانند.اين اثر مشابه زماني مي باشد که يک هواپيما به رعد و برق برخورد مي کند،در اين شرايط پوسته بيروني هواپيما انرژي را در بيرون بدنه جريان داده و تخليه مي کند،به گونه اي که هيچ سامانه اي درون هواپيما آسيب نمي بيند.براي محافظت صحيح يک سامانه،بايد اطمينان نمود که تمام ورودي هاي آن سامانه داراي پوشش بوده و بدون پوشش فاراده رها نشده باشند.هيمن موضوع نيز به عنوان ضعف عمده اين روش تلقي مي شود،زيرا غالبا سامانه هاي تحت پوشش به هر دليل نيازمند ارتباط با محيط خارج از پوشش مي باشند.کابلهاي انتقال نيرو،سيم هاي ارتباطي و اطلاعاتي و حتي آنتن هاي فرستنده و گيرنده از کانالهاي ارتباطي سامانه با محيط بيرون از پوشش مي باشند.

در مجموع هر سيمي که به پوشش وارد مي شود يک کانال بالقوه براي انتقال موج قدرتمند انرژي و پالس الکترومغناطيس به درون پوشش فاراده و تخريب وسايل بوده و در عمل پوشش فاراده را بي تاثير مي سازد.حتي با فرض برآورده کردن اين الزامات،مقاومت سامانه درون پوشش به شدت پالس الکترومغناطيسي بمب و مقاومت پوشش فاراده روي سامانه وابسته است.لذا با توجه به سطح اهميت سامانه تحت پوشش،طراحي دقيق پوشش و در نظر گرفتن تمام جوانب هايز اهميت است.از طرف ديگر فناوري گرمايوني(تجهيزات لوله هاي خلا)در مقايسه با فناوري حالت جامد يا همان ترانزيستوري در مقابل سلاح هاي الکترومغناطيسي مقاومت بيشتري از خود نشان مي دهند.بنابراين سلاح هاي مورد نياز براي تخريب رايانه ها و سامانه هاي با فناوري حالت جامد،کمترين تخريب يا عملا هيچ گونه تخريبي در سامانه هاي با فناوري گرمايوني ايجاد ميکند.بنابر اين سلاح هاي الکترومغناطيسي تخريب موثري بر چنين اهدافي ايجاد نميکنند.
نتيجه گيري
بمب هاي الکترومغناطيسي را شايد بتوان سلاح حاي کشتار الکتريکي ناميد که طيف وسيعي از اهداف الکتريکي و الکترونيکي را در بر ميگيرند.قابليت تخريبي آنها نتايج جبران ناپذيري روي سامانه هاي اطلاعاتي و تاسيسات ارتباطي حريف بر جاي مي گذارد،لذا اين نوع مهمات نقش قاطعي در فرايند جنگ اطلاعات ايفا مي کنند.بهره مندي از دانش بمب هاي الکترومغناطيسي بويژه نوع غير هسته اي مبتني بر فن آوريFCG که دست يافتني تر نيز مي باشد،علاوه بر ايجاد آشنايي عملي با اين سامانه و تاثيرات آن،امکان به کار گيري و راهکارهاي مقابله با اثرات آنرا نيز فراهم مي نمايد،راهکارهايي که هرچه زودتر بايد انديشيده شوند.از کار افتادن سامانه هاي راداري و موشکي،تاسيسات ارتباطي و هوانوردي،عملا مختل کننده هرگونه واکنش دفاعي مناسب در مقابل حريف مي باشد.

نيروهاي نظامي پيشرفته تر به علت وجود تجهيزات الکتريکي و الکترونيکي بيشتر،در مقابل بمب هاي الکترومغناطيس آسيب پذير تر هستند.قطعا در هر گونه درگيري احتمالي با يک نيروي نظامي متکي به تجهيزات مدرن و پيشرفته الکترونيک،استفاده از يک بمب الکترومغناطيس ناثيرات مرگبارتري براي آنها به همراه خواهد داشت که به عنوان يک نقطه قوت براي حريف ضعيف تر از بعد نظامي مي تواند در نظر گرفته شود.از طرف ديگر با توجه به در دسترس قرار گرفتن فناوريهاي پيشرفته غير نظامي که امکان استفاده نظامي را فراهم مي کند،احتمال ساخت بمب هاي الکترومغناطيسي در کاربردهاي تروريستي افزايش مي يابد.از آنجا که اين نوع بمب تلفات انساني به همراه ندارد افکار عمومي را تحريک نکرده و کشورهاي هدف در شرايط دشواي قرار ميگيرند.لذا حرکت سريع به منظور کسب اين فناوري حياتي مينمايد.