Delta-Impulzus, 1989 (5. évfolyam, 1-13. szám)
1989-03-25 / 6. szám
Atomfegyverek elektromágneses impulzusa Még 1945-ben, az atomfegyver megalkotása idején, Enrico Fermi Nobeldíjas fizikus, az amerikai atombombaprogram egyik vezetője felvetette azt a gondolatot, hogy a nukleáris robbanás nagy erejű elektromágneses sugárzást kelt. Valóban, amikor 1962-ben a Csendes-óceán térségében, a Johnston-szigetek fölött 400 km magasságban az Egyesült Államok robbantást hajtott végre, az 1300 km távolságban lévő Hawaii-szigetek villamosenergia-ellátásában súlyos zavarok keletkeztek. Az 1963-ban életbe lépett atomcsendegyezmény miatt további nagy magasságú robbantásokat nem végeztek. Az atombomba robbanásának pillanatában nagy intenzitású gamma- és neutronsugárzás keletkezik. A neutronsugárzás egy része elnyelődik a bomba anyagában (elsősorban a kémiai robbanóanyag nitrogénjében), valamint a levegő nitrogénjében, és 14 N(n,p)14 C atommagreakció útján kemény gamma-sugárzást hoz létre. Végeredményben a robbanásnál felszabaduló energiának 0,1-1,0% része gamma-sugárzás formájában szabadul fel. A nagy energiájú gamma-sugárzás (átlagos energia: 2-3 MeV) a levegő atomjairól elektronokat szakít le. Egyetlen gamma-kvantum mintegy 30 000 eV-t kelt, ezek az elektronok (az ún. Compton-elektronok) nagy sebességgel mozognak a robbanástól elfelé mutató irányban. Azok az atomok, amelyekről az elektron leszakadt, pozitív töltést nyernek, és mivel az atomok tömege sokkal nagyobb, mint az elektronoké, helyben maradnak. A sugárirányban táguló elektronok és a mögöttük maradó pozitív ionok között igen nagy térerősség lép fel. Ha a robbanás a légkörben történik és a levegő sűrűsége állandó, akkor a töltéseloszlás gömbszimmetrikus lesz. Egy ilyen gömbszimmetrikus eloszlás nem sugároz. A valóságban azonban a szimmetria nem valósul meg; a levegő sűrűsége a magassággal csökken, az elektronok mozgására a Föld mágneses tere hatással van stb. Különösen erős az aszimmetria földfelszíni robbanásnál; ilyenkor gömb helyett félgömb alakú eloszlás jön létre. A nem szimmetrikus eloszlás dipólantennaként viselkedik, és így erős sugárzást bocsát ki. A föld mindig jobb vezető a levegőnél, ezért a levegőben a robbanástól kifelé mozgó elektronok áramát a földben a robbanás irányába mozgó elektronok árama kiegyenlíti. A leghatásosabb módszer EMI keltésére a légkörön kívüli robbantás. Ilyenkor a gamma-sugárzás mintegy 50 km magasságig majdnem akadálytalanul hatol le, majd energiáját az 50-20 km közötti rétegben veszti el. Az elektronok a föld mágneses terének hatására körpályára kényszerülnek (a körpálya sugara 100 m nagyságrendű), a keringő elektron mint keretantenna sugároz, az egyes elektronok sugárzása - fázisban lévén egymással - összeadódik, így nagyon nagy térerősség léphet fel. Az EMI nagyon gyorsan lejátszódó folyamat; a térerősség kb. 10 7 s alatt eléri a csúcsértékét, ami 100 kV / nfi nagyságrendet is elérhet. Pontos értéke a robbanás méretétől, kisebb mértékben a fegyver szerkezetétől, továbbá a robbanás magasságától, végül a robbanástól mért távolságtól függ. Egy 100 km magasságban végzett robbantás hatáskörzete 1200 km-ig, a 400 km magasságban végzetté 2200 km-ig terjed, így egyetlen robbantással kontinensnyi terület hírközlő hálózata bénítható meg. A térerősség eloszlására hatással van a Föld mágneses tere is, a robbanás helyétől a mágneses erővonalakhoz képest egy meghatározott irányban ún. vakfolt van, ahol az EMI hatása minimális. A robbanás ideiglenesen szétrombolja a Föld mágneses terét, ennek a nyugalmi szintre visszaállítása percnyi időt vesz igénybe, ezalatt egy második elektromágneses impulzus is keletkezik, ez azonban olyan gyenge, hogy már nem rendelkezik romboló hatással. Erősáramú berendezéseknél a védekezés megoldása elvileg egyszerű, viszont a költségek miatt általában csak a létfontosságú berendezéseknél valósítható meg. Az egyik egyszerű módszer a kábelek kettőzése úgy, hogy az irányuk egymásra merőleges legyen. A koaxiális kábel alkalmazása is hatásos védelmet nyújt, ennél még jobb az árnyékolt kettős vezeték. A korszerű mikroelektronikai berendezések, így a nagy érzékenységű rádióvevők, erősítők, számítógépek stb. rendkívül érzékenyek. (Jellemző, hogy egyes védelem nélküli mikroelektronikai egységeket már az emberi kéz dörzselektromossága is tönkretehet.) Az elektroncsöves berendezések aránylag ellenállóak, azonban a miniatürizált berendezések túlnyomó többségénél elképzelhetetlen a csövekhez való visszatérés. A hírközlés tartós (1-2 perces) zavarásában szerepe lehet a Föld mágneses terének viszszaállításával kapcsolatos gyenge EMI-nek is. Ez ugyan csak mVm-1 nagyságrendű térerősséget hoz létre, ami romboláshoz messze elégtelen, azonban hosszú hírközlő vezetékeken akkora feszültséget hozhat létre - pl. 1 km vezetéken tíz voltot -, ami a hírközlést lehetetlenné teheti. Tökéletesen érzéketlenek az EMI-vel szemben az optikai hírközlő eszközök. Kísérleteznek olyan optikai elemekkel, amelyek helyettesíthetik a megfelelő elektronikus egységeket (erősítő, logikai kapu, oszcillátor stb.), így elvileg lehetőség van pl. a rádiólokátor helyett olyan lézeres távmérő készítésére, amiben semmiféle elektronikus egység nincs. Ha egy, interkontinentális rakétákkal kezdeményezett atomcsapásnál a szárazföldről indított rakétákkal egy időben tengeralattjáróról is indítanak rakétákat, akkor az utóbbiak már 6-7 perc repülés után olyan helyzetbe kerülnek, ahol nagy hatásfokkal kelthetnek a célterületre irányuló elektromágneses impulzust. Ha egy időben, illetve közel egy időben 4-5 db 1 Mt erejű robbanófejet robbantanak a céltól különböző irányokban, akkor nem érvényesülhet az a védőhatás, ami egy vezetéknek a robbanáshoz képest érzéketlen irányban való elhelyezéséből, illetve a „vakfolton" való fekvéséből ered. Ilyen időzítés mellett az EMI akkor béníthatja meg a hírközlő rendszert, amikor az ellencsapás kiváltását elrendelő parancsot kellene kiadni. MAKRA ZSIGMOND a fizikai tudományok kandidátusa Elektromágneses impulzus keletkezése a légkörön kívül történő nukleáris robbanás hatására DQQG1DBQH HO /éptönön tráu/i robbanás fok/fie/SZÚJEM/ ke/et/cezési tartománya H HADITECHNIKA TECHNIKA