从航天科工某电磁脉冲试验成功的新闻,谈谈电磁脉冲武器的那些事儿

据《科技日报》记者报道,近日中国航天科工二院 203 所顺利完成某电磁脉冲试验工作。关于这一新闻的报道和解读,自媒体可谓是铺天盖地,一方面把根本没有透露的具体试验内容猜的没边没沿,另一方面,关于电磁脉冲的相关技术概念和评价,大都是老生常谈或者并不准确。本文不去猜测 203 所电磁脉冲试验的具体内容,主要是澄清一些电磁脉冲武器的基本概念。

首先,电磁脉冲武器早已有之,就是原子弹

电磁脉冲武器,又名高功率微波武器,与激光武器一样,都是定向能武器的一种。即通过武器中的发生器生成高功率的微波波束,精确瞄准聚焦并打击到目标上,依靠“电子杀伤”来干扰或烧毁敌方武器系统的电子元器件、电子控制及计算机系统等,使得电子控制系统失效、中断、甚至遭到破损,相关电子设备无法继续工作。

最早的电磁脉冲武器就是原子弹,原子弹爆炸中会产生极高功率的微波,只是无法定向传播。因此对于电磁脉冲武器的研究,最早也是原子弹研究的一个组成部分。所以,作为最早研制和使用原子弹的国家,美国在电磁脉冲武器研制上走在最前面。由于原子弹具有极大附带杀伤效应,美军开始专门研制非核原理的、能够用于战术场景的战术型电磁脉冲武器。 1985 年,电磁脉冲武器被美军列为 “ 星球大战计划 ” 中空间武器的主攻项目; 1987 年,美国国防部提出发展常规高技术计划 ( 即 “ 平衡技术倡议 ” 计划 ) ,高功率微波武器就是其五大关键技术之一 ; 1993 年,代号 “ 竖琴 ” 的电磁脉冲武器投入试验。美军同样也最早将第一代电磁脉冲武器投入实战, 1991 年海湾战争中,美军首次使用了一批用 “ 战斧 ” 巡航导弹平台改造而成的 “ 试验性战术微波导弹 ” 。 1999 年,美军在轰炸南联盟的科索沃战争中再次使用电磁脉冲武器,如在 1999 年 3 月 24 日对南联盟轰炸中,美军使用正在试验中的微波炸弹使南联盟部分地区的通讯设施瘫痪了 3 个多小时,并成功摧毁了贝尔格莱德的供电系统。 2003 年伊拉克战争中,美军又在 3 月 26 日使用电磁脉冲导弹空袭攻击了巴格达电视台并使其转播信号中断。

CHAMP高能微波武器想象图

其次,电磁脉冲武器的破坏力主要由功率密度来衡量

微波武器对电子设备的破坏性和破坏力,主要取决于其功率。当微波的功率密度为 0.01 ~ 1 毫瓦 / 平方厘米时,可以干扰相应频段的雷达、通信、导航设备的正常工作; 0.01 ~ 1 瓦 / 平方厘米时,可使探测系统、通信指挥控制系统和武器系统设备中的电子元器件失效或烧毁; 10-100 瓦 / 平方厘米时,高频率微波辐射形成的瞬变电磁场可使金属表面产生感应电流,通过天线、导线、电缆和各种开口或缝隙耦合到卫星、导弹、飞机、舰艇、坦克、装甲车辆等内部,破坏各种敏感元件,如传感器和电子元器件,使元器件产生状态反转、击穿,出现误码、记忆信息抹掉等。强大的电磁辐射会使整个通信网络失控,这是因为大脉冲功率超过敏感元器件的额定值,设备会因过载而造成永久性毁伤。如果辐射的微波功率足够强,则装备外壳开口与缝隙处可以被电离,从而变成良导体; 1000 ~ 10000 瓦 / 平方厘米时,会在很短的时间内使目标受高热而破坏,甚至能够提前引爆导弹中的战斗部或炸药。

第三,哪怕领先如美国,电磁脉冲武器目前仍处于研究试验阶段,威力远远不够大。

虽然美军已经将第一代电磁脉冲武器投入过实战,但毕竟是试验性质居多,投入规模很小,产生战果有限,对战争影响不大。新世纪以来,美国对于性能更好、实战能力更强的新一代电磁脉冲武器的技术预研开始发力: 2004 年,美军开始测试新一代电磁脉冲武器,致力于降低成本; 2012 年,美国一家公司研发的反电子系统高功率微波武器进行测试,携载该系统的飞机在低空飞行了 1 个小时,使 7 个不同目标内的电子系统降级或失效,沿线房屋中放置的计算机全部黑屏。 2009 年,美国波音公司在美国空军研究实验室的支持下,展开了 “ 反电子高功率微波先进导弹 ”CHAMP 试验演示项目的技术开发,美军希望这一项目取得的成果,能够在未来替代美军现役的反辐射导弹,来打击摧毁敌方的各种电子武器装备和目标。

截止 2020 年,美国公开的在研电磁脉冲武器项目也是世界之最:美国空军研究实验室主导的“战术高功率微波作战响应器”( THOR )项目,开发成本约 1500 万美元,该武器可在十亿分之一秒内发出强微波束,瞬间冲击目标,在试验中曾一次性击落 50 架无人机组成的无人机群;雷神公司和美国空军主导开发的“相位器”( Phaser )项目,该系统发射的高功率电磁能量束,可破坏其范围内的无人机电子器件,使无人机坠落至地面;美国海军研究办公室联合美空军研究实验室研发“高功率联合电磁非动力学打击系统” ( HIJENKS ),一种空射高功率微波武器,被猜测可能是早期预研项目 “ 反电子高功率微波先进导弹 ” ( CHAMP )项目的延续。

美国在电磁脉冲武器研发中起步最早,投入也最大,最近二十年来搞了近 10 个电磁脉冲武器的研究项目,但是领先却并不明显,其新一代电磁脉冲武器,仍处于技术研究的早期阶段,距离实战部署仍有相当距离。 2014 年,美国军方对于曾寄予厚望的 “ 反电子高功率微波先进导弹 ”CHAMP 演示项目进行全面总结和技术评估,指出,在经过高功率微波导弹攻击后,电子系统的失效效果大都是暂时的,同时导弹的辐射功率仍不够高,发射和作用距离也不够远,仍有待继续改进。美军太平洋司令部本计划将 32 枚 AGM-129 改型巡航导弹改装为电磁脉冲导弹,但最后并未执行。时隔 7 年之后, CHAMP 项目疑似以“高功率联合电磁非动力学打击系统” ( HIJENKS )的名称重新启动,但仍旧由空、海军研究实验室两大技术预研和试验部门领衔,表明仍旧处于技术预研而非武器研制阶段。

第四,我国微波武器发展同样始于原子弹研制,注重攻也注重防

我国对电磁脉冲武器的早期认知和理论,也来自于原子弹的研制,据笔者采访参与原子弹研制的老专家们的回忆,通过苏联提供的一批原子弹研制的宝贵资料,我们九院(现工程物理研究院)的科研人员们学习理解了磁聚焦的相关概念,在原子弹研制的同时,九院的老前辈们也在思考,能否将原子弹爆炸产生的巨大磁通量利用起来,产生高功率的微波,作为一种特殊的武器来使用。

当然,此后中国电磁脉冲武器的持续研制工作情况没有公开。但这挡不住美国人在那瞎猜: 2014 年,美国《世界网络日报》刊载美国国防部长办公室前安全政策高级分析师迈克尔 · 马卢夫的文章,不但大肆炒作“莫须有”的所谓“中国电磁脉冲武器的威胁”,声称“中国已经能在中程弹道导弹上安装电磁脉冲武器弹头,还警告威胁别国不许研制和发展电磁脉冲武器。“只许州官放火,不许百姓点灯”的丑态和生怕被别国超越的焦虑暴露无遗。

说到电磁脉冲武器,笔者先得指出,它不仅仅是一种进攻性的武器,实际上还涉及到另一面,那就是电磁脉冲的防护。我们试想,在战场上,拥有电磁脉冲武器的双方互相使用电磁脉冲武器,那么我们除了得把矛头锻炼得更加锋利外,是不是还得考虑造一面“电磁防护的”盾牌,保证我方的电子设备和信息化装备不被对手的电磁脉冲武器克制?

就像科技日报对 203 所电磁脉冲试验报道中提到的那样,实际上,从基本概念而言,电磁脉冲武器的防护,与电磁兼容技术同出一源,区别在于电磁兼容是对正常工作的频谱和功率设备进行兼容试验和管理、防护,而电磁脉冲武器的防护则是对超量的、超大功率的微波进行防护。后者要求更高,所需的设备也更多,难度自然也更高的多。

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