بخشی از مقاله
خلاصه
با گسترش روزافزون تکنولوژی ساخت سلاحها، شاهد ساخته شدن سلاحهایی پیشرفتهتر، مخربتر و دقیقتر هستیم. یکی از پیشرفتهترین این سلاحها، بمب های الکترومغناطیسی - E-Bomb - میباشند که ضمن اثر تخریبی بسیار بالای خود، رد کمی از خود برجا می گذارند. در این مقاله سعی شده است تا ضمن معرفی و بیان چگونگی عملکرد این گونه بمبها، قدرت پالس ایجاد شده توسط آنها، شبیهسازی اثر عملکردی آنها، لزوم آموزش عمومی و راههای مقابله با آنها نیز بررسی شود.
1.مقدمه
تجهیزات الکتریکی در سرتاسر جهان در برابر پالس الکترومغناطیس آسیبپذیر هستند. پالس برابر با انفجار ناگهانی یک تابش الکترومغناطیسی است که میتواند طبیعی و یا ساخت دست بشر باشد. پالسهای طبیعی در اثر فعالیتهای دورهای خورشید و پالسهای ساخت بشر بوسیلهی دستگاههایی به منظور تخریب و یا مختل کردن تجهیزات الکترونیکی در اثر یک انفجار هستهای بزرگ، فراتر از اتمسفر زمین بهوجود میآیند. یک پالس الکترومغناطیس که بدون هرگونه اخطاری ایجاد میشود، میتواند اثرات مصیبت باری از جمله ماهها قطع بخش عمدهای از شبکهی قدرت را بههمراه داشته باشد.
در سال 1958 آمریکاییها اولین بمب هیدروژنی خود را آزمایش کردند که نتایج بسیار خارقالعادهای را برای آنها بههمراه داشت. آزمایش یک انفجار هستهای بر روی اقیانوس آرام باعث شد که از طرفی لامپهای بخشهایی از جزایر هاوایی منفجر شوند و از طرفی دیگر، هزاران مایل دورتر یعنی در استرالیا بسیاری از تجهیزات رادیویی منفجر گردد.
2.مروری بر روش عملکردی
محققان نتیجه گرفتند فوتون هایی که از انفجار شدید تشعشعات گاما به وجود میآیند، مقدار بسیار زیادی از الکترونهای اتمهای هیدروژن و نیتروژنی را که در جو زمین وجود دارند، جدا میکند. این سیل عظیم الکترونها، هم کنشی با میدان مغناطیسی زمین برای بهوجود آوردن یک جریان الکتریکی متغیر داشتند که موجب ایجاد یک میدان مغناطیسی بسیار قوی گردید. پالس الکترومغناطیسی حاصل، یک جریان الکتریکی قوی در سطحی بسیار گسترده بهوجود میآورد.
این سلاحها در دو نوع شناخته میشوند:
1. با پهنای باند وسیع*
2. باند باریک
نوع اول بهصورت یک فلاش عکاسی عمل کرده و در فرکانسهای مختلف، محدوده ی نسبتا وسیعی را مورد هدف قرار میدهد. مورد دوم همانند لیزر در نظر گرفته میشود؛ حال آنکه فلاش عکاسی تمام سطح را روشن کرده در صورتی که لیزر یک پرتو متمرکز شده را در یک فرکانس مشخص ارسال می نماید.
3. اجزاء بمب الکترومغناطیسی و روش ایجاد پالس
بمبهای الکترومغناطیسی، چه با پهنای باند وسیع و چه باند باریک از اجزاء نشان داده شده در شکل 1 تشکیل میشود.
شکل1 ساختمان بمب الکترومغناطیسی
جریان ورودی از طریق بانک خازنی وارد متراکمکننده شار - - FCG شده و با عبور از سیمپیچهای آن ایجاد شار مغناطیسی میکند. متراکمکننده شار از یک لوله استوانهای توخالی که داخل آن مواد منفجره قرار دارد تشکیل شده است. مطابق شکل 2 با وقوع انفجار، سیمپیچهای موجود در آن بر اثر تخریب، اتصال کوتاه شده و باعث کاهش شار مغناطیسی می شود. مطابق قانون لنز، سیمپیچ با کاهش شار مخالفت کرده و باعث ایجاد شار خواهد شد. با توجه به نکته که این انفجار در کسری از ثانیه بهوقوع میپیوندد، تمامی شار اولیه سیمپیچ در انتهای لوله استوانهای ایجاد خواهد شد.
شکل2 متراکمکننده شار مغناطیسی
حال شار الکترومغناطیسی متراکم شده باعث القای جریان در دستگاه ویرکیتور میگردد. ویرکیتور مطابق شکل 3 دستگاهی است که از نظر مکانیکی بسیار ساده است و میتواند در طیف وسیعی از امواج مایکروویو تاثیرگذار باشد. شالوده آن بر اساس سرعت بخشیدن به یک باریکه الکترونهای جریان بالا در مقابل یک روزنه - آند - است، تعداد زیادی از الکترون ها از آن عبور خواهند کرد و به شکل یک حباب بار، فضای پشت آند را میپوشانند. این حباب در واقع یک کاتد مجازی را تشکیل میدهد. الکترونها بار دیگر به سمت آند جذب میشوند و این روند ادامه خواهد داشت. این حرکت شتابدار که در دو جهت انجام میشود، باعث ایجاد پالس الکترومغناطیسی خواهد شد. در شرایطی مناسب این محدوده از بارها در فرکانسهای مایکروویو نوسان خواهند کرد.
شکل3 اجزای داخلی ویرکیتور
سرانجام این پالس ایجاد شده توسط یک آنتن مایکروویو، ساطع شده و با ایجاد اضافه ولتاژ در دستگاههای الکترونیکی باعث تخریب آنها میگردد.
4. محاسبه قدرت پالس
به منظور محاسبه ی دامنهی پالس الکترومغناطیسی، میدان ایجاد شده توسط هر الکترون را بدست آورده و با جمع این میدانها در نقطه هدف، دامنه سیگنال الکترومغناطیسی بهوجود آمده را محاسبه خواهیم نمود.
مطالعات انجام شده نشان داده است که تمامی الکترونهای حاصله توسط پرتوهای گاما در اتمسفر نمیتوانند در ایجاد پالس الکترومغناطیسی شرکت کنند.
