بخشی از مقاله
چکیده:
در دورانی که بافت و ساخت تمامی جوامع تا حدود بسیار زیادی به دستاوردهای علمی از نوع الکترونیکی وابسته است و همه امور از تجهیزات بیمارستانها گرفته تا شبکه های مخابراتی و رایانه های بانکها و موسسات بزرگ مالی و نظامی همگی متکی به ساختارهای الکترونیکی هستند. این پژوهش به معرفی بمبهای الکترومغناطیسی، ماهیت اینگونه بمبها، نحوه عملکرد، خطرات و چگونگی مقابله با آنها میپردازد. یک بمب الکترو مغناطیسی سلاحی است که از وابستگی عمیق انسان به برق بهره می بردوبر همین اساس طراحی شده است. کاربرد بمبهای الکترومغناطیس می تواند سبب فلج شدن روند زندگی در مناطق بزرگ مسکونی شود. انفجار یک میدان مغناطیسی بسیار نیرومند در کسری از ثانیه آنچنان قدرت الکتریکی بالایی را در کلیه مواد هادی پیرامون خود القا نماید و آنها را از کار بیندازد. یک بمب الکترو مغناطیسی سلاحی است که از وابستگی عمیق انسان به برق بهره می بردوبر همین اساس طراحی شده است.
کلمات کلیدی: بمب الکترومغناطیسی، تجهیزات الکترونیکی، سلاح های الکترونیکی، ضریب دی الکتریک .
.1 مقدمه
پالس الکترو مغناطیسی EMP یک نوع از امواج ضربه ای بزرگ می باشد که توسط یک انفجار اتمی و یا توسط ادوات پرقدرت مایکروویو تولید می شود . EMP به طور سنتی به پالس الکترو مغناطیسی هسته ای NEMP اطلاق می گردد . اما در واقع این پالسها را می توان از راههای دیگری نیز تولید کرد که در ادامه انواع روش های تولید EMP را به طور مختصر شرح می دهیم . پالس الکترو مغناطیسی هسته ای از لحاظ ارتفاع انفجار و زمان اثر گذاری به انواع مختلف تقسیم می شود که مهم ترین نوع آن از لحاظ قدرت تخریب دستگاههای الکترونیکی و وسعت محدوده تاثیر گذاری پالس الکترو مغناطیسی حاصل از انفجار هسته در دامنه بالا - HEMP - می باشد انواع دیگر EMP حاصل از انفجار هسته ای عبارتند از پالس الکترو مغناطیسی حاصل از انفجار در سطح زمین - SBEMP - و پالس الکترو مغناطیسی حاصل از انفجار در هوا - ABEMP - * و از لحاظ زمان اثر گذاری نیز یک HEMP به سه دسته تقسیم می شود که عبارتند از HEMP زمان های اولیه ، HEMP زمان های میانی و HEMP زمانهای طولانی یا همان .EMP -MHD
.2 تولید HEMP
دیده HEMP حاصل از یک انفجار هستهای در ارتفاع بالاتر از 30 مایلی از سطح زمین می باشد که در پی این انفجار ، پرتوهای گاما در خارج از اتمسفر و یا جاهایی که اتمسفر رقیق می باشد ، شروع با تابیدن از محل انفجار می کند . پرتو گاما در واقع تابش فوتون های پر انرژی می باشد که پس از انفجار به طرف خارج از صحنه انفجار پرتاب می شوند.
.3 اثرات پرتو گاما
هنگامی که فوتون های پر انرژی حاصل از یک انفجار در ارتفاع بالا به مولکول های اتمسفر زمین برخورد می کنند ، با انرژی زیادی که دارند سبب تجزیه اتم های اتمسفر می شود و الکترون ها را از هسته اتم جدا می کنند . الکترون های آزاد حاصل از این انفجار با توجه به جرم کمتری که نسبت به هسته - شامل پروتون و نوترون - دارند ، به سرعت از صحنه انفجار دور می شوند جهت تقریبی حرکت الکترون ها در ابتدا همان جهت تابش پرتو گاما ، یعنی به صورت شعاع های دور شونده ای از مرکز انفجار می باشند ، الکترون های آزاد با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند و به این ترتیب جریان الکتریکی نسبتاً بزرگی را در اتمسفر زمین ایجاد می کنند که به جریان کامپتون مشهور می باشد .
با حرکت الکترون ها و خروج انها از صحنه انفجار ناحیه ای خالی از الکترون ها در نزدیکی صفحه انفجار باقی می ماند که به آن ناحیه ته نشست می گویند . وسعت ناحیه ته نشست تابعی از ارتفاع انفجار - HOB - اندازه و نوع سلاح منفجره به کار رفته می باشد. جریان کامپتون یا همان حرکت الکترون های آزاد تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین قرار گرفته و به تدریج از مسیر اولیه - در جهت پرتو گاما - منحرف شده و به صورت حلزونی دور خطوط میدان مغناطیسی زمین می چرخند و پس از طی مسافتی انرژی خود را از دست داده و مجدداً در اتمسفر جذب می شوند. تغییر جهت و سرعت حرکت الکترون هایکامپتون سبب ایجاد میدان الکترو مغناطیسی گذرای نسبتاً بزرگی می شود که تحت عنوان پالس الکترو مغناطیسی شناخته می شود و توسط هر جسم هادی در سطح زمین که در ناحیه تشعشع آن قرار داشته باشد ، جذب می شود . علاوه بر آن جدا شدن خود الکترون ها بابار منفی از هعسته اتم با بار مثبت سبب ایجاد یک میدان الکتریکی قوی در ناحیه تاثیر گذاری انفجار می شود . از آان جایی که حرکت پرتوهای گاما روی خط مستقیم می باشد ناحیه تاثیر گذاری آنها نیز توسط انحناء کره زمین محدوده می شود و وسعت ناحیه تحت تاثیر پرتو گاما توسط ارتفاع انفجار تعیین می شود.
اگر ناحیه پوشش زمینی HEMP را به صورت دایره ای در سطح زمین در نظر بگیریم شعاع ناحیه پوشش داده شده به صورت زیر تعیین می گردد :
که در آن Re شعاع کره زمین و HOB ارتفاع انفجار از سطح زمین می باشد و Rt شعاع دایره ای اثرگذاری جریان کامپتون در سطح کره زمین است . پدیده زمانی HEMP را به سه دوره ، بر اساس رفتار HEMP تقسیم کرده اند . HEMP در زمانهای اولیه HEMP - 2 در زمانهای میانی و HEMP - 3 در زمانهای طولانی.
.4 اثرات HEMP در زمانهای اولیه
از لحظه انفجار به میزان 1 µSec در سطح زمین طول می کشد این دوره زمان اثر گذاری پرتوهای گاما و انرژی الکترو مغناطیسی تشعشع شده حاصل از جریان Compton می باشد . در این فاز زمانی انرژی HEMP درمحدوده فرکانسی از 1 MHZ تا چند صد مگا هرتز می باشد . اثرات HEMP در زمانهای میانی بین زمان های 1 µSec و 0.1 sec رخ می دهد محتوای فرکانسی بین 1 HZ تا 100 KHZ دارد ، به دلیل ماهیت فرکانس پائین آن راحت تر می تواند از دیواره های پوشش عبور کند . اثرات HEMP در زمانهای طولانی از زمانهای بعد از 0.1 sec تا هزاران ثانیه به طول می انجامد و به MHD-EMP معروف است و خودش به دو فاز مختلف زمانی تقسیم می شود.
* فاز اولیه: بین زمانهای 0.1 sec تا 10 sec بعد از انفجار
* فاز موخر: بین زمانهای 0.1 sec تا هزاران ثانیه بعد از انفجار
به طور کلی MHD-EMP محدوده فضایی بزرگی را در بر می گیرد بیشتر روی فرکانس های پایین اثر می گذارد و دامنه کوچکی دارد . با توجه به ماهیت فرکانس پایین آن بیشتر روی خطوط زمینی و زیرزمینی طولانی ، نظیر کابل های تلفن ، خطوط توزیع توان و کابل های زیر دریایی اثر می گذارد .
.5 فاز اولیه MHD-EMP
یک انفجار هسته ای در اتمسفر سبب می شود که بلافاصله یک توپ آتشین بزرگ از گازهای داغ یونیزه شده تولید شود .این ناحیه حالت پلاسمای مغناطیسی داشته و از نفوذ خطوط میدان مغناطیسی زمین به داخل محدوده انفجار جلوگیری می کند و به این ترتیب در مراحل اولیه MHD-EMP خطوط مغناطیسی زمین را تحت تاثیر قرار داده و در تمام کره زمین اثر گذار خواهد بود . نقاطی که به طور دقیق زیر ناحیه انفجار در سطح زمین قرار دارند توسط لایه ای از گازهای یونیزه شده از MHD-EMP در فاز اولیه مصون می مانند .
