Технические науки

Как хорошо известно, ядерные взрывы сопровождаются мощными импульсами электромагнитного излучения, поражающими электронику на расстояниях до тысячи километров. При описании механизма, приводящего к электромагнитному импульсу (ЭМИ), будем следовать работе [1.23].

При ядерном взрыве большинство продуктов деления образуется в возбужденном состоянии с энергией возбуждения порядка 1 МэВ и с очень малым временем жизни по сравнению с временем прохождения фронта ядерного взрыва, составляющим около 10 нc. Следовательно, такие гамма-кванты излучаются практически мгновенно. Эти гамма-кванты реагируют с молекулами воздуха и образуют комптоновские электроны, движущиеся преимущественно в радиальном направлении. Чтобы такая система могла служить излучателем, следует сделать ее асимметричной. При высотных взрывах, например, асимметрия достигается благодаря тому, что плотность воздуха экспоненциально уменьшается с высотой. Поскольку плотность комптоновских электронов пропорциональна плотности воздуха, естественно возникает результирующий дипольный момент электронного облака. Электроны «накручиваются» на силовые линии геомагнитного поля и генерируют электромагнитное излучение. Другой механизм ЭМИ связан с рентгеновским излучением ядерного взрыва, которое ионизирует атмосферу, оказывая импульсное воздействие на структуру геомагнитного поля; это воздействие передается на большие расстояния.

Так как в среднем на акт деления выделяется 200-250 МэВ, то мгновенные гамма-кванты уносят 0,4% всей энергии взрыва.

При мегатонном взрыве в ЭМИ переходит энергия

(1.50)

Поскольку длительность ЭМИ принимается равной 10 нc, плотность энергии в сферической волне ядерного взрыва толщиной 3 м и радиусом, например, 1000 км равна

(1.51)

Для электромагнитной волны откуда можно определить значение электрического поля:

(1.52)

При таком поле падение потенциала на космическом объекте размером 25 м составит 450 кВ.

Соответствующий поток электромагнитной высокочастотной энергии довольно мал; на расстоянии 1000 км от места взрыва он равен лишь 10~⁶ Дж/см² и по мощности составляет 100 Вт/см².

Таким образом, ЭМИ-оружие соответствует выделению на поверхности мишени высокочастотной электромагнитной энергии с интенсивностью порядка 100 Вт/см².

Прежде всего рассмотрим электромагнитное излучение в диапазоне миллиметровых волн, генераторы которых, судя по сообщениям американской печати, усиленно разрабатываются в ряде лабораторий США, причем основной упор в исследованиях делается на повышение мощности генераторов.

Например, антенна диаметром 10 м дает пучок миллиметровых волн с расходимостью порядка 10~⁴. На расстоянии 1000 км такой пучок образует на мишени пятно диаметром 100 м (порядка размера крупной боевой станции). Разработаны генераторы миллиметровых волн (например, так называемые гироконы) с мощностью в пределах 0,1 – 1 ГВт [1.24]. Такие генераторы позволяют создать на поверхности мишени плотность потока мощности порядка 1 – 10 Вт/см², что пока существенно ниже требуемого значения 100 Вт/см², но не настолько, чтобы это было технически недостижимым.

В типичном режиме работы гирокон посылает цепочки микросекундных импульсов. Энергия каждого импульса на поверхности мишени составит величину 10 – ⁶ – 10~⁵ Дж/см², что даже превышает полученные ранее оценки. Имеется и еще одно благоприятное обстоятельство. Используемые миллиметровые волны соответствуют частотам в сотни ГГц; их проникающая способность существенно выше по сравнению с более длинными вол-

нами (мегагерцового диапазона), типичными для ЭМИ. Поэтому не исключено, что уже существующие генераторы миллиметровых волн могут обеспечить некий эквивалент действию ЭМИ на расстояниях до 1000 км.

Мощное электромагнитное излучение может быть получено при взаимодействии с атмосферой сильноточного релятивистского электронного пучка. При этом до 10% энергии пучка преобразуется в электромагнитное излучение, которое распространяется более или менее изотропно. При энергии электронов, скажем, 10 МэВ и токах 10 кА мощность излучения достигает десятка ГВт, но из-за изотропности его распространения радиус действия составляет не более сотни метров.

В качестве целей для ЭМИ-оружия могут рассматриваться цепи питания и управления ракет, а также антенны спутников и боевых станций космического базирования.

Поскольку пучки миллиметровых волн свободно проходят сквозь атмосферу, можно рассматривать ЭМИ-системы как космического, так и наземного базирования.

Естественный путь защиты от ЭМИ-оружия заключается в тщательной электрической экранировке всех важных узлов и элементов.

Рассмотренные выше разновидности средств поражения атакующих ракет и боеголовок могут найти применение и в другой области – для поражения спутников (включая и боевые космические станции), причем в этом случае пороги поражения могут оказаться существенно ниже, чем для обороны от ракет или боеголовок, а вопросы нацеливания и все проблемы быстродействия – существенно проще.

Из проведенного анализа следует, что, хотя некоторые рассмотренные средства поражения в перспективе могут удовлетворить требованиям гипотетической системы ПРО с элементами космического базирования, комплексная задача разработки такой системы еще весьма далека от решения. Одно из главных заблуждений сторонников СОИ, как указывают некоторые американские исследователи, заключается как раз в том, что успешное развитие отдельных элементов системы (например, средств поражения) приравнивается к созданию эффективной оборонительной системы.

Как подчеркивается многими экспертами, основные трудности создания противоракетной системы будут связаны не с разработкой необходимых средств поражения, т.е. ее собственно боевых компонентов, хотя и здесь, как мы уже убедились, хватает своих проблем.

Литература

[1.1] The Strategic Defense Initiative, Defense Technology Study, Washington, DoD, April 1984.

[1.2] Перспективы создания космической противоракетной системы США и ее вероятное воздействие на военно-политическую обстановку в мире.

[1.3] Space-Based Missile Defense, A Report by the Union of Concerned Scientists, Cambridge, Mass., March 1984.

[1.4] The Reagan Strategic Defense Initiative, A Technical, Political and Arms Control Assessment, Stanford Center for International Security and Arms Control, 1984.

[1.5] Directed Energy Missile Defense in Space, A Background Paper, US Congress Office of Technology Assessment, 1984.

[1.6] Ballistic Missile Defense Technology, A Background Paper, US Congress, Office of Technology Assessment, 1985.

[1.7] Scientific American, 1984, 251, no.4, October, p.39.

[1.8] Термодинамические характеристики индивидуальных веществ. – М.: Наука, 1978.

[1.9] Journal of Macromolecular Science – Chemistry, 1969, A3, 327. [1.10] Наука и жизнь, 1985, №9, с.50.

[1.11] Химические лазеры. Под ред. Р.Гросса и Дж.Ботта. – М.: Мир, 1980. [1.12] Химические лазеры. Под ред. Н.Г.Басова. – М.: Наука, 1982. [1.13] Плазменные лазеры. – М.: Атомиздат, 1978. [1.14] Квантовая электроника, 1981, 8, 1606. [1.15] AW&ST, 1981, 23 Febr., р.23.

[1.16] Рентгеноспектральный справочник. – М.: Наука, 1982.

[1.17] Nature, 1985, 316, р.314.

[1.18] IEEE Trans.Nucl.Sci., 1983, NS – 30, p. 1408.

[1.19] Rev.Set.Inst. 1982, 52, p.503.

[1.20] ЖЭТФ, 1957, 33, c.3.

[1.21] NASA SP – 413, 1977.

[1.22] AW&ST, 1983, 5 Dec, p.62.

[1.23] Am.J.Phys., 1983, 51, p.215.

[1.24] IEEE Trans.Nucl.Sci., 1983, NS – 30, p.3432.

[1.25] Discover, 1985, v.6, no.9, p.43.