نقش امواج مایکروویو در تسلیحات
امواج مايکروويو، همانند نورمرئي از جنس امواج الکترو مغناطيسي هستند ولی فرکانس بسيار بالا و طول موج بسيار کمي دارند. البته تمام امواج راديويي، مادون قرمز، نور مرئي، موبايل، راديو و ماهواره از جنس امواج الکترو مغناطيسي هستند اما فرق آنها در فرکانس و توان تشعشع آنهاست.
امواج مایکروویو، امواجی با طول موج کوتاه و انرژی فراوان هستند. از این امواج در سامانه های مخابراتی، سامانه های راداری و لوازم خانگی مانند اجاقهای مایکروویو استفاده میشود. در اجاقهای مایکروویو یا همان مایکروفر، انرژی زیاد این امواج باعث افزایش فعالیت مولکولها به خصوص مولکول آب میشود و با افزایش دما، غذا را میپزد. در کاربرد نظامی، همین توان و انرژی بالا برای آزار نیروهای دشمن و ایجاد آسیب در تجهیزات آنها به کار میرود.
امروزه هدف اصلی در بیشتر نبردهای نظامی، نابودی و از بین بردن نیروهای متخاصم نیست، چه بسا هدف، زنده ماندن، به اسارت گرفتن یا حتی متفرق ساختن آنها باشد. همین گزینه در کنار اوجگیری مخالفتهای عمومی علیه ساخت، نگهداری و استفاده از سلاحهای کشتارجمعی باعث شده که نسل جدیدی از سلاحهای نوین، با عنوان سلاحهای غیرکشنده وارد ادبیات نظامی ابرقدرتها شود. این سلاحها اگرچه ممکن است در برخی موارد حتی باعث مرگ شوند ولی عموما موجب زمینگیری، مشغولیت و آزار نیروهای طرف مقابل خواهند شد.
نحوه عملکرد سلاحهای مایکروویو بر اساس اینکه برای مقابله با نیروهای دشمن یا تجهیزات آنها استفاده شود، متفاوت است. از جمله معروفترین سلاحهای مایکروویوی ضد نفر، میتوان سیستم مانع فعال را نام برد. این سلاح طی دو ثانیه، انرژی مایکروویوی متمرکزی را آزاد میکند که با ایجاد سوزش شدید در پوست، فرد مقاوم را به فراری غیرارادی، وادار میکند. آزمایشها نشان داده که درد سوزش پس از چند ثانیه غیرقابل تحمل میشود.
از آنجا که این امواج حداکثر تا عمق دو میلیمتری زیر پوست نفوذ میکنند، بهترین راه دفاع در برابر آن، پوشاندن سطح بدن و نقاط بیحفاظ است. لباس ضخیم، جلیقه ضد گلوله، کلاههای دارای تلق صورت، دستکش و نظایر آن میتواند جلوی نفوذ امواج را بگیرد. همچنین فرد با حفاظت خود از تابش مستقیم، پناه گرفتن پشت وسایل یا درون سنگر، تحرک و جابجایی میتواند مانع از تمرکز امواج و تاثیر سوء آنها شود. اما برای از کار انداختن تجهیزات دشمن، از امواج مایکروویو با قدرت بالا استفاده میشود. سلاحهایی که از این امواج پرقدرت استفاده میکنند، با انتشار انرژی شدید در زمان بسیار کوتاهی موجب میشوند که جریان ناپایداری به پتانسیل چند هزار ولت در ابزارهای نیمه رسانا القا شود و مدارهای الکترونیکی در اصطلاح بسوزند. تجهیزات الکترونیکی، رایانه ها، رادارها و بیسیمها در همان لحظات نخست از کار میافتند. در عین حال، بدن انسان به عنوان یک نیمه رسانا عمل میکند و این امواج را جذب میکند.
پالس الکترومغناطیسی
در یک لحظه همه چیز در خاموشی فرو میرود: بوی سوختن وسایل الکتریکی در فضا میپیچد، پوشش سیمها میسوزد، خطوط نازک تلفن قطع میشود و مهمتر از همه، درون هیچ رایانه ای حتی یک بیت اطلاعات باقی نمیماند. این در حالی است که هیچ کس کوچکترین آسیبی هم ندیده است.
اثر پالس الکترومغناطیسی برای نخستین بار طی آزمایشهای هسته ای مشاهده شد. مشخصه این اثر، تولید یک پالس الکترومغناطیس خیلی کوتاه (در حد صد نانو ثانیه) اما بسیار شدید است که از منبع انتشار ساطع میشود. پالس الکترومغناطیس، میدان الکترومغناطیسی پرقدرتی را به ویژه در محل انفجار تولید میکند که توانایی تولید هزاران ولت جریان کوتاه مدت را روی مواد رسانای الکتریکی از جمله سیمها و صفحات مدار چاپی دارد. به همین دلیل است که اهمیت نظامی فراوانی هم دارد و میتواند اثرات تخریبی جبران ناپذیری را روی محدوده وسیعی از تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی به ویژه رایانه ها، رادیوها یا سامانه های راداری بر جا بگذارد. شدت میدان تولیدشده و سختی الکترومغناطیسی قطعات الکترونیکی که مقاومت تجهیزات را در مقابل این اثر بیان میکنند، مقدار تخریب ایجادشده روی تجهیزات را تعیین میکند.
اثرات تخریبی
امواج مایکروویو به عواملی همچون فاصله از مرکز انفجار، حساسیت تجهیزات و میزان حفاظتهای انجام شده بستگی دارد. مقدار تخریب میتواند شامل تخریب جبران ناپذیر و انهدام کامل الکتریکی و الکترونیکی در نزدیکی انفجار تا تخریبهای کمتر در نواحی دورتر باشد که تنها نیازمند جایگزینی برخی قطعات و بخشهای آسیب دیده است. در فواصل دورتر، تخریب ایجادشده با از کار افتادن موقت سیستم خودنمایی میکند که معمولا پس از مدتی امکان استفاده مجدد از آن وجود دارد، اما معمولا قابلیت اطمینان این گونه سامانه ها به شدت کاهش یافته است.
تجهیزات رایانه های تجاری از نیمه رساناهای اکسید فلزی ساخته میشوند که به پالسهای ولتاژ بالا بسیار حساسند؛ بنابراین این سامانه ها در مقابل اثر پالس الکترومغناطیس آسیب پذیری بیشتری دارند. رایانه های مورد استفاده در سامانه های پردازش اطلاعات، سامانه های اطلاعاتی، نمایشگرها و رایانههای متصل به تجهیزات نظامی از جمله پردازشگرها و سامانه های دیجیتالی در مقابل اثر پالس الکترومغناطیس آسیب پذیرند. کابلهای مسی بسیار بلند بین تجهیزات ارتباطات راه دور، دیودها و ترانزیستورهای فرکانس بالا و مینیاتوری موجود در گیرنده ها، رادارها و تجهیزات نظامی الکترونیکی، ماهواره ها، تجهیزات UHF، VHF، HF و تجهیزات ارتباطات باند کوتاه نیز همگی در برابر پالس الکترومغناطیس، ناتوان و تخریب پذیر هستند. تازه به این توجه داشته باشید که تجهیزات پیشرفته و جدید امروزی معمولا به شکل فشرده ارائه میشوند و اگر بخشی از آن آسیب ببیند، امکان تعویض یا تعمیر آن قسمت وجود ندارد و باید ابزار جدیدی را تهیه و جایگزین کرد. به زبان خیلی ساده، هیچ وسیله الکتریکی و الکترونیکی از قدرت نابودگر پالسهای الکترومغناطیس در امان نیست.
دفاع در مقابل امواج مایکروویو
ساختمانها، دیوارهای معمولی و حتی دیوارهای بتنی به دلیل نداشتن خواص بازدارنده در مقابل پالسهای الکترومغناطیسی، در برابر این امواج مقاومتی ندارند. بنابراین لازم است که سامانه های در معرض تهدید را از نظر الکترومغناطیسی مقاوم کرد. استفاده از پوششهای سدکننده میدان الکترومغناطیسی از مهمترین تدابیری است که میتوان انجام داد.
برای این منظور میتوان تجهیزات را در یک پوشش هادی الکتریکی، موسوم به پوشش فاراده قرار داد. وقتی پالس الکترومغناطیس به این پوشش برخورد کند، انرژی آن به وسیله مواد هادی پوشش جذب شده و لذا سامانه های درون پوشش کاملا مصون میماند. این اثر مشابه زمانی است که یک هواپیما به رعد و برق برخورد میکند. در این شرایط پوسته بیرونی هواپیما انرژی را در بیرون بدنه جریان داده و تخلیه میکند، به گونه ای که هیچ سامانه ای درون هواپیما آسیب نمی بیند.
برای محافظت صحیح یک سامانه باید اطمینان حاصل کرد که تمام ورودیهای آن سامانه دارای پوشش بوده و بدون پوشش فاراده رها نشده باشد. همین موضوع نیز به عنوان ضعف عمده این روش تلقی میشود، زیرا غالبا سامانه های تحت پوشش ، نیازمند ارتباط با محیط خارج از پوشش هستند. کابلهای انتقال نیرو، سیمهای ارتباطی و اطلاعاتی و حتی آنتنهای فرستنده و گیرنده، از کانالهای ارتباطی سامانه با محیط بیرون از پوشش میباشند. در مجموع هر سیمی که به پوشش وارد میشود یک کانال بالقوه برای انتقال موج قدرتمند انرژی و پالس الکترومغناطیس به درون پوشش فاراده و تخریب وسایل بوده و در عمل پوشش فاراده را بی تاثیر میسازد. علاوه بر این، مقاومت سامانه درون پوشش به شدت پالس الکترومغناطیس و مقاومت پوشش فاراده روی سامانه وابسته است.
