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焦点播报:美国空军正在防范电磁脉冲攻击 我们该担心吗？它有多大危险？

来源：科普中国

电磁脉冲或将造成毁灭性伤害? 空军已采取措施, 我们应当为此担心吗?


(资料图)

制造电磁脉冲的一种方法是引爆核弹。这是在马绍尔群岛的埃尼威托克环礁进行的第一次氢弹试验(“常春藤行动”)期间, 滚滚的白色蘑菇云升腾而起 (图片来源:CORBIS/ CORBIS via Getty Images)。

德克萨斯州的一个空军基地已经采取了防范电磁脉冲(EMP: electromagnetic pulse) 攻击的初步措施。但电磁脉冲到底是什么，它的威胁有多大?德克萨斯州拉克兰圣安东尼奥联合基地的官员发出对一个名为石油、石油和润滑综合设施进行勘察的请求。据悉，调查将在更详细的漏洞测试之前确定任何可能易受电磁脉冲攻击的设备。在那之后，官员们会想办法在电磁脉冲攻击的情况下保证设备的安全。

什么是电磁脉冲?电磁脉冲是一种巨大的电磁能量爆发，可以自然发生，也可以利用核武器故意产生。尽管许多专家认为电磁脉冲不会构成太大威胁，但一些人认为，这些类型的武器可能会被广泛用来破坏依赖电力的社会。“你可以用一种武器摧毁整个北美电网，”国防分析师彼得·普瑞(Peter Pry)说。他曾在国会电磁脉冲委员会(Congressional EMP Commission)任职，该委员会成立的目的是评估电磁脉冲攻击的威胁，但已停运。“一旦电网瘫痪，一切都会崩溃，”普瑞说明, 社会“一切都依赖电力:电信、交通，甚至水。”

根据该请求，拉克兰的测试是对时任总统唐纳德·特朗普发布的一项行政命令的回应，该命令要求联邦政府加强基础设施，以对抗电磁脉冲。为该项目提供咨询的普瑞说，调查和由此产生的升级是空军加强防御这类威胁的衍生计划。

为什么电磁脉冲如此危险?电磁脉冲会释放出巨大的电磁波，就像一块巨大的移动磁铁。这种不断变化的磁场会导致附近导线中的电子移动，从而产生电流。有了如此巨大的能量爆发，电磁脉冲可以在波及范围内的任何电子设备中造成破坏性的电涌。

这些脉冲可以有意或自然地发生。当太阳喷出大量等离子体流时，自然电磁脉冲就会发生，如果它们朝我们飞来，地球的自然磁场会使它们偏转。但当太阳一次喷出足够多的等离子体时，撞击会导致磁场摆动，并产生强大的电磁脉冲。上一次发生这种情况是在1859年所谓的卡灵顿事件，当时电子设备还很罕见，但它摧毁了大部分刚建成的电报网络。

其次就是认为产生的电磁脉冲。普瑞说，如果核武器在高空大气中被引爆，它所释放的伽马辐射可以从空气分子中剥离电子，并将它们加速到接近光速。这些带电荷的电子会被地球磁场包围。当它们四处移动时，就会产生强大的波动电流，进而产生大规模的电磁脉冲。爆炸也会扭曲地球磁场，产生类似于自然产生的电磁脉冲的较慢脉冲。在上空约200英里(300公里)处引爆核武器可以产生一个电磁脉冲，覆盖北美大部分地区。炸弹的爆炸和辐射在到达地面之前就会消散，但产生的电磁脉冲将强大到足以摧毁整个地区的电子设备。“如果你站在爆炸的正下方，你甚至听不到爆炸的声音，”普瑞说,“电磁脉冲会无害地穿过你的身体。”

一个半径不到一公里的小型电磁脉冲也可以通过将高压电源与天线结合而产生，天线会将这种能量以电磁波的形式释放出来。军方有一种携带电磁脉冲发生器的巡航导弹原型。该项目被称为反电子高功率微波先进导弹项目(CHAMP)，可用于瞄准特定的敌方设施。普瑞表示，许多军队甚至恐怖组织都有能力制造电磁脉冲发生器。

他说:“我们已经达到了这样一个境界，一个人用这样的设备就可以推翻一个大城市的文明技术支柱。”防止电磁脉冲所需要的技术与已经用于防止由闪电引起的电涌造成损害的技术类似。这些技术必须适用于处理更高的电压，目前, 可以将多余电压转移到地球的浪涌保护器或屏蔽电磁辐射的法拉第笼等设备已经可以完成这项工作。

普瑞说，EMP委员会估计，要保护国家电网中最重要的设备将花费20亿到40亿美元，但理想情况下，他希望看到费用的降低，以便EMP保护内置到设备中。

我们需要担心电磁脉冲的威胁吗?不过，电磁脉冲造成的威胁还远未解决。由公用事业公司资助的电力研究所(Electric Power Research Institute) 2019年的一份报告发现，这样的攻击可能会导致局部停电，但不会导致全国电网故障，恢复时间将与其他大规模停电类似。

奥本大学麦克拉里网络和关键基础设施安全研究所主任弗兰克·西鲁夫(Frank Cilluffo)表示，虽然电磁脉冲的攻击肯定是毁灭性的，但的敌人不太可能实施如此肆无忌惮的攻击。西鲁夫告诉《生活科学》杂志:“对手还有其他方法可以达到一些相同的效果，其中一些更便宜，而另一些则不易察觉。”

这些替代方案可能包括网络攻击，摧毁包括电网在内的关键基础设施，甚至试图破坏现代社会如此依赖的天基通信或GPS系统。预防电磁脉冲的工作是有意义的，特别是考虑到另一个类似卡灵顿事件的可能性，但这些升级不应该分散对更可能的攻击的防御注意力。

BY:Edd Gent

FY: 徐展博

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关键词： 电磁脉冲 基础设施 电子设备

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