Wie Funktionieren E-Bomben?

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Die usa könnten eine neue elektromagnetische high-tech-waffe im arsenal haben, und terroristen könnten ihre eigenen low-tech-versionen bauen. Finden sie heraus, wie diese waffen moderne technologie zerreißen könnten.

Jeder, der einen längeren Stromausfall durchgemacht hat, weiß, dass dies eine äußerst schwierige Erfahrung ist. Innerhalb einer Stunde nach dem Verlust der Elektrizität entwickeln Sie eine gesunde Wertschätzung aller elektrischen Geräte, auf die Sie sich im Leben verlassen. Ein paar Stunden später gehen Sie in Ihrem Haus auf und ab. Nach ein paar Tagen ohne Beleuchtung, elektrische Wärme oder Fernseher schießt Ihr Stress durch das Dach.

Aber im Großen und Ganzen ist das nichts. Wenn ein Ausfall eine ganze Stadt trifft und keine ausreichenden Notfallressourcen zur Verfügung stehen, können Menschen durch Exposition sterben, Unternehmen können enorme Produktivitätsverluste erleiden und Millionen von Dollar an Nahrungsmitteln verderben. Sollte ein Stromausfall in einem viel größeren Ausmaß eintreten, könnte dies die elektronischen Netzwerke schließen, die Regierungen und Militärs am Laufen halten. Wir sind absolut von der Macht abhängig, und wenn sie weg ist, werden die Dinge sehr schlecht und sehr schnell.

Ein elektromagnetische Bombeoder E-Bombe ist eine Waffe, die diese Abhängigkeit ausnutzt. Anstatt die Stromversorgung in einem Gebiet einfach abzuschalten, würde eine E-Bombe die meisten Maschinen zerstören, die Strom verbrauchen. Generatoren wären nutzlos, Autos würden nicht laufen und es gäbe keine Chance, einen Anruf zu tätigen. Innerhalb von Sekunden könnte eine ausreichend große E-Bombe eine ganze Stadt um 200 Jahre zurückwerfen oder eine Militäreinheit verkrüppeln.

Das US-Militär verfolgt seit Jahrzehnten die Idee einer E-Bombe, und viele glauben, es hat jetzt eine solche Waffe im Arsenal. Am anderen Ende der Skala könnten terroristische Gruppen so genannte Low-Tech-E-Bomben bauen, um den Vereinigten Staaten massiven Schaden zuzufügen.

In dieser Ausgabe von Wie Dinge funktionierenWir werden das Grundkonzept von E-Bomben untersuchen und einige wichtige Bomben-Technologien betrachten.

Die Grundidee

Die Grundidee einer E-Bombe - oder allgemeiner eine Waffe für elektromagnetische Impulse (EMP) - ist ziemlich einfach. Diese Arten von Waffen wurden entwickelt, um elektrische Schaltkreise mit einer intensiven Intensität zu überwältigen elektromagnetisches Feld.

Wenn Sie gelesen haben, wie Radio funktioniert oder wie Elektromagnete funktionieren, wissen Sie, dass ein elektromagnetisches Feld an sich nichts Besonderes ist. Die Funksignale, die AM-, FM-, Fernseh- und Mobiltelefonanrufe übertragen, sind alle elektromagnetische Energie, ebenso wie gewöhnliches Licht, Mikrowellen und Röntgenstrahlen.

Für unsere Zwecke ist das Wichtigste, was man über Elektromagnetismus verstehen kann, dass elektrischer Strom Magnetfelder erzeugt und wechselnde Magnetfelder elektrischen Strom induzieren können. Diese Seite von How Radio Works erklärt, dass ein einfacher Funksender ein Magnetfeld durch Schwankungen des elektrischen Stroms in einem Stromkreis erzeugt. Dieses Magnetfeld kann wiederum einen elektrischen Strom in einem anderen Leiter induzieren, beispielsweise in einer Radioempfängerantenne. Wenn das schwankende elektrische Signal eine bestimmte Information darstellt, kann der Empfänger diese decodieren.

Eine Funkübertragung mit niedriger Intensität induziert nur ausreichend elektrischen Strom, um ein Signal an einen Empfänger weiterzuleiten. Wenn Sie jedoch die Intensität des Signals (das Magnetfeld) stark erhöhen, würde dies einen viel größeren elektrischen Strom induzieren. Ein ausreichend großer Strom würde die Halbleiterkomponenten im Radio braten und sie unwiderruflich auflösen.

Das Abholen eines neuen Radios wäre natürlich das geringste Anliegen. Das starke schwankende Magnetfeld könnte einen massiven Strom in fast jedem anderen elektrisch leitenden Objekt induzieren - beispielsweise Telefonleitungen, Stromleitungen und sogar Metallleitungen. Diese unbeabsichtigten Antennen würden die Stromspitze an andere elektrische Komponenten der Leitung weiterleiten (z. B. ein Netzwerk von Computern, die an Telefonleitungen angeschlossen sind). Ein ausreichend großer Anstieg könnte Halbleitergeräte durchbrennen, Verdrahtungen schmelzen, Batterien braten und sogar Transformatoren explodieren lassen.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, ein solches Magnetfeld zu erzeugen und zu "liefern". Im nächsten Abschnitt werden einige mögliche EMP-Waffenkonzepte beschrieben.

Die nukleare EMP-Bedrohung

Wie funktionieren E-Bomben?: dass

E-Bomben tauchten erst kürzlich in den Schlagzeilen auf, aber das Konzept der EMP-Waffen ist schon lange bekannt. In den 1960er bis 1980er Jahren befassten sich die Vereinigten Staaten am meisten mit der Möglichkeit eines nuklearer EMP-Angriff.

Diese Idee geht auf die Atomwaffenforschung aus den 1950er Jahren zurück. Amerikanische Tests von Wasserstoffbomben führten 1958 zu überraschenden Ergebnissen. Ein Testschlag über dem Pazifik führte dazu, dass Straßenlaternen in Teilen von Hawaii, hunderte von Kilometern entfernt, ausgeblasen wurden. Die Explosion störte sogar Funkgeräte bis nach Australien.

Die Forscher schlussfolgerten, dass die elektrische Störung auf die Störung zurückzuführen war Compton-EffektTheoretisch wurde der Physiker Arthur Compton 1925 theoretisiert. Comptons Behauptung lautete, dass Photonen elektromagnetischer Energie Elektronen von Atomen mit niedrigen Atomzahlen lösen könnten. Im Test von 1958 schlussfolgerten die Forscher, die Photonen der intensiven Gammastrahlung der Explosion stießen eine große Anzahl von Elektronen frei von Sauerstoff- und Stickstoffatomen in der Atmosphäre. Diese Elektronenflut interagierte mit dem Erdmagnetfeld und erzeugte einen fluktuierenden elektrischen Strom, der ein starkes Magnetfeld induzierte. Der resultierende elektromagnetische Impuls induzierte starke elektrische Ströme in leitfähigen Materialien über einen weiten Bereich.

Während des Kalten Krieges befürchteten die US-Geheimdienste, dass die Sowjetunion eine Atomrakete abfeuern und etwa 50 Kilometer über den Vereinigten Staaten zünden würde, um in größerem Maßstab den gleichen Effekt zu erzielen.Sie befürchteten, dass der resultierende elektromagnetische Stoß elektrische Geräte in den Vereinigten Staaten ausschalten würde.

Ein solcher Angriff (von einem anderen Land) ist immer noch möglich, aber das ist nicht mehr das Hauptanliegen der Vereinigten Staaten. Heutzutage widmen US-amerikanische Geheimdienste nicht-nuklearen EMP-Geräten wie etwa E-Bomben viel mehr Aufmerksamkeit. Diese Waffen würden sich nicht so weit auswirken, weil sie nicht so hohe Photonen über die Erde sprengen würden. Sie könnten jedoch verwendet werden, um auf lokaler Ebene Totalausfälle zu erzeugen.

Nicht-nukleare EMP-Waffen

Wie funktionieren E-Bomben?: e-bomben

Die Vereinigten Staaten haben höchstwahrscheinlich EMP-Waffen im Arsenal, aber es ist nicht klar, in welcher Form. An der EMP-Forschung der Vereinigten Staaten ist viel beteiligt Mikrowellen mit hoher Leistung (HPMs). Reporter haben weitgehend spekuliert, dass sie existieren und dass solche Waffen in einem Krieg mit dem Irak eingesetzt werden könnten.

Höchstwahrscheinlich handelt es sich bei den HPM-E-Bomben der Vereinigten Staaten nicht wirklich um Bomben. Sie sind wahrscheinlich eher wie superstarke Mikrowellenherde, die einen konzentrierten Strahl von Mikrowellenenergie erzeugen können. Eine Möglichkeit ist, dass das HPM-Gerät an einem Marschflugkörper montiert wäre, der Bodenziele von oben stört.

Diese Technologie ist hoch entwickelt und teuer und wäre daher ohne erhebliche Ressourcen für die Streitkräfte unzugänglich. Aber das ist nur ein Teil der E-Bomben-Geschichte. Mit billigen Vorräten und rudimentärem Ingenieurwissen könnte eine terroristische Organisation leicht ein gefährliches E-Bombengerät bauen.

Ende September 2001 veröffentlichte Popular Mechanics einen Artikel, der diese Möglichkeit skizzierte. Der Artikel konzentrierte sich auf Flux-Kompressionsgenerator-Bomben (FCGs), die bis in die 1950er Jahre zurückreichen. Diese Art von E-Bombe hat ein recht einfaches und möglicherweise kostengünstiges Design, wie unten dargestellt. (Dieser konzeptionelle Bombenentwurf stammt aus diesem Bericht des Verteidigungsanalytikers Carlo Kopp. Das Konstruktionskonzept ist der Öffentlichkeit seit einiger Zeit allgemein zugänglich. Niemand kann aus dieser Beschreibung allein eine funktionierende E-Bombe konstruieren.)

Die Bombe besteht aus einem Metallzylinder (genannt Anker), die von einer Drahtspule umgeben ist (die Statorwicklung). Der Ankerzylinder ist mit Sprengstoff gefüllt und robust Jacke umgibt das gesamte Gerät. Die Statorwicklung und der Ankerzylinder sind durch Leerraum getrennt. Die Bombe hat auch eine Stromquelle, beispielsweise eine Kondensatorbank, die mit dem Stator verbunden werden kann.

Hier ist die Abfolge der Ereignisse, wenn die Bombe losgeht:

  • Ein Schalter verbindet die Kondensatoren mit dem Stator und leitet einen elektrischen Strom durch die Drähte. Dies erzeugt ein starkes Magnetfeld.
  • Ein Zündungsmechanismus zündet das Sprengmaterial. Die Explosion wandert als Welle durch die Mitte des Ankerzylinders.
  • Wenn sich die Explosion durch den Zylinder bewegt, kommt der Zylinder mit der Statorwicklung in Kontakt. Dadurch entsteht ein Kurzschluss, wodurch der Stator von der Stromversorgung getrennt wird.
  • Der bewegliche Kurzschluss komprimiert das Magnetfeld und erzeugt einen starken elektromagnetischen Stoß.

Wie funktionieren E-Bomben?: funktionieren

Höchstwahrscheinlich würde diese Art von Waffe ein relativ kleines Gebiet betreffen - nichts in der Reihenfolge eines nuklearen EMP-Angriffs -, aber es könnte ernsthaften Schaden anrichten.

Im nächsten Abschnitt werden einige mögliche Auswirkungen eines EMP-Angriffs untersucht.

E-Bombeneffekte

Die Vereinigten Staaten werden von der EMP-Technologie angezogen, weil dies potentiell ist nicht tödlichist aber immer noch sehr zerstörerisch. Ein E-Bombenangriff würde Gebäude stehen lassen und Leben retten, könnte aber ein beträchtliches Militär zerstören.

Es gibt eine Reihe möglicher Angriffsszenarien. Elektromagnetische Impulse mit niedrigem Pegel würden Elektroniksysteme vorübergehend blockieren, stärkere Impulse würden wichtige Computerdaten verfälschen, und sehr starke Bursts würden elektrische und elektronische Geräte vollständig braten.

In der modernen Kriegsführung könnten die verschiedenen Angriffsebenen eine Reihe wichtiger Kampfeinsätze erfüllen, ohne viele Opfer zu fordern. Zum Beispiel könnte eine E-Bombe effektiv neutralisieren:

  • Fahrzeugsteuerungssysteme
  • Zielsysteme am Boden und auf Raketen und Bomben
  • Kommunikationssysteme
  • Navigationssysteme
  • lang- und kurzreichweitige Sensorsysteme

EMP-Waffen könnten bei einer Invasion des Irak besonders nützlich sein, da ein Puls die unterirdischen Bunker effektiv neutralisieren könnte. Die meisten unterirdischen Bunker im Irak sind mit konventionellen Bomben und Raketen schwer zu erreichen. Eine Atombombe könnte viele dieser Bunker effektiv abreißen, aber dies würde einen verheerenden Tribut für die umliegenden Gebiete bedeuten. Ein elektromagnetischer Impuls könnte den Boden durchdringen und die Lichter, Belüftungssysteme, Kommunikationssysteme und sogar elektrische Türen des Bunkers ausschalten. Der Bunker wäre völlig unbewohnbar.

Die US-Streitkräfte sind jedoch auch sehr anfällig für einen Angriff der EMP. In den letzten Jahren hat das US-Militär das gesamte Spektrum seines Arsenals durch anspruchsvolle Elektronik ergänzt. Diese elektronische Technologie basiert weitgehend auf Halbleitergeräten für Verbraucher, die sehr empfindlich auf Stromstöße reagieren. Eine rudimentäre Vakuumröhrentechnologie hätte tatsächlich eine bessere Chance, einen E-Bombenangriff zu überleben.

Ein weit verbreiteter EMP-Angriff in einem Land würde die Fähigkeit des Militärs, sich zu organisieren, beeinträchtigen. Bodentruppen verfügen zwar über einwandfrei funktionierende nichtelektrische Waffen (wie Maschinengewehre), aber sie verfügen nicht über die Ausrüstung, um einen Angriff zu planen oder den Feind zu lokalisieren. Tatsächlich könnte ein EMP-Angriff jede militärische Einheit in eine Guerilla-Armee verwandeln.

Während EMP-Waffen im Allgemeinen als nicht tödlich gelten, könnten sie leicht Menschen töten, wenn sie auf bestimmte Ziele gerichtet wären. Wenn ein EMP beispielsweise den Strom eines Krankenhauses ausschaltet, würde jeder Patient auf Lebensunterhalt sofort sterben.Eine EMP-Waffe könnte auch Fahrzeuge, einschließlich Flugzeuge, neutralisieren und katastrophale Unfälle verursachen.

Der weitreichendste Effekt einer E-Bombe könnte am Ende psychologisch sein. Ein umfassender EMP-Angriff in einem entwickelten Land würde das moderne Leben sofort zum Stillstand bringen. Es würde viele Überlebende geben, aber sie würden sich in einer ganz anderen Welt befinden.

Weitere Informationen zu E-Bomben und anderen EMP-Waffen finden Sie auf den Links auf der nächsten Seite.


Videoergänzungsan: 【Bomber-E】2期生まとめ.




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