Impuls electromagnètic

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Vegeu També: Impuls electromagnètic a gran altura

Una explosió amb impuls electromagnètic en altitud seria capaç d'inutilitzar tots els sistemes electrònics d'un país tal com es mostra a la imatge.[1]

El terme impuls electromagnètic (PEM) ( electromagnetic pulse (EMP) en anglès) pot referir-se a:

  1. Radiació electromagnètica provinent d'una gran explosió (especialment una explosió nuclear) o un camp magnètic que fluctua intensament causat per la força d'embranzida del efecte Compton en electrons i fotoelectrons dels fotons dispersats en els materials del aparell electrònic o explosiu, o al seu voltant. Els camps elèctrics i magnètics resultants poden interferir en sistemes elèctrics i electrònics provocant becs de tensió que poden danyar-los. Els efectes no solen ser importants més enllà del radi d'explosió de la bomba tret que aquesta sigui nuclear o estigui dissenyada específicament per produir una ona de xoc electromagnètica.
  2. Emissió d'energia electromagnètica d'alta intensitat en un breu període de temps.

En el cas d'una explosió nuclear o un impacte d'asteroide, la major part de l'energia del impuls electromagnètic es distribueix en la banda de freqüències d'entre 3 Hz i 30 kHz.

Història[modifica | modifica el codi]

El fet que un impuls electromagnètic és produït per una explosió nuclear es coneix des dels primers dies dels assajos d'armes nuclears, però la seva magnitud i la importància dels seus efectes no es van posar de manifest durant un temps.

Durant el primer test nuclear dels Estats Units, el 16 de juliol de 1945, l'equip electrònic va ser apantallat pel fet que Enrico Fermi esperava que es generaria un impuls electromagnètic en la detonació. Els fitxers tècnics oficials d'aquella prova nuclear afirmen que "totes les línies de senyals van ser completament apantallades, en alguns casos per duplicat, i malgrat això es van perdre molts registres a causa de falses lectures que van paralitzar els equips de gravació."[2] Durant les proves nuclears britàniques en 1952-1953 hi va haver errors en la instrumentació que van ser atribuïts al "flash de ràdio", que era el terme utilitzat per aquell temps pels britànics per al PEM.[3][4]

Starfish Prime[modifica | modifica el codi]

Article principal: Starfish Prime
Resplendor produït a Honolulu per l'explosió de la bomba.

Al juliol de 1962 es va realitzar una prova nuclear nord-americà d'1,44 megatones a 400 km de la superfície, en l'espai. Sobre el centre de l'Oceà Pacífic, la prova, anomenada "the Starfish Prime test", li va demostrar als científics nuclears que la magnitud i els efectes d'una explosió nuclear de gran altitud són molt més grans del que s'havia calculat prèviament. "The Starfish Prime test" va produir danys a Hawaii a més de 800 milles de distància des del punt de detonació, colpejant al voltant de 300 fanals, així com danys en una companyia telefònica. Els danys provocats pel PEM d'aquesta prova van ser reparats ràpidament a causa de la modesta (en comparació amb els d'avui) infraestructura electrònica de Hawaii el 1962.

La magnitud relativament petita del PEM de "the Starfish Prime test" a Hawaii (al voltant de 5.600 volts/metre) i la relativament petita quantitat de dany causat (per exemple, només l'1 al 3 per cent dels fanals es van apagar) va portar a alguns científics a creure, en els primers dies de la investigació, que el problema podria no ser tan significatiu. Càlculs més recents van mostrar que si l'ogiva de "the Starfish Prime test" s'hagués detonat en el nord continental dels Estats Units, la magnitud del PEM hauria estat molt més gran (22.000-30.000 volts/metre) a causa de la major força del camp magnètic en el continent, així com l'orientació del camp magnètic terrestre en les altes latituds. Per inutilitzar aparells electrònics bastaria amb un impuls (4.000 volts/metres). Aquests nous càlculs, juntament amb la cada vegada més comú dependència de la microelectrònica, fa pensar que un PEM podria ser alguna cosa molt greu.

Projecte K[modifica | modifica el codi]

Article principal: Projecte K

El 1962, la Unió Soviètica també va fer esclatar una sèrie de tres bombes de PEM. Es van fer els assajos nuclears en l'espai del Kazakhstan denominant a l'operatiu "Projecte K". Tot i que aquestes armes eren molt més petites (300 kilotones) que "the Starfish Prime test", com les proves es van realitzar sobre una gran població (i també en un lloc on el camp magnètic terrestre és major), els danys causats per el PEM resultant van ser molt majors que en la prova nord-americana. L'impuls geomagnètic va induir un corrent elèctric produint un sobre-voltatge en una llarga línia elèctrica subterrània causant un incendi a la planta d'energia a la ciutat de Karagandy. Després del col·lapse de la Unió Soviètica, el nivell d'aquest dany va ser comunicat informalment als científics dels Estats Units. La documentació formal d'alguns dels danys del PEM existeix a Kazakhstan, però segueix sent escassa en la literatura científica pública.

Característiques d'una explosió nuclear amb PEM[modifica | modifica el codi]

El cas d'un impuls electromagnètic nuclear difereix d'una altra classe de impulsos electromagnètics (PEM) en consistir en un complex multi-impuls electromagnètic. El multipulso és generalment descrit en tres components, i aquests components han estat definits pels estàndards de la Comissió Internacional Electrotècnica (IEC, International Electrotechnical Comission)[5]

Els 3 components del PEM nuclear, definits pel IEC, són anomenats E1 , E2 i E3 .

  • L'impuls E1 és una component molt ràpida del PEM nuclear. Aquesta component genera un camp elèctric que indueix voltatges molt intensos i ràpids en els conductors elèctrics. E1 és la component que pot destruir ordinadors i equips de comunicació i és a més molt ràpida per als protectors habituals contra llamp s. La component E1 és produïda quan la radiació gamma produïda per la detonació nuclear copeja als electrons dels àtoms de les capes superiors de l'atmosfera. La velocitat dels electrons es troba en les velocitats relativistes (més del 90% la velocitat de la llum). Essencialment això produeix un gran impuls de corrent elèctric vertical en les capes altes de l'atmosfera sobretot l'àrea afectada. Aquest corrent elèctric és afectada pels camps magnètics de la Terra que produeix un impuls electromagnètic molt gran, però molt breu que afecta a l'àrea.[6]
  • La component E2 del impuls té molta similitud amb els impulsos electromagnètics produït per un llamp d'una tempesta. A causa d'aquesta similitud són els més fàcils de protegir perquè els aparells de protecció contra raigs són capaços d'assimilar bé aquesta component.
  • La component E3 del impuls és molt lent, trigant entre desenes i centenars de segons, i és provocada per la calor de la detonació, seguida de la restauració del camp magnètic a la seva posició natural. La component E3 és molt similar a una tempesta geomagnètica provocada per una flamarada solar molt extrema.[7][8] Igual que les tempestes geomagnètiques, la component E3 pot produir corrents induïts en conductors llargs danyant components com transformadors de línies elèctriques.

Estudis de vulnerabilitat al PEM per Estats Units[modifica | modifica el codi]

Simulador de impuls electromagnètic.

La United States PEM Commission va ser autoritzada pel Congrés dels Estats Units en l'exercici fiscal de 2001 i reautorizada l'any 2006. Les comissió és formalment coneguda com a Comission to ASSESS the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (PEM) Attack .[9]

En aquesta comissió treballen un grup de científics notables i tècnics per realitzar informes sobre això. El 2008, la PEM Comission llançar el Critical National Infrastructures Report .[10] Aquest informe descriu detalladament les conseqüències que tindria un atac per impuls electromagnètic sobre les infraestructures civils. Encara que aquest informe va ser dirigit específicament cap als Estats Units, gran part de la informació és extrapolable a la resta del món.

L'informe de 2008 va ser una revisió més generalitzat que l'emès per la comissió en 2004.[8][11] Un dels membres de la comissió escriuria al Senat dels Estats Units el 2005 sobre l'informe realitzat:

La comissió del PEM ha promogut un estudi a nivell global de científics estrangers i literatura militar avaluant els coneixements i les possibles intencions de països estrangers sobre l'atac de impuls electromagnètic. L'estudi va trobar que la física del fenomen de PEM i el potencial militar de l'atac de PEM són àmpliament utilitzades en la comunitat internacional, com es reflecteix en els escrits oficials i no oficials i en les declaracions obtingudes. L'estudi de les investigacions obertes en l'últim decenni ha trobat que el coneixement sobre l'atac PEM es posa de manifest almenys en els següents països: Gran Bretanya, França, Alemanya, Israel, Egipte, Taiwan, Suècia, Cuba, Índia, Pakistan, Iraq baix Saddam Hussein, Iran, Corea del Nord, Xina i Rússia.
.. .
Molts analistes estrangers, particularment a l'Iran, Corea del Nord, Xina i Rússia: consideren els Estats Units com un agressor potencial que estaria disposat a utilitzar la seva capacitat armamentística, incloses armes nuclears, en un primer atac. S'adonen dels Estats Units té plans de contingència per realitzar un atac nuclear PEM, i estar disposat a executar aquests plans en el marc d'una àmplia gamma de circumstàncies.
Els científics militars russos i xinesos informen en els fitxers desclassificats els principis bàsics de les armes nuclears dissenyades específicament per generar un major efecte de PEM, que ells denominen armes "Súper-PEM". Les armes "Super-PEM", d'acord a aquests informes, poden destruir fins i tot els millors sistemes de protecció electrònica tant militars com civils dels Estats Units. [12]

Abans de la creació de la Comissió PEM , un article molt llegit era de l'enginyer i analista de defensa Carlo Kopp, publicat per primera vegada el 1996, va declarar que els materials i eines adequades per crear armes electromagnètiques són comunament disponibles. En aquest article, Kopp, va dir, "L'amenaça de la proliferació de la bomba electromagnètica és molt real."

El PEM en la ciència-ficció[modifica | modifica el codi]

L'amenaça d'un PEM que destrueixi tots els aparells electrònics ha estat molt utilitzada en la ciència-ficció moderna. Freqüentment es descriuen petits artefactes que poden sumir fàcilment a una civilització en l'edat mitjana. No obstant això, els efectes reals dels PEM són sovint exagerats, havent prendre com a llicència artística de l'autor a la recerca de dramatisme per a l'obra.

  • Al final del capítol 11 la sèrie d'animació Japonesa "Highschool of the Dead", Sumits en la confusió política provocada per la mort del president i diversos successors; Un submarí dels Estats Units rep l'ordre de disparar míssils PEM contra objectius estratègics, al principi del capítol 12 es sap que la SDF (Forces d'Autodefensa del Japó) Intenta contrarestar aquest atac, però un dels míssils contínua fins al Japó i detona sobre aquest deixant gran part del territori en la foscor.
  • En l'animi "Turn A Gundam" tant el mobile suit principal (Turn A) com el atagonico (Turn X) utilitzen una arma de destrucció massiva (moonlight butterfly) amb característiques i efectes idèntics als d'un atac PEM; l'immens poder acaba amb tota la civilització fins llavors coneguda (període conegut com a • o la Dark History)
  • En videojoc en línia Darkorbit, que tracta sobre naus espacials, s'usa un míssil PEM per alterar el sistema d'armes de l'oponent.
  • En el videojoc per PC StarCraft: Brood War el Navili Científic ( Science vessel ) dispara un míssil de PEM per baixar l'energia de l'oponent, degradant l'escut Protoss.
  • En el videojoc GoldenEye 007 en la manera història apareix una explosió de PEM causada pel satèl·lit Goldeneye que va activar el general rus Ourumov per així poder robar el segon satèl·lit Goldeneye. En aquesta missió també es pot veure l'helicòpter preparat per resistir un impuls electromagnètic que el general Ourumov robaria en la missió anterior a la fira d'armes de Dubai.
  • En el videojoc Splinter Cell: Conviction , el grup Third Echelon, amb el seu nou president Tom Reed, planeja utilitzar un PEM per tallar el subministrament elèctric de Washington DC i així fer una neteja a la Casa Blanca, eliminant l'actual presidenta i tots els seus treballadors i agents secrets que la protegeixen, per pujar al poder a un president que ha pagat a la companyia per a això.
  • A la pel·lícula Petits guerrers , el jove Alan Abernathy ha de crear un impuls electromagnètic amb el poder d'un generador dels cables de telèfon per cremar els xips dels malvats Comando Elite.
  • En el videojoc Halo 2 i Halo 3: ODST , el creuer covenant fa un salt hiperespacial, dins de l'atmosfera terrestre, ia causa de la fusió de matèria i antimatèria, causen una explosió nuclear, que provoca un impuls electromagnètic que va desviar diverses càpsules de ODST i gairebé va destruir completament la ciutat de Nova Mombasa. Cal destacar, que el que va desviar les càpsules no va ser l'explosió només, sinó que l'impuls electromagnètic, desactivar temporalemente els controls de descens i de direcció, causant que moltes d'aquestes cápuslas, s'estavellessin a la ciutat matant a alguns ocupants.
  • En la saga de pel·lícules Matrix , un generador de PEM és l'arma de defensa estàndard de les naus de Zion per inutilitzar als sentinelles enviats per les màquines.
  • En el capítol 12 de la 4 ª temporada de la sèrie nord-americana 24 és disparat un PEM per part de la contractista de defensa M & F, inutilitzant un important ràdio de la ciutat de Los Angeles. A més, a la 8 ª temporada la CTU (UAT) és atacada amb una PEM quedant completament inutilitzada durant tota una hora. Després a poc a poc es van anar recuperant i activant tots els sistemes
  • En el videojoc Need for Speed: Hot Pursuit de 2010, es pot utilitzar una arma que dispara PEMs de cotxe a cotxe, generant-li danys de carrosseria i funcionament (aquests últims, temporals) el rival. Tant policies com a corredors poden utilitzar el PEM.
  • A la pel·lícula Battle Royale 2 Nanahara li demana al seu suboordinada activar un PEM per desactivar els collarets explosius de la classe escollida.
  • El Joc Online DarkOrbit utilitza també un PEM, el qual s'utilitza perquè la nau de l'usuari es desseleccioneu de la nau de l'altre jugador enemic o Alien.
  • En el joc Mepire and Allies de Zynga s'usa un PEM per fer que l'enemic en la mira no atac.
  • En el capítol "Nightfall" de la sèrie televisiva de Fox, Terra Nova, un meteorit genera un PEM que arrasa amb tota la tecnologia a la colònia.
  • A la pel·lícula "Ocean' s Eleven" és utilitzat un supòsit generador PEM per provocar una apagada de 30 segons en les Vegas, temps suficient perquè dos dels protagonistes puguin escapolir-se per el producte de l'elevador del casino Bellagio.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Impuls electromagnètic
  1. US Army White Sands Missile Range, Nuclear Environment Survivability . Report ADA278230. Page D-7. 15 abril 1994. «PDF».
  2. Bainbridge, KT, Trinity (Report LA-6300-H), Los Alamos Scientific Laboratory. Mai 1976. Page 53 «PDF».
  3. Baum, Carl E., "Reminiscences of High-Power Electromagnetics," IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. Vol 49, No 2. pp. 211-218. Maig de 2007. «Enllaç».
  4. Baum, Carl E., "From the Electromagnetic Premi to High-Power Electromagnetics," Proceedings of the IEEE, Vol.80, No 6, pp. 789-817. June 1992 «PDF».
  5. IEC 61000-2-9
  6. Longmire, Conrad L. "Justification and Verification of High-Altitude PEM Theory, Part 1" LLNL-9.323.905, Lawrence Livermore National Laboratory. June 1986 «www.ece.unm.edu». [Enllaç no actiu]
  7. http://www.todaysengineer.org/2007/Sep/HPEM.asp
  8. 8,0 8,1 Report of the Commission to ASSESS the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (PEM) Attack «PDF».
  9. Commission to ASSESS the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (PEM) Attack
  10. Informe de la Comissió
  11. -07-22emp.pdf Report of the Commission to ASSESS the Threat to the United States from Electromagnetic Pulse (PEM) Attack Volume 1: Executive Report 2004
  12. Statement, Dr Peter Vincent PRY, PEM Commission Staff, before the United States Senate Subcommittee on Terrorism, Technology and Homeland Security. March 8, 2005 «PDF».