【原創(chuàng)】第九講《物理學(xué)與軍事科技》（四）-電磁武器

科技與生活物理學(xué)與軍事科技（四）電磁武器電磁炮到底是什么武器,看看這個(gè)就覺得太牛了電磁軌道炮工作原理電磁炮簡介電磁軌道炮（railgun）是一種與單極馬達(dá)原理相似的電磁炮發(fā)射裝置。對于軍事應(yīng)用來說，電磁軌道炮的優(yōu)勢在于它能達(dá)到遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)武器的槍口初速。槍口初速的提升可以有效改善射程，并且提高終端速度，令其剩余的動(dòng)能產(chǎn)生榴彈的爆破效應(yīng)。目前世界上電磁軌道炮技術(shù)最為先進(jìn)的國家主要有美國、俄羅斯和中國。電磁軌道炮突出優(yōu)點(diǎn)一是彈丸速度快，精度高，射程遠(yuǎn)，威力大。彈丸約能在6分鐘內(nèi)飛行200海里，初始速度達(dá)到2500米/秒，比普通槍彈的速度快2至3倍。帶有巨大動(dòng)能的彈丸通過直接撞擊目標(biāo)將其摧毀，威力極大。同時(shí)極高的飛行速度可以減少炮彈的飛行時(shí)間，使炮彈不易受到干擾，保證了炮彈的精度。電磁炮利用電磁力所作的功為發(fā)射能量，不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波和彌漫的煙霧，因而具有良好的隱蔽性。電磁炮可根據(jù)目標(biāo)的性質(zhì)和距離，調(diào)節(jié)、選擇適當(dāng)?shù)哪芰縼碚{(diào)整彈丸的射程。二是炮彈體積小，重量輕。電磁炮彈幾乎不使用推進(jìn)劑，減少了裝藥量，所以炮彈的體積只是傳統(tǒng)120毫米火炮炮彈的八分之一，重量是其十分之一，這樣可顯著提高武器系統(tǒng)的攜彈量，減少后勤負(fù)擔(dān)。艦船一次一般只能攜帶70枚制導(dǎo)導(dǎo)彈，而電磁軌道炮彈則能輕易地一次裝載幾百枚。三是生存能力強(qiáng)，成本低。炮彈幾乎不裝填炸藥，可減少炮彈在制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方面的安全隱患。從發(fā)射能量的成本來看，常規(guī)火炮的發(fā)射藥產(chǎn)生每兆焦耳能量需10美元，而電磁炮只需0.1美元?！昂Ｑ笊健碧栄b載的大尺寸炮塔，根據(jù)該炮艇尺寸推斷此炮很有可能是電磁軌道炮，如果推斷屬實(shí)，我國將會(huì)是全球第一個(gè)在艦艇上裝載電磁炮的國家。電磁炮穿透10塊鋼板電磁波定向能武器主動(dòng)拒止系統(tǒng)（ActiveDenialSystem——ADS）主動(dòng)拒止系統(tǒng)是遠(yuǎn)距離使用毫米波電磁能以阻止、延緩和擋回前進(jìn)之?dāng)车囊豁?xiàng)突破性非殺傷技術(shù)。在殺傷性對抗出現(xiàn)之前，以非殺傷方法阻止單兵前進(jìn)有望能拯救無數(shù)條生命。該技術(shù)是由美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室和美國國防部非殺傷武器聯(lián)合董事會(huì)合作研發(fā)的。主動(dòng)拒止系統(tǒng)可產(chǎn)生毫米波能量束，照射到皮膚后可引發(fā)難以忍受的灼熱效應(yīng)，用于阻止人員前行，但不會(huì)造成傷害或長時(shí)間的副作用，有望替代那些可能造成死亡和傷殘的武器。主動(dòng)拒止系統(tǒng)武器原理

主動(dòng)拒止技術(shù)作用一臺(tái)發(fā)射機(jī)對實(shí)驗(yàn)對象反射95GHz毫米波的窄波束。該波束以光速傳播，其能量抵達(dá)實(shí)驗(yàn)對象并穿入皮膚不到1/64英寸深，其表面很快發(fā)熱。數(shù)秒鐘內(nèi)實(shí)驗(yàn)對象感到一股高熱，當(dāng)反射機(jī)關(guān)閉或?qū)嶒?yàn)對象離開波束時(shí)高熱感覺即消失。據(jù)悉，2秒鐘的高熱足以將皮膚加熱到攝氏54℃。攝氏50℃時(shí)，疼痛的自然反射使人能在不到1秒鐘內(nèi)自動(dòng)離開。有人在該波束下停留250秒鐘而皮膚未被燒傷。由于主動(dòng)拒止技術(shù)采用了低能量波束，盡管使人感覺高熱，但卻無傷害。由該技術(shù)產(chǎn)生的熱致感覺與用手觸摸一下已點(diǎn)亮片刻的燈泡的感覺大致相同。在戰(zhàn)場上，若射線打到行動(dòng)不便的敵方傷兵，目標(biāo)在無法逃離的情況下，可能因灼傷致命。在測試時(shí)，就有一名空軍受到二度灼傷?！爸鲃?dòng)拒止系統(tǒng)”屬微波非致命性武器電磁彈射技術(shù)電磁彈射器技術(shù)來源于電磁炮的研究，是目前最先進(jìn)的航空母艦專用飛機(jī)彈射器。目前世界上只有美國海軍公開宣布研制成功，并且安裝在建造中的福特級核動(dòng)力航空母艦上。電磁彈射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)能簡化艦上維修工作。加速均勻且力量可控。電磁彈射器的推力啟動(dòng)段沒有蒸汽那種突發(fā)爆炸性的沖擊，峰值過載從6g可以降低到3g，這不僅對飛機(jī)結(jié)構(gòu)和壽命有著巨大的好處，對飛行員的身體承受能力也是一個(gè)不錯(cuò)的改善。電磁彈射器能與滑躍式甲板巧妙融合。電磁彈射器可以比蒸汽彈射擊讓飛機(jī)多載重8%~15%?？梢员扔谜羝麖椛淦鞴?jié)省勞動(dòng)力成本達(dá)30%以上。精度高，而且電磁彈射器具有很大的能量輸出調(diào)節(jié)范圍，將使海軍擴(kuò)大航空母艦上彈射從輕型到重型飛機(jī)的能力，有更好的“高精確度控制彈射和回收”。中國電磁彈射技術(shù)超越美軍電磁脈沖武器冷戰(zhàn)剛剛開始，美蘇雙方都對原子彈這種新時(shí)代的大殺器十分好奇，就像小孩子有了自己的新玩具一樣不停地進(jìn)行各種的探索。在一次又一次的實(shí)驗(yàn)中，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象——核爆之后，在距離核爆中心一定范圍內(nèi)的通訊設(shè)施和雷達(dá)等等電子元器件都受到不同程度的損壞。受到現(xiàn)象的啟發(fā)，才開始對這種奇怪的現(xiàn)象進(jìn)行研究，從而發(fā)明了電磁脈沖武器，堪稱是魔鬼的恩賜。一聲巨響過后，所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、信息化武器裝備都將瞬間被“燒焦”，所有電氣化引擎都無法發(fā)動(dòng)，電網(wǎng)全部癱瘓，整個(gè)城市會(huì)瞬間倒退上百年……進(jìn)入現(xiàn)實(shí)的“科幻武器”——電磁脈沖武器電磁脈沖武器

電磁脈沖（ElectromagneticPulse，縮寫：EMP）是一種從空投核彈中發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象，由爆炸（特別是核爆炸）、閃電、太陽黑子、導(dǎo)管效應(yīng)或者電器火花等狀況下產(chǎn)生的劇烈變化的交變電磁場，這個(gè)電磁場可能會(huì)對用電設(shè)備或電子設(shè)備發(fā)生耦合，并產(chǎn)生具破壞性的電流和電涌。由此而來的電磁脈沖武器，被稱為“第二原子彈”。電磁脈沖武器電磁脈沖武器主要是利用炸藥或者核彈爆炸后產(chǎn)生的大量的超強(qiáng)的電磁輻射，由于這種電磁輻射是在一瞬間產(chǎn)生的，且放射量極大，可以相當(dāng)大范圍內(nèi)的所有電子元器件全部燒毀或者因被干擾而無法使用。這種電磁輻射對各種電子元器件的破壞相當(dāng)大，但是對人體卻基本沒有傷害，這也就造成了電磁脈沖武器不傷性命只毀裝備的奇怪特性。如果人在電磁脈沖發(fā)生時(shí)接近受影響的電子設(shè)備，則可能因?yàn)樗查g產(chǎn)生的超高電壓而灼傷、休克，甚至死亡。早期的電磁脈沖武器，都是依靠核武器爆炸產(chǎn)生電磁脈沖來進(jìn)行殺傷的，但是現(xiàn)代社會(huì)，核武器的爆炸所引發(fā)的后果是無法想象的，但是電磁脈沖武器的效果卻又是異常的誘人，于是就開始了新型的不依賴于核爆的電磁脈沖武器。這種電磁脈沖武器，可以在進(jìn)行大規(guī)模攻擊時(shí)由隱形飛機(jī)所攜帶，發(fā)起第一波進(jìn)攻，消滅敵方的雷達(dá)和防空設(shè)施，在敵人的防線上撕開一個(gè)口子，為大規(guī)模的進(jìn)攻創(chuàng)造條件。電磁脈沖武器主要包括核電磁脈沖彈和非核電磁脈沖彈。美國的研究與使用美國不僅在該領(lǐng)域的研發(fā)居于世界先進(jìn)水平，也是世界上最早使用這種武器的國家。1991年，美軍在海灣戰(zhàn)爭中向伊拉克發(fā)射了一枚配備非核爆電磁脈沖彈頭的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈，以攻擊伊拉克防空指揮中心的電子系統(tǒng)。1999年3月，美國在對南聯(lián)盟的轟炸中，使用了尚在試驗(yàn)中的電磁微波武器，使南聯(lián)盟部分地區(qū)通信設(shè)施癱瘓3個(gè)多小時(shí)。2003年3月26日，美軍又用電磁脈沖彈空襲了伊拉克國家電視臺(tái)，造成其轉(zhuǎn)播信號中斷。中國電磁脈沖武器(EMP)中國東風(fēng)系列導(dǎo)彈東風(fēng)-4打擊對象:美國關(guān)島等中遠(yuǎn)程目標(biāo)東風(fēng)-5打擊對象:美國本土全境及洲際打擊能力東風(fēng)-15打擊對象:臺(tái)灣及戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)東風(fēng)-16打擊對象:沖繩美軍基地東風(fēng)-21打擊對象:日本和印度部分地區(qū)及周邊鄰國東風(fēng)-21C打擊對象:日本，印度，美國關(guān)島東風(fēng)-21D打擊對象:大型海上移動(dòng)目標(biāo)、美國航母東風(fēng)-26打擊對象:大型海上移動(dòng)目標(biāo)、第二島鏈外的美國航母、美國關(guān)島、迪戈加西亞島、美國亞太軍事基地東風(fēng)-31打擊對象:美國本土大部分地區(qū)，歐洲地區(qū)及洲際打擊能力東風(fēng)-41打擊對象:美國本土全境及洲際打擊能力東風(fēng)快速，使命必達(dá)東風(fēng)快速，使命必達(dá)東風(fēng)-41，造價(jià)20億/枚，展示16枚，其射程能夠達(dá)到15000公里左右，12分鐘到莫斯科，16分鐘到倫敦，20分鐘到紐約，是世界上現(xiàn)役威懾性最強(qiáng)的固體洲際彈道導(dǎo)彈，沒有之一。東風(fēng)-41導(dǎo)彈能夠搭載10-12枚分導(dǎo)式核彈頭，因?yàn)檫M(jìn)入大氣層后彈頭飛行速度能夠達(dá)到20-25馬赫，所以分導(dǎo)式彈頭極難被有效攔截。在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的指引下，東風(fēng)-41的命中誤差只在百米的范圍之內(nèi)，而這樣的誤差，對于核武器來說可以忽略不計(jì)。東風(fēng)—41洲際戰(zhàn)略核導(dǎo)彈，是我國戰(zhàn)略核力量的重要支撐。電磁脈沖武器的防護(hù)

接地——將電子設(shè)備通過適當(dāng)?shù)姆椒ê屯緩脚c大地連接。通過接地處理可以有效抑制電磁波對電子設(shè)備造成的影響，避免電荷積累過多導(dǎo)致放電而造成的干擾和損壞，在一定程度上降低電磁脈沖對電子設(shè)備的損傷。屏蔽——利用屏蔽體阻擋或減少電磁脈沖能量的傳輸。將敏感電子設(shè)備及系統(tǒng)在空間上與電磁脈沖輻射環(huán)境相隔離，從而防止外來電磁脈沖輻射進(jìn)入電子設(shè)備或系統(tǒng)。濾波——將信號中某一指定頻率濾除，從而抑制和防止電磁脈沖干擾進(jìn)入電子設(shè)備或系統(tǒng)。一些新的技術(shù)應(yīng)用于電磁脈沖防護(hù)中，起到了良好的電磁脈沖防護(hù)效果。等離子體成為電磁脈沖防護(hù)的一種新型材料。當(dāng)電磁脈沖與等離子體相互作用時(shí)，