Слово «лазер» — аббревиатура: «Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» (усиление света вынужденным излучением). В 1960 фирма «Юз Эркрафт» создала первый лазер. Основа такого генератора — активная среда, в которой, за счет внутренней или внешней энергии, усиливается излучение. Возбуждаемая активная среда располагается в резонаторе, где пучки света отражаются от зеркал, набирая энергию, а выведенный из резонатора пучок фокусируется линзой. Лазеры могут излучать непрерывно или в импульсном режиме, причем пучок их излучения имеет очень малую расходимость. Наиболее часто встречаются лазеры, излучающие в видимых частях спектра — красной или зеленой, За последние 40 лет размеры и стоимость лазеров существенно уменьшились и они нашли применение во многих областях: промышленности, образовании, науке, рекламе и вооруженных силах.

Американский Национальный стандарт безопасности подразделяет лазеры гражданского назначения на пять классов. К классам I, II и IIIa отнесены лазеры мощностью менее 5 мВт — недостаточной, чтобы преодолеть, при нормальных условиях, рефлекторное мигание глаза человека, предотвращающее поражение. Такие лазеры не представляют ценности для террористов. Более мощные лазеры, отнесенные к классам IIIb и IV, обладают большим потенциалом: излучение мощностью от 5 мВт до 5 Вт повреждает человеческий глаз. Излучение устройств, отнесенных к IV классу, наносит поражения не только глазам, но может причинить ожоги коже.

На лазеры предназначенные для военного применения не распространяются требования гражданских стандартов безопасности. Например, целеуказатели — миниатюрные устройства, предназначенные для подсветки мишени — могут уместиться в ладони и прикрепляться к указательному пальцу. Но и их излучение инфракрасного диапазона представляет существенную опасность для глаз, поскольку его мощность — около 350 мВт. Инфракрасное излучение невидимо, поэтому человек встревожится только тогда, когда симптомы поражения уже проявятся. Танковые дальномеры устаревших образцов и другие подобные устройства могут вызывать поражения сетчатки на дальностях в несколько километров.

Существуют и специально разработанные «ослепители» — так называемые даззлеры. Террористы могут использовать эти устройства при похищениях или убийствах, ослепляя сотрудников охраны важного лица. Эти же устройства также могут ослепить водителя, что приведет к аварии. Воздействие излучения некоторых лазеров, из-за стробоскопического эффекта, вызывает, помимо ослепления, потерю ориентации.

Даззлеры в руках террористов — опасное оружие. Хотя международное право запрещает применение таких лазеров, один подобный образец — китайский ZM-87 — был предложен для продажи на международной оружейной выставке. К экзотическим устройствам можно отнести излучающие во всех направлениях лазерные боеприпасы, выстреливаемые из гранатометов, ракетных пусковых установок или минометов. Если они будут доработаны до состояния пригодности к применению, то смогут действовать по площадям и вызвать массовое ослепление, возможно — даже укрытой живой силы, потому что не только прямой световой пучок может вызвать поражение, но и — отраженный, подобно тому, как это имеет место при рикошетах пуль. Комбинируя воздействующие импульсы, а также частоты излучения нескольких устройств, можно реализовать различного рода тактические преимущества.

Симптомы поражения излучением лазера различны — от формирования «пятна-послеобраза», до ожогов глазной сетчатки и кровоизлияний. Действия пораженных напоминают реакцию при взгляде на прямые солнечные лучи — они отворачиваются от источника излучения и стараются прикрыть глаза. Послеобраз также напоминает радужное пятно, долго «видимое» глазом после взгляда на Солнце, сопровождается слезотечением и краткосрочным расстройством зрения. Причиной таких и более тяжелых поражений являются процессы образования плазменных пузырьков и ударных волн, а также термический нагрев тканей глазного яблока.

Распространение лазерного оружия могло бы заставить оценивать угрозу применения управляемых зенитных ракет против гражданских самолетов, как не самую значительную. Помимо опасностей для летчиков, такое оружие создает риски и для обслуживающего персонала аэропорта. Для авиации вооруженных сил и правоохранительных органов воздействие излучения даже маломощных лазеров представляют опасность, повышая напряжение экипажа, понижая качество выполнения команд, делая возможными срыв боевого задания и аварию при посадке.

Привлекательность для террористов использования лазеров вместо стрелкового оружия, РПГ, и ракет класса «земля-воздух» основана на многочисленных факторах. Во-первых, снарядам «нелазерного» оружия необходимо существенное время для достижения цели, а для излучения лазера, распространяющегося с максимально возможной скоростью, это время пренебрежимо. Во-вторых, в цель, летящую с высокой скоростью, трудно попасть снарядом — ограничение, которое не существует для лазеров. В-третьих, у лазеров «длинный магазин» — они могут стрелять, пока обеспечиваются электроэнергией. Это — существенное преимущество перед ракетами, которые могут быть выпущены по цели в ограниченном числе. В-четвертых, от лазеров не требуется традиционное поражение: они просто ослепляют экипажи, что приводит к аварии. В-пятых, коммерческие и промышленные лазеры дешевы по сравнению с традиционным оружием, и могут быть очень эффективными в руках лиц, обладающих достаточными знаниями. Наконец, на Западе лазеры гораздо легче приобрести, чем оружие.

Недостатки у лазеров тоже есть. Во-первых, до настоящего времени зарегистрирован лишь один успешный случай их применения для принуждения к посадке: трех аргентинских самолетов в ходе Фолклендской войны, после облучения даззлерами мощностью 20 Вт, установленными на двух британских фрегатах. Во-вторых, биологические эффекты облучения по-разному проявляются в разное время суток. В-третьих, атмосферные условия, такие как дым, пыль, облака ослабляют лазерный луч. Учитывая баланс преимуществ и недостатков, следует все же признать за лазерами значительный террористический потенциал. Их освоение не требует такого длительного специального обучения, как другие типы оружия.

Даззлеры использовались против американских военных самолетов в конце 1980-х советскими кораблями. Недавний случай — применение лазера российским разведывательным судном «Капитан Ман» против канадского патрульного вертолета вблизи Сиэтла в апреле 1997 года. В октябре 1998 года в Боснии имели место многочисленные облучения лазерами вертолетов армейской авиации США. Облучались и полицейские вертолеты в Южной Калифорнии в 1998 и 1999 годах. Лазерное облучение гражданских самолетов компаний «Скайуэст», «Юнайтед Эрлайнз» и «Юнайтед Парсел сервис» было отмечено близ аэропорта Лос-Энджелеса в 1996 и 1997 годах, когда самолеты находились на высотах от 1500 до 4000 м. Никаких существенных последствий во всех этих случаях облучение не имело.

В западных странах, наиболее вероятно применение террористами коммерческих, научных, и промышленных лазеров IIIb и IV классов. Переделка военных лазеров, дальномеров довольно сложна и требует привлечения специалистов в этой области. В миротворческих операциях и конфликтах малой интенсивности применение опасных для зрения лазеров весьма вероятно ввиду их значительного распространения во всем мире. Лазеры являются оружием направленной энергии и угрозу, которую они представляют, нельзя недооценивать.

 

3.1.1. Контрмеры против лазерных угроз

Это — комплекс методов, оборудования и технологий, разработанный почти исключительно для военных целей: для противодействия системам наведения высокоточного оружия (ВТО), где лазеры используются для определения дистанции до цели и относительного расположения цели и боеприпаса. Один из методов противодействия заключается в отклонении, ослаблении или рассеивании луча: таким образом снижают точность наведения, а с ней — и эффективность ВТО, но лазер при этом не уничтожается. Однако такой метод малополезен против лазеров, которые сами по себе представляют оружие направленной энергии (рис. 3.1, 3.2).

Контрмеры против лазерных угроз следует понимать шире, чем индивидуальную защиту: они должны включать разведку, активную защиту и, в идеальном случае — нейтрализацию угрозы, а не снижение ущерба от нее. Есть, по крайней мере, три эффекта лазерного облучения, которые необходимо нейтрализовать. Это — ослепление и дезориентация, поражения глаз и слепота, психологическое воздействие. Они приводят к отвлечению облученных от их боевых задач, и это обстоятельство может быть использовано террористом, преступником или солдатом противника.

Луч лазера, направленный на вертолет, создает эффект ослепления, поскольку когерентный свет проходит через ячеистую структуру остекления кабины и рассеивается, создавая впечатление диффузного облучения, более интенсивного и дезориентирующего, чем некогерентный свет той же интенсивности. Если облучение цели достаточно интенсивно или осуществляется несколькими синхронно работающими лазерами, множественными отражениями может быть создан эффект непрозрачной «оптической стены», что вызовет отвлечение экипажа и может угрожать безопасности полета. Подобное же действие вызывает облучение лазером патрульных машин, контрольно-диспетчерских пунктов аэропорта или остекленных постов наблюдения.

Рис. 3.1. Лазер мегаваттной мощности ABL, предназначенный для установки на экспериментальном самолете YAL-1А (модифицированный Боинг-747F) и концепция его применения для борьбы с баллистическими ракетами

Рис. 3.2. Экспериментальный образец лазера, созданный по заказу ВМС США для изучения возможностей противоракетной обороны кораблей

Контрмеры должны включать прекращение действия лазера и уменьшение рассеяния излучения на остеклении кабины или контрольной вышки. Защитные очки могут ослабить, но не исключить поражение глаз, если их стекла существенно ослабляют излучение с длинами волн, близкими к генерируемой лазером. Самым эффективным методом избежать ослепления является прекращение облучения: уклонение быстрым маневром или уничтожение лазера.

Использование лазеров как оружия предполагающего преднамеренное ослепление, запрещено Женевской конвенцией (Протокол IV, 1980 года: «Лазерное оружие, предназначенное для ослепления» в Соглашении об обычных вооружениях), что впрочем, не явилось препятствием для разработки и выпуска в продажу даззлеров, вызывающих повреждения глаз и предназначенных для срыва таким образом боевых операций. Как и другое подобное оружие, они могут излучать в видимом и невидимых диапазонах, в импульсном и непрерывном режимах.

Защитное оборудование должно быть эффективным против излучения во всех диапазонах излучаемых лазерами волн, но должно позволить завершить операцию, несмотря на облучение. Идеальной была бы зашита, непрозрачная для облучения но прозрачная для волн других диапазонов. Создание такой зашиты — сложная научно-техническая задача. Существуют и другие полезные средства защиты. Пример — лазерный приемник предупреждения, который был создан для военных самолетов и возможность установки которого на другие виды боевой техники рассматривается. Этим же устройством могут оснащаться контрольно-диспетчерские пункты и участки взлетно-посадочных полос. Оно позволяет обнаружить угрозу, сделать ее явной.

Для лазерного облучения характерно и психологическое воздействие, порождаемое риском ослепления. Возможности современной медицины не позволяют восстановить тяжелые повреждения глаз, вызванные лазерным облучением.

Преодоление психологического компонента лазерной угрозы должно включать понимание рисков и уверенность в эффективности защитных средств — это способствует смягчению реакции на лазерную опасность.

Существующие технологии позволяют создать эффективные меры противодействия лазерной угрозе и сейчас и в будущем — ведь лазеры продолжают развиваться. Задача таких мер — снизить риски связанные с террористической активностью и ограничить возможный ущерб от преступных действий, связанных с применением лазеров.

 

Введение

Поражающий фактор такого оружия — радиочастотное электромагнитное излучение (РЧЭМИ), которое, в случае если плотность его мощности достаточна, выводит из строя электронику или биообъекты. Мощные источники излучения в частотном диапазоне от мегагерц до сотни гигагерц, начали создаваться в Соединенных Штатах и бывшем Советском Союзе в 1960-х годах. После краха Советского Союза, технология РЧО распространилась во многих других странах, где создают компактное оружие, способное излучать РЧЭМИ мощностью от мегаватт до гигаватт.

В вооруженных силах РЧО может быть применено:

• в противовоздушной обороне;

• для обороны кораблей от ракетных атак;

• для нарушения связи противника;

• для отражения ракетных атак в воздушном бою;

• против космических объектов;

• против радиолокационной техники;

• против системы управления войсками.

Насколько известно, пока ни один образец РЧО на вооружение не поступил — в основном из-за нежелания военных принять концепцию достаточности функционального поражения целей на поле боя, вместо их уничтожения. Однако, миниатюризация полупроводниковых элементов электроники и зависимость от них всех современных систем приводит к возрастанию их уязвимости от атак с применением РЧО и делает это оружие все более привлекательным для использования и для террористов, тем более, что «электромагнитная атака» происходит скрытно. Организация, такая как агентство по оказанию помощи в чрезвычайных ситуациях или центр учета данных может подвергнуться нападению и не узнать об этом, а еще сложнее будет установить, кто такое нападение предпринял.

Террористические атаки с применением РЧО возможны против:

• объектов инфраструктуры;

• средств связи и вычислительных центров;

• аэропортов, энергосетей, центров банковских услуг;

• правительственных учреждений;

• правоохранительных органов;

• для остановки автомобилей и моторных лодок;

• создания помех и выведения из строя связи;

• создания сбоев в работе компьютеров.

Важным обстоятельством для террористов является то, что необходимые для создания РЧО компоненты и материалы легко доступны и их распространение не контролируется правоохранительными органами.

Особенности применения РЧО в террористических целях включают:

• скрытность;

• возможность повторных атак мощными, но короткими импульсами РЧЭМИ, что делает сложным установления месторасположения их источника;

• эффективное воздействие на неэкранированные электронные приборы;

•сложность обнаружения нанесенных РЧЭМИ повреждений;

•отсутствие, в большинстве случаев, признаков поражения людей РЧЭМИ;

• отсутствие следов и улик на объекте, подвергшемся облучению РЧЭМИ.

 

3.2.1. Классификация радиочастотного оружия

Бенфорд и Сведжль относят РЧО к классу оружия направленной энергии, который также включает лазеры и устройства, формирующие пучки заряженных и нейтральных частиц. Они указывают на преимущества оружия этого класса: зависимость только от обеспечения электроэнергией, а не от подвоза расходуемых боеприпасов, доставка поражающего фактора со скоростью света, что делает невозможным для цели уклонение от атаки маневром, в отличие от случая атаки ракетами. Для РЧО существенная расходимость пучка РЧЭМИ выступает преимуществом, поскольку не требуется его точного наведения на цель, в то время как лазерам, с их узкими световыми пучками, такое наведение необходимо.

Образцы радиочастотного оружия могут отличаться друг от друга:

• источниками первичной энергии: в боеприпасах таким источником служит взрывчатое вещество, в источниках многократного действия — емкостные, индукционные инерционные и другие неразрушаемые накопители;

• базированием: стационарным, мобильным, на борту самолета или космического объекта;

• эффектами воздействия на цель (помехи, выведение из строя — кратковременное или на неограниченное время);

• «полосным» или «внеполосным» механизмом воздействия РЧЭМИ на цель: при «полосном» воздействие реализуется по тем каналам, которые и предназначены в цели для приема электромагнитного излучения данного частотного диапазона; в случае «внеполосного» воздействия, РЧЭМИ проникает в щели экранов, лючки обслуживания и прочие каналы, которые для его приема не предназначены;

• предназначением — для открытого или тайного применения, в военных или террористических целях.

РЧО можно классифицировать и по другим признакам, например:

• по механизмам генерации РЧЭМИ: при ускоренном движении электронов либо в ходе прямого преобразования энергии;

• по режимам излучения (единственный импульс, частотный режим формирования импульсов или непрерывная генерация);

• по спектру формируемого РЧЭМИ (узкополосный, широкополосный).

Преимущества и недостатки каждого класса излучателей определяют способы их развертывания и сценарии применения.

В 1960-х и 1970-х годах, источники РЧЭМИ было принято называть «неядерными источниками», чтобы подчеркнуть отличия характеристик генерируемого ими излучения от электромагнитного импульса ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ). В 1980-х годах выделяли два класса источников: излучающие РЧЭМИ в узкой полосе частот (УПИ) и сверхширокополосные излучатели (СШИ). Для УПИ характерны высокие значения спектральной плотности мощности и энергии РЧЭМИ, в то время как энергия импульса СШИ распределена в протяженном частотном диапазоне и потому спектральная плотность мощности невелика (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Спектральные плотности мощности электромагнитного излучения, генерируемого источниками различных классов в радиочастотном диапазоне

Для оружия на основе УПИ требуется предварительная разведка цели, поскольку узкий частотный диапазон их излучения требует знания частот, к воздействию на которых цель особенно уязвима. В протяженном диапазоне частоты, наиболее «чувствительные» дня цели присутствуют наверняка, поэтому предварительная разведка не требуется, но, с другой стороны, энергия импульса РЧЭМИ рассредоточена и на долю таких частот ее приходится не очень много.

В 1994 году А.Б. Прищепенко, сотрудник российского Высокогорного геофизического института, представил доклад об РЧО на конференции в Бордо, Франция. Им были описаны устройства, в которых осуществлялось прямое преобразование химической энергии, содержащейся во взрывчатом веществе, в энергию РЧЭМИ. Такие источники (собственно, и положившие начало классу СШИ) теперь называют «устройствами Прищепенко» (рис. 3.4). Доклад привел к изменению классификации электромагнитного оружия, в зависимости от применяемых источников РЧЭМИ (рис. 3.5): прямого преобразования, в которых импульс тока поступает непосредственно на антенну, или таких, в которых излучение генерируется при ускоренном движении электронов в электровакуумных приборах, где электроны ускоряются высоким напряжением, а генерируемое при этом узкополосное РЧЭМИ излучается антенной.

Рис. 3.4.а. 105 мм реактивная граната со сферическим ударно-волновым источником РЧЭМИ:

1 — рабочее тело — монокристалл; 2 — детонационная разводка; 3 — магнитопроводы; 4 — постоянные магниты;

Рис. 3.4.б. 125 мм реактивная граната, снаряженная кассетными элементами на основе виткового генератора частоты:

1 — электроды, образующие неполный виток; 2 — металлическая труба, заполненная взрывчатым веществом и установленная с эксцентриситетом относительно электродов; 3 — пьезоэлемент; 4 — малоемкостной конденсатор

Можно классифицировать РЧО и по кратности срабатывания: те источники, в которых используется взрывчатое вещество, срабатывают однократно. Источники же невзрывного типа могут излучать в частотном или непрерывном режиме, но поскольку их схемы включают множество таких элементов, как индуктивные и емкостные накопители, плотность электромагнитной энергии в которых много ниже, чем химической — во взрывчатых веществах, невзрывные источники большой мощности представляют собой громоздкие и тяжелые устройства (рис. 3.6). Недавние достижения в создании энергоемких конденсаторов дают определенные надежды на устранение этого недостатка, а преимущества невзрывного оружия связаны со способностью длительной работы: оно имеет «длинный магазин», то есть, может излучать, пока обеспечивается электроэнергией.

Рис. 3.5. Развитие источников радиочастотного электромагнитного излучения

Рис. 3.6. Излучатель гигаваттной мощности Техасского технологического университета

Некоторые экспериментальные данные свидетельствуют, что поражение электронных систем при воздействии последовательности импульсов РЧЭМИ происходит при меньших значениях суммарной их энергии, чем повреждение того же уровня — при однократном воздействии. В отличие от источника на основе электровакуумного прибора, взрывной источник СШИ генерирует не луч, а поток РЧЭМИ во всех направлениях, но зато такие источники компактны, потому что плотность энергии во взрывчатом веществе очень высока — до 10000 Дж/см3. Некоторые взрывные источники формируют короткие (длящиеся микросекунды) последовательности импульсов РЧЭМИ.

Взрывные источники РЧЭМИ могут быть размешены в боеприпасах малых калибров (рис. 3.7), например — 25 мм артиллерийских снарядах, а источники, на основе электровакуумных приборов — в авиабомбах (рис. 3.8) или боевых частях больших ракет.

Рис. 3.7. Концептуальная схема 25 мм артиллерийского снаряда с излучателем РЧЭМИ

Рис. 3.8. Концептуальная схема авиабомбы с узкополосным излучателем на основе электровакуумного прибора — виркатора и системы его энергообеспечения на основе взрывомагнитного генератора

 

3.2.2. Образцы радиочастотного оружия

Каждый из элементов РЧО требует для своего создания развития многих технологий. Ограничимся описанием только четырех типов РЧО, представляющих опасность в качестве потенциального оружия террористов.

Компактные взрывные устройства — боеприпасы

Помимо поражений, наносимых электронике, цели сверхширокополосным РЧЭМИ, электромагнитные боеприпасы (ЭМБП) также могут нанести ей и механические повреждения осколками. ЭМБП представлены снарядами малых и средних калибров, а также мощными бомбами и боеголовками массой до нескольких тонн.

Для энергообеспечения в них могут использоваться преобразователи химической энергии, содержащейся во взрывчатом веществе, в электрическую:

• Взрывомагнитные или магнитокумулятивные генераторы (МКГ).

• Ферромагнитные генераторы.

• Сегнетоэлектрические генераторы.

• Пьезоэлектрические генераторы.

• Взрывные магнитогидродинамические генераторы.

МКГ наиболее изучен и эффективен, но малые размеры генераторов других типов позволяют применять их в малокалиберных боеприпасах, таких как 25 мм, снаряд, изображенный на рис. 3.7.

Рассмотрим источник прямого преобразования, впервые предложенный А.Б. Прищепенко: взрывомагнитный генератор частоты (ВМГЧ).

Рис. 3.9. Электромагнитная боевая часть 122 мм неуправляемой ракеты и схема ее излучателя — взрывомагнитного генератора частоты

Из рис. 3.9 видно, что ВМГЧ состоит из высоковольтного малоемкостного конденсатора 1, соединенного с медной трубой 2 (снаряженной В В 3) и соосной трубе спирали 4. Взрыв расширяет трубу, которая образует при этом конус и ударяет вначале по пьезоэлементу 5, что вызывает протекание тока и заряжает конденсатор. При дальнейшем расширении трубы, точка контакта на основании конуса движется по виткам спирали, продавливая их изоляцию и закорачивая виток за витком, усиливая при этом ток, который осциллирует, так как емкость контура существенна. Период электрических колебаний уменьшается по мере сокращения индуктивности контура, но не становится меньше сотни наносекунд, что не очень благоприятно (волны в сотни раз «длиннее» самого ВМГЧ). Но эти «несущие» волны — не основные в излучении: компрессия поля трубой, усиливая ток тем больше, чем выше его мгновенное значение, приводит к появлению «быстрых» гармоник. Антенной служат еще не закороченные трубой витки обмотки. Взрывчатое вещество, которое содержится в излучателе, может обеспечить дополнительный эффект воздействия на цель.

Доктор Копп подробно описал на своем вебсайте конструкцию электромагнитной авиабомбы (рис. 3.8). По его мнению, она должна включать первичный источник питания (батареи), МКГ, высоковольтный взрывной трансформатор и собственно излучатель — электроваккумный прибор, называемый виркатором (рис. 3.10). РЧЭМИ в виркаторе генерируется при колебаниях объемного заряда электронов. Когда между эмиттером и сеткой прикладывается от трансформатора импульс высокого напряжения, формируется электронное облако — виртуальный катод (откуда и происходит название прибора: «ВирКатор»). Электроны ускоряются к сетке, затем замедляются, пролетев сквозь ее ячейки, и колеблются далее относительно сетки вплоть до нейтрализации заряда (все это возможно лишь в вакууме, где электронам не мешают столкновения с молекулами). Поскольку движение электронов при этом не равномерно-прямолинейное, оно происходит с ускорением, и для заряженных частиц — с излучением. Виркатор не требует магнитной фокусировки потока электронов, что значительно уменьшает размер и вес устройства, так что вероятно размещение его ив 155 мм артиллерийских снарядах.

Рис. 3.10. Схема источника РЧЭМИ на основе излучателя с виртуальным катодом — виркатора

Радиочастотное оружие авиационного базирования

Самолет может подвергнуть облучению значительное число целей и на его борту можно разместить генераторы РЧЭМИ любого типа. Энергия, необходимая для бортового излучателя РЧЭМИ, может отбираться от двигателей, а антенна — смонтирована на подвеске (рис. 3.11) или интегрирована в корпус. Не разрушаемые взрывом источники РЧЭМИ способны работать в течение десятков часов, однако должны быть приняты меры, чтобы излучение источника не повредило электронику самолета-носителя.

Рис. 3.11. Применение невзрывного источника РЧЭМИ с самолета радиоэлектронной борьбы

Размещение радиочастотного оружия на автотранспортных средствах

Размещение РЧО на грузовике может позволить террористам скрытно поразить телефонные узлы, станции электроснабжения. Одним из сценариев может быть применение РЧО из взятого напрокат автомобиля, оставленного недалеко от взлетно-посадочной полосы гражданского аэродрома. Такая система может включать устройство питания (от автомобильного генератора) источник РЧЭМИ и антенну, которая может располагаться на крыше, или в интересах скрытности — внутри автомобиля («смотреть в окно»).

Для применения полицейскими силами, фирмой «Рейтеон» разработан источник узкополосного РЧЭМИ частотой 96 ГГц (рис. 3.12). Источник устанавливается на автомобиле (рис. 3.13) и предназначен для разгона демонстрантов: он отпугивает их легкими ожогами, которые способен причинить на расстояниях до 200 м.

Рис. 3.12. Источник РЧЭМИ, разработанный фирмой «Рейтеон» (США)

Рис. 3.13. Источник фирмы «Рейтеон», установленный на базе автомобиля, предназначенного для разгона демонстрантов

Для подобного применения подошел бы и созданный в России радар «НАГИРА» (рис. 3.14). Этот радар, с частотой повторения 150 Гц, генерирует короткие (5 не), мощные (600 МВт) импульсы на частоте в 10 ГГц. При испытаниях в России, «НАГИРА» был в состоянии обнаружить вертолет на дистанции более 150 км и на низких (около 50 м) высотах. Как сообщалось, полеты российских вертолетов в пределах нескольких миль от работающего радара были запрещены.

Рис. 3.14. Российский радар «НАГИРА» проходит испытания

Радиочастотное оружие на полупроводниковой элементной базе

Источники РЧЭМИ на полупроводниковой элементной базе компактны и могут быть размещены, включая батареи и антенну, в небольшом кейсе (рис. 3.15). Они способны генерировать импульсы РЧЭМИ длительностью от пикосекунд до микросекунд в частотном режиме. Частота следования импульсов может быть подобрана такой, которая соответствует циклу обработки информации в компьютере или другой цели, что увеличивает эффект облучения.

Рис. 3.15. Источник РЧЭМИ на полупроводниковой элементной базе, размещенный в кейсе

 

3.2.3. Эффекты воздействия РЧЭМИ на цели

Одно из преимуществ РЧО заключается в скрытности действия — результат его может проявиться во внезапно возникшей неисправности или помехах, что не обязательно свидетельствует о нападении.

Эффекты воздействия РЧЭМИ могут проявиться:

— временном выходе электроники из строя;

— длительном выходе из строя;

— необратимых повреждениях электронных устройств.

Временный выход из строя имеет место, если цель неспособна функционировать в условиях ее облучения, но восстанавливает работоспособность, когда облучение прекращается. Длительный выход из строя происходит при изменении характеристик какого-либо блока цели что, как правило, требует вмешательства оператора — например, для перезагрузки. Необратимые повреждения происходят, если индуцированный РЧЭМИ токовый импульс «выжигает» важные элементы электронных схем (диоды, транзисторы и прочие) и дальнейшее функционирование цели невозможно без ее ремонта.

По мнению доктора Прищепенко, эффекты воздействия РЧЭМИ должны классифицироваться в зависимости от того, какое влияние они оказывают выполнение целью боевой задачи. Дело в том, что обработка информации в системах оружия носит циклический характер. Если, например, в системе наведения ракеты происходит сбой в течение одного или немногих таких циклов, имеет место то, что доктор Прищепенко называет «коротким последействием». Такой эффект не может сорвать выполняемую целью боевую задачу, поскольку у системы наведения остается достаточно времени, для повторного «захвата». Вследствие более мощного воздействия происходит «перенасыщение» полупроводников пространственными зарядами, что делает невозможной нормальную их работу в течении длительного времени. Работоспособность цели после облучения восстановится, но она уже не сможет выполнить свою боевую задачу. Такой эффект

— намного более длительный, чем «короткое последействие»

— доктор Прищепенко называет «временным ослеплением». Он продемонстрировал его при воздействии излучения малокалиберного ЭМБП (42 мм реактивной гранаты с излучателем на основе пьезоэлектрического генератора частоты, рис. 3.16) на радиолокационную станцию миллиметрового диапазона (рис. 3.17). Следующей категорией наносимых РЧЭМИ повреждений доктор Прищепенко считает «стойкий отказ», при котором вероятность восстановления работоспособности цели в данном боевом эпизоде можно во внимание не принимать, что, вероятно, включает и выгорание полупроводниковых элементов.

Рис. 3.16. 42 мм реактивная граната «Атропус» с излучателем на основе пьезоэлектрического генератора частоты

Рис. 3.17. Пример эффекта временного ослепления миллиметровой РЛС наведения ракетной установки «поверхность-воздух» при перехвате ракеты. Верхняя осциллограмма — нормальный сигнал от блока определения дальности до цели. Нижняя осциллограмма — после разрыва 42-мм ЭМБП в нескольких метрах от РЛС под углом 1600 по отношению к оси антенны. Система потеряла способность оценивать расстояние до цели, пуск и перехват не состоялись, хотя затем ее работоспособность восстановилась. Момент подрыва ЭМБП показан «звездой», метки времени по 0,01 с

«Выгорание» происходит вследствие выделения тепла при прохождении через полупроводниковые элементы токовых импульсов, индуцированных РЧЭМИ, и обычно наблюдается при воздействии сравнительно длительных (микросекундных) импульсов или последовательности их. Если же импульсы РЧЭМИ короткие (наносекунды и менее), то наблюдается другой эффект: пробой р-n переходов и неоднородных структур.

При этом возможны следующие повреждения:

• Утрата диодами выпрямительных функций.

• Интермодуляционные искажения.

• Запирание.

• Тепловой пробой.

• Электрический пробой.

• Выход из строя цифровых микросхем.

Вследствие утраты диодами своих функций, подвергаются воздействию и другие элементы. Проникновение возможно также через паразитные связи, наводки на соседних кабелях, путем ударного возбуждения колебаний на различных резонансных частотах. Подобный сигнал воздействует на различные нелинейные устройства, такие как биполярные транзисторы, преобразующие его в «видеоимпульс», который затем распространяется далее в схеме, и, благодаря своей аномальной мощности вызывает срыв передачи данных, сброс информации, а в некоторых случаях — приводящие к повреждениям наиболее чувствительных элементов перегрузки (таблица 3.1).

Интермодуляция часто возникает в близко расположенных схемах, или кабелях. Суперпозиция сигналов в таких условиях, в сочетании с нелинейными эффектами, приводит к возникновению модулированного сигнала, влияющего на работоспособность системы.

Запирание часто возникает в интегральных схемах. Скачки тока и напряжения — причины длительных отказов в их работе. Нормальное функционирование иногда может восстанавливаться. «Выгорание» происходит, когда протекание импульсного тока катастрофически перегревает элементы полупроводниковых структур.

Исследование стойкости электроники к воздействию РЧЭМИ является существенным аспектом мер противодействия РЧО. Российский «РАДАН» (рис. 3.18) является универсальным ускорителем, который в состоянии генерировать электромагнитное излучение радиочастотного диапазона (в том числе — СШИ), а также лазерного и рентгеновского диапазонов. «РАДАН» поставляется во многие страны прежде всего для исследований стойкости электронной аппаратуры. Он работает от автомобильных аккумуляторов, а его вес — около 20 кг, хотя, если заменить электромагниты постоянными магнитами, можно снизить это значение вдвое.

Рис. 3.18. «РАДАН» — источник РЧЭМИ ускорительного типа с лампой обратной волны

Пороговые уровни мощности, приводящие к повреждениям или деградации полупроводниковых элементов приведены электрических компонентов представлены в таблицах 3.1 и 3.2. Пример последствий воздействия мощного РЧЭМИ приведен также на рис. 3.19.

Таблица 3.1. Эффекты деградации в электронных устройствах и их полупроводниковых компонентах в зависимости от величины напряженности электрического поля РЧЭМИ

Рис. 3.19. Расплавленные индуцированным РЧЭМИ токовым импульсом дорожки проводников в интегральной микросхеме

Таблица 3.2. Мощность (кВт) токовых импульсов длительностью менее микросекунды, приводящих к выходу из строя полупроводниковых элементов различных классов

 

3.2.4. Последствия воздействия РЧЭМИ на биообъекты

Тейлор и Гайри описали биологические последствия воздействия РЧЭМИ, в результате поглощения его в кожных поверхностях и преобразования в тепло. Некоторые из наблюдавшихся эффектов включали и хромосомные изменения, мутагенез и вирусную активацию и инактивацию. Результаты представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Последствия воздействия РЧЭМИ на биообъекты

 

3.2.5. Признаки применения радиочастотного оружия

Это — сложная проблема. Например, у источников РЧЭМИ на полупроводниковой элементной базе есть много других областей применения, помимо использования в оружии и вопрос заключается в том, как отличить обычную портативную рацию или сотовый телефон от оружия. Например, ученые Института Прикладной физической электроники создали генераторы импульсов размером с кредитную карту и генераторы Аркадьева-Маркса, генерирующие импульсы напряжения амплитудой в несколько киловольт субнаносекундной длительности (рис. 3.20). Эти генераторы, соединенные с антенной, могут выводить из строя или повреждать электронику на умеренных расстояниях.

Рис. 3.20. а) Генератор импульсов в сравнении с кредитной карточкой б) Миниатюрный генератор Маркса

 

3.2.6. Распространение радиочастотного оружия

Технологии РЧО продолжают совершенствоваться и распространяться, что угрожает странам, экономика и оборона которых зависят от микроэлектроники. РЧО разрабатывается по крайней мере десятью странами, и существенную помощь им оказывают ученые из бывшего Советского Союза. Некоторые из этих стран замечены в продаже передовых технологий агрессивным или поддерживающим терроризм государствам. Неудивительно, если РЧО появится в недалеком будущем и у террористических групп. Изучение публикаций в открытой печати, проведенное доктором Мерритом, ясно указывает на международный интерес к РЧО. Основные выводы этого обзора следующие:

1. Создание МКГ освоено развитыми в военном отношении государствами, такими как Россия, Китай, Франция, Германия и некоторыми другими.

2. До настоящего времени в открытых источниках нет никаких подтверждений боевого применения РЧО

3. Металлооксидные полупроводниковые элементы, от которой критически зависит экономика и оборона США, чрезвычайно уязвимы к воздействию РЧЭМИ даже низкой мощности, если не предпринимаются специальные меры защиты.

4. Совершенно ясно, что США значительно более уязвимы для нападения с применением РЧО, чем другие, менее развитые страны.

Лицам, имеющим соответствующее образование, не требуется много времени, чтобы, пользуясь открытыми источниками, создать взрывной или невзрывной образец РЧО. В 1998, доктор Д. Шрайнер, ранее работавший в Центре разработке авиационного оружия ВМС, свидетельствовал перед Объединенным комитетом по экономике Конгресса США, что «РЧО может быть сделано любым, кто имеет диплом инженера или даже просто опытным техником. Техническая информация для этого есть в открытых источниках, а необходимые материалы не являются редкими и необычными, так что образцы такого оружия могут быть изготовлены подобно автомобильной системе зажигания.».

Тенденции

Можно предположить, что дальнейшее развитие технологий повлияет на развитие РЧО и его компонентов следующим образом.

Источники РЧЭМИ:

• Повысятся средние и пиковые значения мощности РЧЭМИ а также общая энергия излучения в импульсе.

• Увеличится КПД преобразования первичной энергии в энергию РЧЭМИ.

• Повысится длительность формируемых импульсов РЧЭМИ.

• Будут созданы сети синхронно управляемых источников РЧЭМИ.

Размеры элементов РЧО: источников первичной энергии, источников РЧЭМИ, антенн будут еще более уменьшены.

Рис. 3.21 Относительная эффективность облучения электроники импульсами РЧЭМИ различной длительности

Дальнейшая миниатюризация полупроводниковых элементов приведет к возрастанию их уязвимости от РЧО. Несмотря на это, внедрение электроники в важнейшие области экономики и обороны будет продолжаться. Для уверенности в надежности электронной техники в критических функциях необходима разработка специальных мер ее защиты.

Технологии РЧО станут доступны все большему числу специалистов.

Потенциал РЧО станет учитываться во всех видах операций.

В заключение хотелось бы еще раз подчеркнуть, что появления РЧО как на поле боя, так и в практике правоохранительных органов следует ожидать в самом ближайшем будущем. То, что некоторые страны практикуют коммерцию в этой области, выглядит драматично.

Однако, способы защиты от РЧО существуют, включая экранирование критически важных электронных систем и установку на них быстродействующих защитных элементов, в том числе — интеграцию таких элементов в большие микросхемы. Но пока подобные меры защиты не разработаны и большинство образцов электроники весьма уязвимо по отношению к мощным импульсам РЧЭМИ, особенно — субнаносекундной длительности.