Pulso electromagnético nuclear
Un pulso electromagnético nuclear (EM nuclear o NEMP) es un estallido de radiación electromagnética creado por una explosión nuclear. Los campos eléctricos y magnéticos que varían rápidamente pueden acoplarse con los sistemas eléctricos y electrónicos para producir picos de tensión y corriente dañinos. Las características específicas de un evento EMP nuclear en particular varían según una serie de factores, el más importante de los cuales es la altitud de la detonación.
El término "pulso electromagnético" generalmente excluye los rangos ópticos (infrarrojos, visibles, ultravioleta) e ionizantes (como rayos X y radiación gamma). En terminología militar, una ojiva nuclear detonada a decenas o cientos de millas por encima de la superficie de la Tierra se conoce como dispositivo de pulso electromagnético de gran altitud (HEMP, por sus siglas en inglés). Los efectos de un dispositivo HEMP dependen de factores que incluyen la altitud de la detonación, el rendimiento energético, la emisión de rayos gamma, las interacciones con el campo magnético terrestre y el blindaje electromagnético de los objetivos.
Historia
El hecho de que una explosión nuclear produce un pulso electromagnético se conocía desde los primeros días de las pruebas de armas nucleares. La magnitud del EMP y la importancia de sus efectos no se dieron cuenta de inmediato.
Durante la primera prueba nuclear de Estados Unidos el 16 de julio de 1945, los equipos electrónicos estaban protegidos porque Enrico Fermi esperaba el pulso electromagnético. El historial técnico oficial de esa primera prueba nuclear dice: "Todas las líneas de señal estaban completamente blindadas, en muchos casos doblemente blindadas". A pesar de esto, muchos registros se perdieron debido a una captación espuria en el momento de la explosión que paralizó el equipo de grabación." Durante las pruebas nucleares británicas en 1952-1953, las fallas de la instrumentación se atribuyeron a 'radioflash', que era su término para EMP.
La primera observación abiertamente reportada de los aspectos únicos del PEM nuclear a gran altitud ocurrió durante la prueba nuclear Yucca con globo de helio de la serie Hardtack I el 28 de abril de 1958. En esa prueba, las mediciones del campo eléctrico del 1,7 kilotón El arma excedió el rango al que se ajustaron los instrumentos de prueba y se estimó que era aproximadamente cinco veces los límites a los que se ajustaron los osciloscopios. El Yucca EMP fue inicialmente positivo, mientras que las ráfagas de baja altitud fueron pulsos negativos. Además, la polarización de la señal EMP de Yucca era horizontal, mientras que el EMP nuclear de baja altitud estaba polarizado verticalmente. A pesar de estas muchas diferencias, los resultados EMP únicos se descartaron como una posible anomalía de propagación de ondas.
Las pruebas nucleares a gran altitud de 1962, como se analiza a continuación, confirmaron los resultados únicos de la prueba a gran altitud de Yucca y aumentaron la conciencia del EMP nuclear a gran altitud más allá del grupo original de científicos de defensa. La comunidad científica en general se dio cuenta de la importancia del problema EMP después de que William J. Broad publicara una serie de tres artículos sobre EMP nuclear en 1981 en Science.
Primer estrella de mar
En julio de 1962, EE. UU. llevó a cabo la prueba Starfish Prime y explotó una bomba de 1,44 MT (6,0 PJ) a 400 kilómetros (250 mi; 1 300 000 pies) sobre la mitad del océano Pacífico. Esto demostró que los efectos de una explosión nuclear a gran altura eran mucho mayores de lo que se había calculado previamente. Starfish Prime dio a conocer esos efectos al público al causar daños eléctricos en Hawái, a unos 1445 kilómetros (898 millas) del punto de detonación, inutilizando aproximadamente 300 farolas, activando numerosas alarmas antirrobo y dañando un enlace de microondas.
Starfish Prime fue el primer éxito en la serie de pruebas nucleares a gran altitud de los Estados Unidos en 1962 conocida como Operación Fishbowl. Las pruebas posteriores recopilaron más datos sobre el fenómeno EMP de gran altitud.
Las pruebas nucleares a gran altura Bluegill Triple Prime y Kingfish de octubre y noviembre de 1962 en la Operación Fishbowl proporcionaron datos lo suficientemente claros como para permitir a los físicos identificar con precisión los mecanismos físicos detrás de los pulsos electromagnéticos.
El daño EMP de la prueba Starfish Prime se reparó rápidamente debido, en parte, al hecho de que el EMP sobre Hawái era relativamente débil en comparación con lo que podría producirse con un pulso más intenso, y en parte debido a la relativa robustez (en comparación con la actualidad) de la infraestructura eléctrica y electrónica de Hawái en 1962.
La magnitud relativamente pequeña del Starfish Prime EMP en Hawái (alrededor de 5,6 kilovoltios/metro) y la cantidad relativamente pequeña de daños (por ejemplo, solo del 1 % al 3 % de las farolas apagadas) llevó a algunos científicos a creer que, en el primeros días de la investigación EMP, que el problema podría no ser significativo. Cálculos posteriores mostraron que si la ojiva Starfish Prime hubiera sido detonada sobre el norte de los Estados Unidos continentales, la magnitud del EMP habría sido mucho mayor (22 a 30 kV/m) debido a la mayor fuerza del campo magnético de la Tierra. sobre los Estados Unidos, así como su diferente orientación en latitudes altas. Estos cálculos, combinados con la creciente dependencia de la microelectrónica sensible a EMP, aumentaron la conciencia de que EMP podría ser un problema importante.
Prueba soviética 184
En 1962, la Unión Soviética realizó tres pruebas nucleares productoras de EMP en el espacio sobre Kazajstán, la última de las pruebas nucleares del "Proyecto soviético K". Aunque estas armas eran mucho más pequeñas (300 kilotones) que la prueba Starfish Prime, estaban sobre una gran masa de tierra poblada y en un lugar donde el campo magnético de la Tierra era mayor. Según los informes, el daño causado por el EMP resultante fue mucho mayor que en Starfish Prime. El pulso E3 similar a una tormenta geomagnética de la Prueba 184 indujo una oleada de corriente en una larga línea eléctrica subterránea que provocó un incendio en la planta de energía en la ciudad de Karaganda.
Después del colapso de la Unión Soviética, el nivel de este daño se comunicó informalmente a los científicos estadounidenses. Durante unos años, científicos estadounidenses y rusos colaboraron en el fenómeno HEMP. Se aseguró la financiación para permitir que los científicos rusos informaran sobre algunos de los resultados del EMP soviético en revistas científicas internacionales. Como resultado, existe documentación formal de algunos de los daños EMP en Kazajstán, pero aún es escasa en la literatura científica abierta.
Para una de las pruebas del Proyecto K, los científicos soviéticos instrumentaron una sección de 570 kilómetros (350 mi) de línea telefónica en el área que esperaban que se viera afectada por el pulso. La línea telefónica monitoreada se dividió en sublíneas de 40 a 80 kilómetros (25 a 50 millas) de longitud, separadas por repetidores. Cada sublínea estaba protegida por fusibles y protectores de sobretensión llenos de gas. El EMP de la prueba nuclear del 22 de octubre (K-3) (también conocida como Prueba 184) quemó todos los fusibles y destruyó todos los protectores de sobrevoltaje en todas las sublíneas.
Los informes publicados, incluido un artículo del IEEE de 1998, han indicado que hubo problemas significativos con los aisladores cerámicos en las líneas eléctricas aéreas durante las pruebas. Un informe técnico de 2010 escrito para el Laboratorio Nacional de Oak Ridge indicó que "los aisladores de la línea eléctrica se dañaron, lo que resultó en un cortocircuito en la línea y algunas líneas se separaron de los postes y cayeron al suelo".
Características
El EMP nuclear es un pulso múltiple complejo, generalmente descrito en términos de tres componentes, según lo define la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
Los tres componentes de EMP nuclear, tal como los define IEC, se denominan "E1", "E2" y "E3".
E1
El pulso E1 es un componente muy rápido de EMP nuclear. E1 es un campo electromagnético breve pero intenso que induce altos voltajes en los conductores eléctricos. E1 causa la mayor parte de su daño al hacer que se excedan los voltajes de ruptura eléctrica. E1 puede destruir computadoras y equipos de comunicación y cambia demasiado rápido (nanosegundos) para que los protectores contra sobretensiones comunes brinden una protección efectiva. Los protectores contra sobretensiones de acción rápida (como los que usan diodos TVS) bloquearán el pulso E1.
E1 se produce cuando la radiación gamma de la detonación nuclear ioniza (quita electrones) los átomos en la atmósfera superior. Esto se conoce como el efecto Compton y la corriente resultante se llama "corriente Compton". Los electrones viajan en una dirección generalmente descendente a velocidades relativistas (más del 90 por ciento de la velocidad de la luz). En ausencia de un campo magnético, esto produciría un gran pulso radial de corriente eléctrica que se propaga hacia afuera desde la ubicación de la ráfaga confinada a la región fuente (la región sobre la cual se atenúan los fotones gamma). El campo magnético de la Tierra ejerce una fuerza sobre el flujo de electrones en ángulo recto tanto con el campo como con las partículas. vector original, que desvía los electrones y conduce a la radiación de sincrotrón. Debido a que el pulso gamma que viaja hacia el exterior se propaga a la velocidad de la luz, la radiación de sincrotrón de los electrones Compton se suma coherentemente, lo que genera una señal electromagnética radiada. Esta interacción produce un pulso grande y breve.
Varios físicos trabajaron en el problema de identificar el mecanismo del pulso HEMP E1. El mecanismo fue finalmente identificado por Conrad Longmire del Laboratorio Nacional de Los Alamos en 1963.
Longmire da valores numéricos para un caso típico de pulso E1 producido por un arma nuclear de segunda generación como las de la Operación Fishbowl. Los rayos gamma típicos emitidos por el arma tienen una energía de aproximadamente 2 MeV (megaelectronvoltios). Los rayos gamma transfieren aproximadamente la mitad de su energía a los electrones libres expulsados, dando una energía de aproximadamente 1 MeV.
En el vacío y sin un campo magnético, los electrones viajarían con una densidad de corriente de decenas de amperios por metro cuadrado. Debido a la inclinación hacia abajo del campo magnético de la Tierra en latitudes altas, el área de máxima intensidad de campo es una región en forma de U en el lado ecuatorial de la detonación. Como se muestra en el diagrama, para las detonaciones nucleares en el hemisferio norte, esta región en forma de U está al sur del punto de detonación. Cerca del ecuador, donde el campo magnético de la Tierra es casi horizontal, la intensidad del campo E1 es casi simétrica alrededor de la ubicación de la explosión.
A las intensidades de campo geomagnético típicas de las latitudes medias, estos electrones iniciales giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético con un radio típico de unos 85 metros (280 pies). Estos electrones iniciales son detenidos por colisiones con moléculas de aire a una distancia promedio de unos 170 metros (560 pies). Esto significa que la mayoría de los electrones son detenidos por las colisiones con las moléculas de aire antes de completar una espiral completa alrededor de las líneas de campo.
Esta interacción de los electrones cargados negativamente con el campo magnético irradia un pulso de energía electromagnética. El pulso normalmente se eleva a su valor máximo en unos cinco nanosegundos. Su magnitud suele decaer a la mitad en 200 nanosegundos. (Según la definición de IEC, este pulso E1 termina 1000 nanosegundos después de que comienza). Este proceso ocurre simultáneamente en aproximadamente 1025 electrones. La acción simultánea de los electrones hace que el pulso resultante de cada electrón se irradie coherentemente, sumando para producir un solo pulso radiado de gran amplitud, pero estrecho.
Las colisiones secundarias hacen que los electrones posteriores pierdan energía antes de que alcancen el nivel del suelo. Los electrones generados por estas colisiones posteriores tienen tan poca energía que no contribuyen significativamente al pulso E1.
Estos rayos gamma de 2 MeV normalmente producen un pulso E1 cerca del nivel del suelo en latitudes moderadamente altas que alcanza un máximo de aproximadamente 50 000 voltios por metro. El proceso de ionización en la estratosfera media hace que esta región se convierta en un conductor eléctrico, un proceso que bloquea la producción de más señales electromagnéticas y hace que la intensidad del campo se sature a unos 50.000 voltios por metro. La fuerza del pulso E1 depende del número y la intensidad de los rayos gamma y de la rapidez del estallido de rayos gamma. La fuerza también depende un poco de la altitud.
Hay informes de "super-EMP" armas nucleares que pueden superar el límite de 50.000 voltios por metro mediante mecanismos no especificados. La realidad y los posibles detalles de construcción de estas armas están clasificados y, por lo tanto, no están confirmados en la literatura científica abierta.
E2
El componente E2 es generado por rayos gamma dispersos y gammas inelásticos producidos por neutrones. Este componente E2 es un "tiempo intermedio" pulso que, según la definición de IEC, dura entre un microsegundo y un segundo después de la explosión. E2 tiene muchas similitudes con los rayos, aunque el E2 inducido por rayos puede ser considerablemente más grande que un E2 nuclear. Debido a las similitudes y al uso generalizado de la tecnología de protección contra rayos, generalmente se considera que el E2 es el más fácil de proteger.
Según la Comisión EMP de los Estados Unidos, el principal problema con E2 es que sigue inmediatamente a E1, lo que puede haber dañado los dispositivos que normalmente protegerían contra E2.
El Informe Ejecutivo de la Comisión EMP de 2004 establece: "En general, no sería un problema para los sistemas de infraestructura crítica, ya que cuentan con medidas de protección existentes para la defensa contra rayos ocasionales. El riesgo más importante es el sinérgico porque el componente E2 sigue una pequeña fracción de segundo después de la agresión del primer componente, que tiene la capacidad de afectar o destruir muchas características de protección y control. Por lo tanto, se puede permitir que la energía asociada con el segundo componente pase a los sistemas y los dañe."
E3
El componente E3 es diferente de E1 y E2. E3 es un pulso mucho más lento, con una duración de decenas a cientos de segundos. Es causado por la distorsión temporal de la detonación nuclear del campo magnético de la Tierra. El componente E3 tiene similitudes con una tormenta geomagnética. Al igual que una tormenta geomagnética, E3 puede producir corrientes inducidas geomagnéticamente en conductores eléctricos largos, dañando componentes como transformadores de líneas eléctricas.
Debido a la similitud entre las tormentas geomagnéticas inducidas por el sol y el E3 nuclear, se ha vuelto común referirse a las tormentas geomagnéticas inducidas por el sol como "EMP solar". "PEM solar" no incluye componentes E1 o E2.
Generación
Los factores que controlan la efectividad de las armas incluyen la altitud, el rendimiento, los detalles de construcción, la distancia del objetivo, las características geográficas intermedias y la fuerza local del campo magnético de la Tierra.
Altitud del arma
Según un manual de Internet publicado por la Federación de Científicos Estadounidenses:
- Una detonación nuclear de alta altitud produce un flujo inmediato de rayos gamma de las reacciones nucleares dentro del dispositivo. Estos fotones a su vez producen electrones libres de alta energía por Compton dispersando a altitudes entre 20 y 40 km aproximadamente. Estos electrones están atrapados en el campo magnético de la Tierra, dando lugar a una corriente eléctrica oscilante. Esta corriente es asimétrica en general y da lugar a un campo electromagnético radiado de rápido crecimiento llamado pulso electromagnético (EMP). Debido a que los electrones están atrapados esencialmente simultáneamente, una fuente electromagnética muy grande irradia coherentemente.
- El pulso puede abarcar fácilmente áreas de tamaño continente, y esta radiación puede afectar sistemas en tierra, mar y aire.... Un dispositivo grande detonado a 400–500 km (250 a 312 millas) sobre Kansas afectaría a todos los Estados Unidos continentales.La señal de tal evento se extiende al horizonte visual que se ve desde el punto de explosión.
Por lo tanto, para que el equipo se vea afectado, el arma debe estar por encima del horizonte visual.
La altitud indicada arriba es mayor que la de la Estación Espacial Internacional y la de muchos satélites de órbita terrestre baja. Las armas grandes podrían tener un impacto dramático en las operaciones y comunicaciones satelitales, como ocurrió durante la Operación Fishbowl. Los efectos dañinos en los satélites en órbita generalmente se deben a factores distintos al EMP. En la prueba nuclear Starfish Prime, la mayor parte del daño se produjo en los satélites. paneles solares al pasar a través de los cinturones de radiación creados por la explosión.
Para las detonaciones dentro de la atmósfera, la situación es más compleja. Dentro del rango de deposición de rayos gamma, las leyes simples ya no se cumplen porque el aire se ioniza y hay otros efectos EMP, como un campo eléctrico radial debido a la separación de los electrones Compton de las moléculas de aire, junto con otros fenómenos complejos. Para un estallido en la superficie, la absorción de rayos gamma por el aire limitaría el rango de deposición de rayos gamma a aproximadamente 16 kilómetros (10 mi), mientras que para un estallido en el aire de menor densidad a gran altura, el rango de deposición sería mucho mayor. mayor que.
Rendimiento de armas
El rendimiento típico de las armas nucleares utilizadas durante la planificación de la Guerra Fría para los ataques EMP estuvo en el rango de 1 a 10 Mt (4,2 a 41,8 PJ). Esto es aproximadamente de 50 a 500 veces el tamaño de las bombas de Hiroshima y Nagasaki. Los físicos han testificado en las audiencias del Congreso de los Estados Unidos que las armas con rendimientos de 10 kt (42 TJ) o menos pueden producir un EMP grande.
El EMP a una distancia fija de una explosión aumenta como máximo como la raíz cuadrada del rendimiento (vea la ilustración a la derecha). Esto significa que aunque un arma de 10 kt (42 TJ) solo tiene 0,7 % de la energía liberada por el arma de 1,44 Mt (6,0 PJ) Prueba Starfish Prime, el EMP será al menos 8 % de su potencia. Dado que el componente E1 de EMP nuclear depende de la salida inmediata de rayos gamma, que fue solo el 0,1% del rendimiento en Starfish Prime, pero puede ser 0,5 % del rendimiento en armas de fisión nuclear pura de bajo rendimiento, una bomba de 10 kt (42 TJ) puede ser fácilmente 5 * 8% = 40 % tan potente como el Starfish Prime de 1,44 Mt (6,0 PJ) en la producción de EMP.
La energía total de rayos gamma en una explosión de fisión es 3,5 % del rendimiento, pero en una explosión de 10 kt (42 TJ) detonación, el explosivo desencadenante alrededor del núcleo de la bomba absorbe alrededor del 85 % de los rayos gamma inmediatos, por lo que la salida es solo sobre 0.5% del rendimiento. En el termonuclear Starfish Prime, el rendimiento de fisión fue inferior al 100% y la cubierta exterior más gruesa absorbió alrededor del 95% de los rayos gamma inmediatos del empujador alrededor de la etapa de fusión. Las armas termonucleares también son menos eficientes en la producción de EMP porque la primera etapa puede preionizar el aire que se vuelve conductor y, por lo tanto, corta rápidamente las corrientes Compton generadas por la etapa de fusión. Por lo tanto, las armas pequeñas de fisión pura con estuches delgados son mucho más eficientes para causar PEM que la mayoría de las bombas de megatones.
Este análisis, sin embargo, solo se aplica a los componentes rápidos E1 y E2 de EMP nuclear. El componente E3 similar a una tormenta geomagnética del EMP nuclear es más estrechamente proporcional al rendimiento energético total del arma.
Distancia objetivo
En el EMP nuclear, todos los componentes del pulso electromagnético se generan fuera del arma.
Para las explosiones nucleares a gran altura, gran parte del EMP se genera lejos de la detonación (donde la radiación gamma de la explosión golpea la atmósfera superior). Este campo eléctrico del EMP es notablemente uniforme sobre la gran área afectada.
Según el texto de referencia estándar sobre los efectos de las armas nucleares publicado por el Departamento de Defensa de EE. UU., "El campo eléctrico máximo (y su amplitud) en la superficie de la Tierra a partir de un estallido a gran altitud dependerá sobre el rendimiento de la explosión, la altura del estallido, la ubicación del observador y la orientación con respecto al campo geomagnético. Sin embargo, como regla general, se puede esperar que la intensidad del campo sea de decenas de kilovoltios por metro en la mayor parte del área que recibe la radiación EMP."
El texto también establece que, "... en la mayor parte del área afectada por el PEM, la fuerza del campo eléctrico en el suelo excedería 0,5 Emáx. Para rendimientos inferiores a unos pocos cientos de kilotones, esto no sería necesariamente cierto porque la intensidad del campo en la tangente de la Tierra podría ser sustancialmente inferior a 0,5Emáx.."
(Emax se refiere a la fuerza máxima del campo eléctrico en el área afectada).
En otras palabras, la fuerza del campo eléctrico en toda el área afectada por el EMP será bastante uniforme para las armas con una gran emisión de rayos gamma. Para armas más pequeñas, el campo eléctrico puede caer a un ritmo más rápido a medida que aumenta la distancia.
Super-EMP
También conocido como "EMP mejorado", un pulso superelectromagnético es un tipo de guerra relativamente nuevo en el que un arma nuclear está diseñada para crear un pulso electromagnético mucho mayor en comparación con las armas nucleares estándar. de destrucción masiva. Estas armas aprovechan el componente de pulso E1 de una detonación que involucra rayos gamma, creando un rendimiento EMP de hasta 200,000 voltios por metro. Durante décadas, numerosos países han experimentado con la creación de este tipo de armas, sobre todo China y Rusia.
China
Según una declaración hecha por escrito por el ejército chino, el país tiene super-EMP y ha discutido su uso para atacar a Taiwán. Tal ataque debilitaría los sistemas de información en la nación, lo que permitiría a China entrar y atacarla directamente usando soldados. Posteriormente, el ejército taiwanés confirmó la posesión china de super-EMP y su posible destrucción a las redes eléctricas.
Además de Taiwán, China examinó las posibles implicaciones de atacar a Estados Unidos con estas armas. Si bien Estados Unidos también posee armas nucleares, el país no ha experimentado con super-EMP y, hipotéticamente, es muy vulnerable a cualquier ataque futuro de las naciones. Esto se debe a la dependencia del país de las computadoras para controlar gran parte del gobierno y la economía. En el exterior, los portaaviones estadounidenses estacionados dentro de un rango razonable de una bomba explosiva podrían estar potencialmente sujetos a la destrucción completa de los misiles a bordo, así como a los sistemas de telecomunicaciones que les permitirían comunicarse con los buques y controladores cercanos en tierra.
Rusia
Desde la Guerra Fría, Rusia ha experimentado con el diseño y los efectos de las bombas EMP. Más recientemente, el país ha realizado varios ataques cibernéticos en los Estados Unidos, lo que, según algunos analistas, sugiere posibles apagones a nivel nacional en el futuro causados por super-EMP, ya que se sabe que Rusia los posee. Junto con las ojivas ordinarias equipadas con capacidades Super-EMP, Rusia ha estado desarrollando misiles hipersónicos que, en 2021, serán mucho más difíciles de detectar para las defensas estadounidenses en forma de radares y satélites de manera oportuna. Este método hace que el acto de disuasión nuclear, que es una estrategia clave para los Estados Unidos en la prevención de la guerra nuclear, sea casi imposible.
Los planes de un dispositivo que es capaz de colocar un arma nuclear en el espacio fueron presentados por primera vez por la Unión Soviética en 1962 cuando desarrollaron un sistema, conocido como Sistema de Bombardeo Orbital Fraccionado, para lanzar armas nucleares desde arriba de la Tierra. s atmósfera. En comparación con los super-EMP que tienen como objetivo las operaciones terrestres, Rusia ha hecho propuestas para desarrollar satélites provistos de capacidades EMP similares. Esto requeriría detonaciones de hasta 100 kilómetros (62 mi) sobre la superficie de la Tierra, con el potencial de interrumpir los sistemas electrónicos de los satélites estadounidenses suspendidos en órbita alrededor del planeta, muchos de los cuales son vitales para disuadir y alertar a los país de posibles misiles entrantes.
Efectos
Un EMP energético puede trastornar temporalmente o dañar permanentemente los equipos electrónicos al generar picos de alto voltaje y alta corriente; los componentes semiconductores están particularmente en riesgo. Los efectos del daño pueden variar desde imperceptibles a la vista hasta dispositivos que literalmente explotan. Los cables, aunque sean cortos, pueden actuar como antenas para transmitir energía de pulso al equipo.
Tubo de vacío frente a electrónica de estado sólido
Los equipos más antiguos basados en tubos de vacío (válvulas) suelen ser mucho menos vulnerables a los PEM nucleares que los equipos de estado sólido, que son mucho más susceptibles a sufrir daños por picos de tensión y corriente grandes y breves. Los aviones militares soviéticos de la era de la Guerra Fría a menudo tenían aviónica basada en tubos de vacío porque las capacidades de estado sólido eran limitadas y se creía que los equipos de tubos de vacío tenían más probabilidades de sobrevivir.
Otros componentes en el circuito del tubo de vacío pueden resultar dañados por EMP. El equipo de tubo de vacío resultó dañado en la prueba de 1962. La radio bidireccional VHF de estado sólido PRC-77 sobrevivió a extensas pruebas de EMP. El PRC-25 anterior, casi idéntico excepto por una etapa de amplificación final de tubo de vacío, se probó en simuladores EMP, pero no se certificó que siguiera siendo completamente funcional.
Electrónica en funcionamiento vs. inactiva
El equipo que se está ejecutando en el momento de un EMP es más vulnerable. Incluso un pulso de baja energía tiene acceso a la fuente de energía y todas las partes del sistema están iluminadas por el pulso. Por ejemplo, se puede crear una ruta de arco de alta corriente a través de la fuente de alimentación, quemando algún dispositivo a lo largo de esa ruta. Dichos efectos son difíciles de predecir y requieren pruebas para evaluar las posibles vulnerabilidades.
En avión
Muchas detonaciones nucleares han tenido lugar utilizando bombas aéreas. El avión B-29 que entregó las armas nucleares en Hiroshima y Nagasaki no perdió potencia por daños eléctricos, porque los electrones (expulsados del aire por los rayos gamma) se detienen rápidamente en el aire normal para explosiones por debajo de aproximadamente 10 kilómetros (33,000 pies), por lo que no son desviados significativamente por el campo magnético de la Tierra.
Si el avión que transportaba las bombas de Hiroshima y Nagasaki hubiera estado dentro de la zona de radiación nuclear intensa cuando las bombas explotaron sobre esas ciudades, entonces habrían sufrido los efectos de la separación de carga (radial) EMP. Pero esto solo ocurre dentro del radio de explosión severa para detonaciones por debajo de los 10 km (33 000 pies) de altitud.
Durante la operación Fishbowl, se sufrieron interrupciones EMP a bordo de un avión fotográfico KC-135 que volaba 300 km (190 mi) desde las detonaciones de 410 kt (1700 TJ) a altitudes de explosión de 48 y 95 km (157 000 y 312 000 pies). La electrónica vital era menos sofisticada que la actual y la aeronave pudo aterrizar de manera segura.
Los aviones modernos dependen en gran medida de la electrónica de estado sólido que es muy susceptible a las explosiones EMP. Por lo tanto, las autoridades de las aerolíneas están creando requisitos de campos radiados de alta intensidad (HIRF) para los nuevos aviones para ayudar a prevenir la posibilidad de accidentes causados por EMP o interferencia electromagnética (EMI). Para hacer esto, todas las partes del avión deben ser conductoras. Este es el escudo principal de las explosiones EMP siempre que no haya agujeros para que las ondas penetren en el interior del avión. Además, al aislar algunas de las computadoras principales dentro del avión también se agrega una capa adicional de protección contra explosiones EMP.
En autos
Un EMP probablemente no afectaría a la mayoría de los autos, a pesar de que los autos modernos' uso intensivo de la electrónica, porque los automóviles & # 39; Es probable que los circuitos electrónicos y el cableado sean demasiado cortos para verse afectados. Además, los coches' los marcos metálicos brindan cierta protección. Sin embargo, incluso un pequeño porcentaje de coches averiados debido a un mal funcionamiento electrónico provocaría atascos de tráfico.
Sobre la pequeña electrónica
Un EMP tiene un efecto menor cuanto más corta es la longitud de un conductor eléctrico; aunque otros factores también afectan la vulnerabilidad de la electrónica, por lo que ninguna longitud de corte determina si algún equipo sobrevivirá. Sin embargo, los dispositivos electrónicos pequeños, como relojes de pulsera y teléfonos celulares, probablemente resistirían un EMP.
Sobre humanos y animales
Aunque la diferencia de potencial eléctrico puede acumularse en los conductores eléctricos después de un PEM, generalmente no fluirá hacia los cuerpos humanos o animales y, por lo tanto, el contacto es seguro.
Los EMP de suficiente magnitud y duración tienen el potencial de afectar el cuerpo humano. Los posibles efectos secundarios incluyen mutaciones celulares, daños en el sistema nervioso, quemaduras internas, daño cerebral y problemas temporales con el pensamiento y la memoria. Sin embargo, esto sería en casos extremos como estar cerca del centro de la explosión y estar expuesto a una gran cantidad de radiación y ondas EMP.
Un estudio encontró que la exposición a 200–400 pulsos de EMP provocó la fuga de vasos en el cerebro, fuga que se ha relacionado con pequeños problemas con el pensamiento y la memoria. Estos efectos pueden durar hasta 12 horas después de la exposición. Debido al largo tiempo de exposición necesario para ver cualquiera de estos efectos, es poco probable que alguien los vea, incluso si se expone durante un breve período de tiempo. Además, el cuerpo humano verá poco efecto ya que las señales se transmiten químicamente y no eléctricamente, lo que dificulta que las ondas EMP lo afecten.
Escenarios de ataques posteriores a la Guerra Fría
La Comisión EMP de los Estados Unidos fue creada por el Congreso de los Estados Unidos en 2001. La comisión se conoce formalmente como la Comisión para evaluar la amenaza a los Estados Unidos de un ataque de pulso electromagnético (EMP).
La Comisión reunió a científicos y tecnólogos notables para compilar varios informes. En 2008, la Comisión publicó el "Informe sobre infraestructuras nacionales críticas". Este informe describe las posibles consecuencias de un EMP nuclear en la infraestructura civil. Aunque este informe cubrió los Estados Unidos, la mayor parte de la información es aplicable a otros países industrializados. El informe de 2008 fue una continuación de un informe más general emitido por la comisión en 2004.
En un testimonio escrito entregado al Senado de los Estados Unidos en 2005, un miembro del personal de la Comisión EMP informó:
La Comisión de EMP patrocinó una encuesta mundial de literatura científica y militar extranjera para evaluar los conocimientos, y posiblemente las intenciones, de los estados extranjeros con respecto a ataques de pulso electromagnético (EMP). En la encuesta se observó que la física del fenómeno de la EMP y el potencial militar de un ataque de EMP se entendían ampliamente en la comunidad internacional, como se refleja en escritos y declaraciones oficiales y no oficiales. La encuesta de fuentes abiertas durante la última década encuentra que el conocimiento sobre ataques EMP y EMP se evidencia en al menos Gran Bretaña, Francia, Alemania, Israel, Egipto, Taiwán, Suecia, Cuba, India, Pakistán, Iraq bajo Saddam Hussein, Irán, Corea del Norte, China y Rusia.
Muchos analistas extranjeros –especialmente en Irán, Corea del Norte, China y Rusia – consideran a Estados Unidos como un posible agresor que estaría dispuesto a usar toda su panoplia de armas, incluyendo armas nucleares, en una primera huelga. Consideran que los Estados Unidos tienen planes de contingencia para hacer un ataque nuclear con EMP y están dispuestos a ejecutar esos planes bajo una amplia gama de circunstancias.
Los científicos militares rusos y chinos en los escritos de código abierto describen los principios básicos de las armas nucleares diseñados específicamente para generar un efecto mejorado-EMP, que denominan armas "Super-EMP". Las armas "Super-EMP", según estos escritos extranjeros de código abierto, pueden destruir incluso los sistemas electrónicos militares y civiles más protegidos de Estados Unidos.
La Comisión EMP de los Estados Unidos determinó que las protecciones conocidas desde hace mucho tiempo están casi completamente ausentes en la infraestructura civil de los Estados Unidos y que gran parte de los servicios militares estadounidenses estaban menos protegidos contra EMP que durante la Guerra Fría. En declaraciones públicas, la Comisión recomendó fabricar equipos electrónicos y componentes eléctricos resistentes al EMP y mantener inventarios de piezas de repuesto que permitieran reparaciones rápidas. La Comisión EMP de los Estados Unidos no miró a otras naciones.
En 2011, la Junta de Ciencias de la Defensa publicó un informe sobre los esfuerzos en curso para defender los sistemas militares y civiles críticos contra EMP y otros efectos de las armas nucleares.
Los servicios militares de los Estados Unidos desarrollaron y, en algunos casos, publicaron escenarios hipotéticos de ataques EMP.
En 2016, el Laboratorio de Los Álamos comenzó la fase 0 de un estudio de varios años (hasta la fase 3) para investigar los EMP que prepararon la estrategia a seguir para el resto del estudio.
En 2017, el Departamento de Energía de EE. UU. publicó el "Plan de acción de resiliencia del pulso electromagnético del DOE", Edwin Boston publicó una disertación sobre el tema y la Comisión EMP publicó "Evaluación de la amenaza del pulso electromagnético (EMP)". La comisión EMP se cerró en el verano de 2017. Descubrieron que informes anteriores habían subestimado los efectos de un ataque EMP en la infraestructura nacional, destacaron problemas con las comunicaciones del DoD debido a la naturaleza clasificada del material y recomendaron que el DHS en lugar de acudir al DOE en busca de orientación y dirección debe cooperar directamente con las partes más informadas del DOE. Varios informes están en proceso de ser divulgados al público en general.
Proteger la infraestructura
El problema de proteger la infraestructura civil de los pulsos electromagnéticos se ha estudiado intensamente en toda la Unión Europea y, en particular, en el Reino Unido.
A partir de 2017, varias empresas de servicios públicos de energía en los Estados Unidos habían estado involucradas en un programa de investigación de tres años sobre el impacto de HEMP en la red eléctrica de los Estados Unidos dirigido por una organización sin fines de lucro de la industria, el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI).
En 2018, el Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU. publicó la Estrategia para proteger y preparar el territorio nacional contra las amenazas de pulsos electromagnéticos (EMP) y perturbaciones geomagnéticas (GMD), que fue la primera articulación del Departamento de un enfoque holístico, a largo plazo y enfoque basado en la asociación para proteger la infraestructura crítica y prepararse para responder y recuperarse de incidentes electromagnéticos potencialmente catastróficos. El progreso en ese frente se describe en el Informe de estado del programa EMP.
NuScale, la pequeña empresa de reactores nucleares modulares de Oregón, EE. UU., ha hecho que su reactor sea resistente a EMP.
En ficción y cultura popular
En 1981, varios artículos sobre el pulso electromagnético nuclear en la prensa popular difundieron el conocimiento del fenómeno EMP nuclear en la cultura popular. EMP se ha utilizado posteriormente en una amplia variedad de ficción y otros aspectos de la cultura popular.
Los medios populares a menudo describen los efectos EMP de forma incorrecta, lo que provoca malentendidos entre el público e incluso entre los profesionales, y se han realizado esfuerzos oficiales en los Estados Unidos para dejar las cosas claras. El Comando Espacial de los Estados Unidos encargó al educador en ciencias Bill Nye que narrara y produjera un video llamado "Hollywood vs. EMP" para que la ficción inexacta de Hollywood no confunda a quienes deben lidiar con eventos EMP reales. El video no está disponible para el público en general.
Contenido relacionado
Teoria de las cuerdas
Dispersión (óptica)
Óptica no lineal