Bomba elektromagnetyczna - coraz realniejsze zagrożenie

Bomba elektromagnetyczna, nazywana też często bombą E, wywołuje impuls elektromagnetyczny o dużej mocy unieruchamiający urządzenia elektroniczne. Wykorzystuje ona zjawisko znane już od 1962 roku, kiedy to podczas detonacji bomby wodorowej o mocy 1,4 megaton na środkowym Pacyfiku na wysokości 30 km zostały zniszczone wykorzystywane w pobliżu instalacje satelitarne i doszło do blokady łączności radiowej na Pacyfiku na około 30 minut (zakłócona była nawet praca stacji radiowych w odległości 1200 km od miejsca eksplozji).

Jak się okazało, wywołana w czasie wybuchu uderzeniowa fala elektromagnetyczna wzbudziła duże prądy indukowane w antenach, kablach elektrycznych i elementach metalowych, niszczące wszystkie, niezabezpieczone podzespoły elektroniczne. Późniejsze obliczenia wykazały, że pojedynczy wybuch jądrowy o mocy 100 kT na wysokości 110 km może wygenerować niszczący „elektronikę” impuls elektromagnetyczny na powierzchni równoważnej połowie Stanów Zjednoczonych.

Niestety okazało się, że do wygenerowania impulsu elektromagnetycznego (IEM) o tak dużej mocy wcale nie jest konieczna bomba atomowa. I to dlatego broń E zalicza się do broni konwencjonalnej, a nie jądrowej. Skutki, jakie może przynieść jej zastosowanie, pozwalają na zakwalifikowanie jej do grona broni masowego rażenia, razem z bronią atomową, biologiczną i chemiczną. Jednak dopiero możliwość użycia tego uzbrojenia przez terrorystów spowodowała, że zaczęto tę broń traktować bardzo poważnie.

Teoria czy rzeczywistość?

Broń E jest okryta wielką tajemnicą. Jak dotąd nikt się jeszcze oficjalnie nie przyznał do jej posiadania, chociaż specjaliści w krajach zachodnich twierdzą stanowczo, że mają ją przynajmniej Stany Zjednoczone i Rosja. Nie jest również pewne, czy broń ta już została użyta.

Dużo zamieszania wprowadziła książka „Information Warfare”, w której Winn Schwartau opisał tajne rakiety amerykańskie, użyte w czasie wojny z Irakiem. Miały one spowodować zakłócenia systemów łączności przez zastosowanie fali elektromagnetycznej. Tymczasem Amerykanie wykorzystali tam kilka rakiet Tomahawk z ładunkiem specjalnie uformowanego włókna węglowego. Pociski grafitowe rozsypane nad liniami i instalacjami energetycznymi powodowały zwarcia i uciążliwe zaciemnienie w Bagdadzie. I te zakłócenia zostały niesłusznie przypisane broni E.

W 2003 roku „Guardian” podał, że w czasie pierwszych dni ataku na Irak na lotniczej rakiecie manewrującej AGM-86 Cruise została zastosowana głowica bojowa E. Podobno decyzja o użyciu tego rodzaju uzbrojenia była podyktowana chęcią zapobieżenia stratom wśród ludności cywilnej, obok siedlisk której rozmieszczono stanowiska obrony przeciwlotniczej.

Podejrzewając najgorsze w czasie Wojny w Zatoce Perskiej, niektórzy dziennikarze w Bagdadzie owijali swój sprzęt elektroniczny w folię aluminiową, chcąc go uchronić przed nową bronią elektromagnetyczną, którą jakoby mieli wykorzystać Amerykanie. Jednak to, co wtedy było tylko plotką, może stać się już niedługo rzeczywistością i niektórzy wojskowi uzyskają środek, który w danym miejscu i czasie skutecznie wyłączy patrzącą im na ręce telewizję.

Poczucie zagrożenia zwiększyła prezentacja Winna Schwartau w styczniu 1999 r., który stosując przenośny generator silnej fali elektromagnetycznej, zniszczył na konferencji w Waszyngtonie dwa stojące w odległości kilku metrów komputery. Później unieruchomiono w ten sam sposób samochód. Od razu zostało to wykorzystane przez kilka firm, które dzisiaj oferują na rynku systemy pozwalające policji zatrzymać samochody i łodzie kierowane przez przestępców.

Budowa bomby E

Spośród kilku znanych sposobów wywołania fali elektromagnetycznej dwa są najczęściej wymieniane jako te, które mogą być podstawą działania nowej broni. Pierwszy polega na przekazaniu energii z chemicznej eksplozji do bardzo silnego pola magnetycznego, które tuż przed wybuchem jest wzbudzane przez startowe źródło energii elektrycznej.

Typowym przedstawicielem działających według tej zasady urządzeń jest generator z kompresją strumienia magnetycznego FCG (Flux Compression Generator). Przykładowe urządzenie tego typu to tzw. „generator współosiowy”. Składa się on z miedzianego cylindra, wypełnionego materiałem wybuchowym i otoczonego cewką, wykonaną z miedzianego uzwojenia. Całość jest zamknięta obudową z niemagnetycznego materiału (z masy epoksydowej lub włókna szklanego).

Konstrukcja bomby FCG jest stosunkowo prosta, ale fala wytworzona w ten sposób zawiera się w paśmie poniżej 1 MHz, stąd trudno ją nakierować na konkretny cel i nawet przy dużej mocy impulsu elektromagnetycznego wiele instalacji może jej nie odczuć. Wad tych nie ma impuls elektromagnetyczny wywołany drugim sposobem, za pomocą wirkatora ‒ oscylatora z wirtualną katodą (Virtual Cathode-Ray Oscillator).

Urządzenie to, proste mechanicznie, małe i trwałe, tworzy pojedynczy impuls radiowy o bardzo dużej mocy (od 170 kW do 40 GW), pracujący w paśmie mikrofalowej (o długości decymetrowej i milimetrowej). Jest to więc sposób najbardziej „obiecujący”, jeżeli chodzi o możliwość jego wykorzystania dla produkcji uzbrojenia.

Zaletą vircatora jest to, że efekt jego działania jest kierunkowy i że promieniowanie o bardzo wysokiej częstotliwości (fale milimetrowe) może przenikać do obiektów nawet przez niewielkie szpary i otwory.

Jak działa bomba E?

Efekt działania bomby E zależy od wielu czynników. Po pierwsze odporność na uderzenie bronią E różni się w zależności od typu atakowanego celu. Przykładowo impuls elektromagnetyczny niskiej częstotliwości (z generatora FCG) jest skuteczny przede wszystkim przeciwko typowym instalacjom infrastruktury miejskiej, np. liniom telefonicznym czy energetycznym. Gorzej już jest jednak w przypadku obiektów i instalacji chronionych nawet prostymi zabezpieczeniami.

Po drugie skuteczność broni E zależy od tego, jaka ilość energii z bomby jest skierowana na cel. Najlepszy rezultat jest osiągany, gdy impuls elektromagnetyczny zostanie „skupiony” przez system antenowy znajdujący się w głowicy pocisku. W tym przypadku moc uderzenia zależy od wysokości, na jakiej nastąpiła eksplozja oraz od stopnia ochrony systemów elektronicznych. Wyższa eksplozja to większy promień rażenia, ale mniejsza intensywność promieniowania. I odwrotnie – niższy wybuch to mniejszy zaatakowany obszar, ale zniszczenia większe. Należy w tym przypadku pójść na kompromis, dobrze rozpoznając cel ataku i precyzyjnie w niego uderzając.

O skali zagrożenia, jakie niesie IEM, łatwo się przekonać, patrząc na napięcia normalnie wykorzystywane w układach półprzewodnikowych. Typowe tranzystory bipolarne są odporne na napięcia od 15 do 65 V, układy logiczne, wykonane na elementach półprzewodnikowych i pamięci to napięcia rzędu od 7 do 15 V, mikroprocesory to od 3,3 do 5 V.

Tak więc pole elektryczne wywołane działaniem bomby E i napięcia rzędu wielu setek woltów, indukowane w urządzeniach zniszczą większość elementów elektronicznych: albo w wyniku dużych przepięć, albo w wyniku przegrzania (efekt termiczny).

Sposób użycia

Najdogodniejszym i najbardziej skutecznym sposobem użycia broni E jest jej zrzucenie z góry, tak by eksplozja była skierowana w dół. W tym przypadku, regulując wysokością zadziałania zapalnika, można w miarę precyzyjny sposób określić promień rażenia. Można do tego więc wykorzystać rakietę taktyczną, manewrującą czy bombę zrzuconą ze statku powietrznego.

Sprawę komplikuje konieczność posiadania swoistego „rozrusznika”, który uruchomi cały proces w danym typie uzbrojenia. Konieczne jest więc umieszczanie w bombie, pocisku czy rakiecie dodatkowego źródła energii elektrycznej dużej mocy. Ciężar i objętość tego dodatkowego źródła ogranicza objętość użyteczną uzbrojenia, jeżeli ta jest zintegrowana w rakiecie lub bombie.

Optymalnym środkiem przenoszenia w tym przypadku wydaje się samolot, który może „zasilić” uzbrojenie w odpowiednią ilość energii elektrycznej w czasie lotu, przed jej wystrzeleniem lub zrzuceniem. Pozwala to zwiększyć ładunek „użyteczny” pocisku, ograniczony wcześniej przez działające na zasadzie rozrusznika źródło energii elektrycznej.

Współczesna technika pozwala na umieszczenie głowicy E w korpusie bomby 900 kg typu Mk.84 (o wymiarach 3,84x0,86m). Jednak obecnie największą wagę przywiązuje się do możliwości zastosowania głowicy E na bombach GBU-31/32 JDAM (o wadze 450 i 900 kg). Zwłaszcza, że pociski te są na uzbrojeniu „niewidzialnych” samolotów B-2 i F-22, a to oznacza, że broń E może stać się uzbrojeniem pierwszego uderzenia.

Znacznie trudniej jest umieścić ładunek E w rakiecie manewrującej. I tak jak w bombie konwencjonalnej, praktycznie cała jej masa może być poświęcona głowicy elektromagnetycznej (ok. 85%), tak w przypadku rakiety manewrującej jej ładunek użyteczny jest ograniczony do maksymalnie 340 kg (15% ‒ w przypadku rakiet AGM-78 Standard do 28% ‒ w przypadku rakiety manewrującej AGM/BGM-109 Tomahawk). Można go zwiększyć tylko kosztem paliwa, ale wtedy natychmiast zmniejsza się zasięg.

Dla zwiększenia skuteczności broni E konieczne jest umieszczanie jej w amunicji precyzyjnej. Niektóre kategorie celów (urzędy państwowe, bazy wojskowe, węzły komunikacyjne) są łatwe do identyfikacji standardowymi środkami rozpoznania. W tym przypadku naprowadzania na pozycję (według GPS) pozwala na takie zaprogramowanie lotu bomby, by ta wybuchła w optymalnej pozycji, powodując maksymalne straty.

W przypadku celów mobilnych lub ukrytych konieczne jest stosowanie naprowadzania bezpośredniego, np. na wiązkę laserową lub telewizyjnie. Jednak i w tym przypadku użycie broni E jest o wiele prostsze niż np. atakowanie promieniujących obiektów pociskami antyradiolokacyjnymi.

Spośród wielu opcji wykorzystania broni E warta zaznaczenia jest koncepcja jej użycia w głowicach rakiet przeciwlotniczych. Atak nie miałby na celu zniszczenie samolotu, ale jego systemów elektronicznych. Nie jest wtedy wymagana taka dokładność trafienia, jak w przypadku „klasycznego” ataku, a skuteczność jest porównywalna. Oczywiście montaż głowic E byłby możliwy tylko na dużych rakietach przeciwlotniczych (takich jak np. rakiety Standard Missile, Patriot czy Aster 30).

Wadą broni E jest brak możliwości sprawdzenia skuteczności przeprowadzonego ataku. W przypadku zwykłych bomb atakowane cele były po prostu niszczone i samo rozpoznanie fotograficzne w zupełności wystarczało, by określić rozmiary zniszczeń. Broń E natomiast działa na to, co jest zamontowane w środku.

Pomocą może być w tym przypadku rozpoznanie radioelektroniczne, które wykrywając emisje komputerów czy radiostacji, pozwoliłoby na określenie skuteczności ataku. O tym, że detekcja tak niewielkich emisji jest możliwa, mogą świadczyć działania w Wietnamie, gdzie Amerykanie naprowadzali swoje samoloty nawet na pojedyncze ciężarówki, wykrywając emisje z ich aparatów zapłonowych (montowano w tym celu odbiorniki rozpoznawcze Northrop/Lockheed ASD-5 Blac Crow DF na samolotach AC-130A Pave Pronto gunship).

Z drugiej jednak strony, daje to przeciwnikowi duże pole do stosowania kamuflażu. Przykładowo bardziej odporne na działanie IEM nadajniki mogą pracować pomimo uszkodzenia odbiorników, – co może być przyczyną decyzji o powtórzeniu ataku, pomimo że jest on niepotrzebny. Urządzenia elektroniczne mogą ponadto zostać specjalnie wyłączone do czasu, aż ich wykorzystanie przyniesie zamierzony cel. Atak nie zostanie wtedy powtórzony, chociaż będzie konieczny.

Idealnym i bezpiecznym dla ludzi środkiem rozpoznania są obecnie bezpilotowe statki powietrzne, które mogą prowadzić kilkunastogodzinne misje rozpoznawcze nad atakowanym obszarem i określać, który atak się powiódł, a który należy powtórzyć. Co więcej „bezpilotowce” można uzbroić w bomby E i odbiorniki promieniowania elektromagnetycznego, tak by po wykryciu emisji można było od razu zareagować.

Jak się bronić

Obrona przed bombą E nie jest prosta. Większość z proponowanych metod nie jest bowiem na tyle skuteczna, by można je było tanio i powszechnie zastosować. Można wyróżnić pośrednie i bezpośrednie sposoby obrony przed IEM. Pośrednie sposoby polegają na stosowaniu technik w naturalny sposób odpornych na broń E – przede wszystkim systemów optoelektronicznych (na przykład światłowodów). Odporna jest również technika lampowa, ale trudno przypuszczać, by ktoś chciał wrócić do rosyjskiej techniki lat 60. Najprostszym sposobem bezpośredniej obrony przed impulsem elektromagnetycznym jest rozśrodkowanie i odpowiednie odseparowanie urządzeń: mechanicznie lub elektronicznie. Mechaniczne polega na ekranowaniu urządzeń, czyli otoczeniu ich czymś na podobieństwo siatki Faradya.

Jednak systemy elektroniczne działają najczęściej w bezpośrednim kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym, od którego są zależne i dla którego pracują: przez anteny, kable zasilające czy linie transmisji danych. A to już jest źródło potencjalnego niebezpieczeństwa. Ponadto impuls elektromagnetyczny wywoływany bombę E działa w bardzo wysokich częstotliwościach, a więc o bardzo małych długościach fali. Wystarczy więc milimetrowa przerwa w barierze zabezpieczającej, by do środka dostał się niszczący impuls mikrofalowy.

Elektroniczne środki zabezpieczające i filtrujące (tworzone zresztą z myślą o jądrowym impulsie EM) są również zawodne, ponieważ mają zbyt długi czas reakcji, mogą okazać się bezskuteczne w konfrontacji z szybką i silną falą mikrofalową.

Ponadto o ile ochrona przed bombą elektromagnetyczną nowego sprzętu jest teoretycznie możliwa (chociaż jest droga i trudna), o tyle zabezpieczenie sprzętu starego, biorąc pod uwagę koszty i trudności, jest mało prawdopodobne.

Wnioski

Bomba elektromagnetyczna jest nie tylko zagrożeniem, ale niesie za sobą także korzyści. Śledząc współczesne konflikty zbrojne, widać bowiem wyraźnie pewną ewolucję celów do osiągnięcia oraz sposobów ich realizowania. Narzucając swoja wolę innym krajom, nawet w imię demokracji czy zgodnie z wcześniejszymi porozumieniami sojuszniczymi, przestało już komukolwiek zależeć na zadawaniu jak największych strat w ludziach i co najciekawsze na niszczeniu infrastruktury.

Jak się okazało w ciągu ostatnich 20 lat, zwycięski kraj po konflikcie najczęściej starał się pomagać w odbudowie tego, co wcześniej sam zniszczył, chcąc podreperować swój „medialny wizerunek” zarówno w kraju zdobytym (lub wyzwolonym), jak i na świecie. Po co więc niszczyć miasta, jeżeli potem trzeba będzie płacić za ich odbudowę?

Broń E jest bardzo dobrym wzmocnieniem dla własnych sił, pozwala dosięgnąć przeciwnika w jego najwrażliwszym punkcie i zmusić go do postępowania sposobami sprzed kilkudziesięciu lat. Najważniejsze jest jednak to, że jest to broń konwencjonalna, jej cena jest niewielka oraz, nie powoduje strat w ludziach, niszcząc newralgiczne systemy, co ułatwia podjęcie decyzji o jej użyciu. Jest to szczególnie ważny argument  dla cywilizacji zachodnich, gdzie silne media, pokazując skutki bombardowań, mogą zmienić nastawienie społeczeństwa i polityków do działań wojennych.

Do tego dochodzą wszystkie te cechy, które decydują o skuteczności uzbrojenia lotniczego, a więc: precyzja uderzenia, adaptowalność, szybkość reakcji, możliwość dokonywania uderzeń na całym obszarze zainteresowania, mobilność i elastyczność. Jest to też broń ekonomiczna, biorąc pod uwagę promień jej rażenia w porównaniu do zniszczeń wywołanych przez taką samą bombę klasyczną, z materiałem wybuchowym.

Różnorodność celów, które mogą być rażone oraz możliwość planowania stopnia strat i zniszczeń pozwala wykorzystać broń elektromagnetyczną w ramach strategii tzw. „riposty stopniowanej” (Strategy of Graduated Response). Odpowiednio nakierowane, nawet niewielkie uderzenie bombą E może stać się przestrogą i w efekcie przynieść stabilizację sytuacji, dając czas na rozwiązania dyplomatyczne.

Podobną skuteczność „polityczną” może mieć broń E w odniesieniu do krajów, wspierających terroryzm lub nierespektujących prawa międzynarodowego. Uzbrojenie elektroniczne pozwala na stosowanie sankcji proporcjonalnych do winy, a tym samym zapobiega negatywnej ocenie międzynarodowej.

Wojna w Iraku ostatecznie udowodniła, że siły powietrzne najskuteczniej zakłócają działania systemu dowodzenia i całej infrastruktury informatycznej strony przeciwnej. Szerokie zastosowanie broni inteligentnej spowodowało, że zniszczenia towarzyszące nalotom udało się ograniczyć, ale niestety nie można było ich całkowicie uniknąć. Wprowadzenie bomb elektromagnetycznych jest tym, co może te zniszczenia jeszcze bardziej zminimalizować, a straty osobowe zredukować praktycznie do zera.

Niestety broń ta może znaleźć się również w rękach terrorystów. Warto więc wiedzieć, jakie niebezpieczeństwo niesie broń E i na jakiej zasadzie ona działa. I co najważniejsze, należy dołożyć wszelkich starań, by sposoby jej produkcji zostały zachowane w ścisłej tajemnicy. Tym bardziej że żadnych historycznych doświadczeń w tej dziedzinie tak naprawdę jeszcze nie mamy.