Джон Салливен - Террористическое и нетрадиционное оружие Страница 23

— 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 РЧЭМИРис. 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[15]. 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[16].

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.