فیزیک بدون فرمول

فيزيك يك جريان است ، يك راه ، براي فهميدن حقايق جهان...

بمب مغناطیسی!!Electromagenetic Bomb

سلاح تازه‌ای که ساخت آن بسیار ساده و تأثیر آن کاملا
گسترده است ، اساس و عصاره آن چیزی نیست جز یک پرتو شدید و آنی از موجهای رادیویی
یا مایکرو ویو که قادر است همه مدارهای الکتریکی را که در سر راهش قرار گیرد،
نابود سازد.

تاریخچه

توجه به بمبهای الکترومغناطیسی حدود نیم قرن قبل مطرح
شد. متخصصان در آن هنگام به این نکته توجه کردند که اگر بمبی هسته‌ای منفجر شود،
امواج الکترومغناطیسی که در اثر انفجار پدید می‌آید تمامی مدارهای الکترونیک را
نابود می‌سازد. اما مسئله این بود که به چه ترتیب بتوان موج انفجار را ایجاد کرد
بدون آنکه نیاز به انجام یک انفجار هسته‌ای باشد؟ دانشمندان می‌دانستند که کلید حل
این مسئله در ایجاد پالسهای (تپهای) الکتریکی که با عمر بسیار کوتاه و قدرت زیاد
نهفته است. اگر اینگونه پالسها به درون یک آنتن فرستنده تغذیه شوند، امواج
الکترومغناطیسی قدرتمندی در فرکانسهای مختلف از آنتن بیرون می‌آیند. هر چه فرکانس
موج بالاتر باشد، امکان تأثیر گذاری آن بر مدارهای الکترونیک دستگاهها بیشتر خواهد
شد.


دید کلی

در دورانی که بافت و ساخت تمامی جوامع تا حدود بسیار
زیادی به دستاوردهای علمی از نوع الکترونیکی وابسته است و همه امور از تجهیزات
بیمارستانها تا شبکه‌های مخابراتی و از رایانه‌های بانکها و مؤسسات بزرگ مالی یا
نظامی تا دستگاههای نظارت و مراقبت ، نحوه کار ماشینها و ادوات صنعتی همگی متکی به
ساختارهای الکترونیک هستند، کاربرد بمبهای الکترومغناطیسی می‌تواند سبب فلج شدن روند
زندگی در مناطق بزرگ مسکونی شود. به اعتقاد برخی کارشناسان به نظر می‌رسد کشورهای
پیشرفته پیشاپیش چنین سلاحی را تکمیل کرده‌اند و حتی برخی بر این باورند که ناتو
در جریان جنگ علیه صربستان از این قبیل بمبها برای تخریب دستگاههای رادار صربها
بهره گرفته است.



انفجار یک میدان مغناطیسی بسیار نیرومند می‌تواند در
کسری از ثانیه آن چنان قدرت الکتریکی بالایی را در کلیه مواد هادی پیرامون خود
القا نماید، که به راستی تمام آنها را مختل نموده و از کار بیاندازد. هر چند این
میدان مغناطیسی بر روی جسم انسان به عنوان یک هادی الکتریکی نیز موثر می‌باشد. ولی
این تأثیر بسیار محدود و مقطعی بوده و بدن جز در موارد خاصی قدرت مقاومت در برابر
آن را دارد. در جنگ افزارهای نسل الکترونیک استفاده از سلاح مغناطیسی و امواج
الکترومغناطیسی جایگاه ویژه‌ای داشته و مورد توجه سازندگان این قبیل سلاحها بوده
است.

ماهیت بمب الکترومغناطیسی

بمب الکترومغناطیسی در واقع چیزی نیست جز یک شار
مغناطیسی فوق العاده‌ای نیرومند که با گسیل امواج پر قدرت (SHF) سوپر فرکانسهای با طول موج بالاتر از ده گیگا هرتز موسوم به
امواج میکرو ویو پر قدرت (High Power Microwave) می‌تواند هر گونه دستگاههای الکتریکی یا الکترونیکی واقع در محدوده عمل
خود را در یک باند فوق گسترده (uWb) که مخفف
عبارت ultra Wide band می‌باشد، فلج نماید.



روزی را تصور کنید که در یک شهر معمولی و در یک زمان
تمام دستگاههای الکتریکی روشن و در حال کار ناگهانی سوخته و از کار بیافتد و تمام
دستگاههای خاموش نیز در آن واحد روشن شده و پس از چند لحظه آنها نیز بسوزند. در
چنین شهری پس از انفجار بمب الکترومغناطیسی بر فراز شهر ، در کسری از ثانیه یک تا
دو میلیارد وات انرژی الکتریکی کلیه سیستمهای مخابراتی و رادیویی و تلویزیونی را از
کار بیاندازد.



برق شهر قطع می‌گردد، مدار الکتریکی همه رایانه‌ها می‌سوزد.
تمام باتریها و خازنها منفجر می‌شوند. لامپ تصویر همه تلویزیونها و مانیتورهای
خاموش یا روشن نورانی شده و می‌سوزد. همه موتور الکتریکی با آخرین دور ، همه و همه
از کار می‌افتند و ناگهان شهر در قهقرا فرو می‌رود. سیستمهای گرمازایی و سرمازایی
، پمپهای آب و حتی ساعتهای مچی نیز از کار می‌افتند.



شهر بدون الکتریسیته ، موتور ، باتری ، مخابرات و حرکت
کاملا فلج می‌شود. همه این اتفاقات با سرعت نور یعنی کسری از ثانیه پس از انفجار
یک بمب الکترومغناطیسی در حوزه میدان مغناطیسی آن اتفاق می‌افتد. با این حال سلاح
مغناطیسی را می‌توان یک اسلحه انسانی نیز به حساب آورد. چرا که به ساختمانها و
انسانها کمترین آسیب را می‌رساند.



کدام موج در نقش بمب ظاهر می‌شود؟

بزودی این نکته روشن شد که مناسبترین امواج الکترومغناطیسی
برای ساخت بمبهای الکترومغناطیسی ، امواج با فرکانس در حدود گیگا هرتز است. این
نوع امواج قادرند به درون انواع دستگاههای الکترونیک نفوذ کنند و آنها را از کار
بیندازند. برای تولید امواج با فرکانس گیگاهرتز نیاز به تولید پالسهای الکترونیکی
بود که تنها 100 پیکو ثانیه تدوام پیدا کنند. یک شیوه تولید این نوع پالسها
استفاده از دستگاهی به نام «مولد ژنراتور مارکس» بود. این دستگاه عمدتا متشکل است
از مجموعه بزرگی از خازنها که یکی پس از دیگری تخلیه می‌شوند و نوعی جریان
الکتریکی موجی شکل بوجود می‌آورند.



با گذراندن این جریان از درون مجموعه‌ای از کلیدهای
بسیار سریع می‌توان پالسهایی با دوره زمانی 300 پیکوثانیه تولید کرد. با عبور دادن
این پالسها از درون یک آنتن ، امواج الکترومغناطیسی بسیار قوی تولید می‌شود.
مولدهای مارکس سنگین هستند اما می‌توانند پشت سرهم روشن شوند تا یک سلسله پالسهای
قدرتمند را به صورت متوالی تولید کنند. این نوع مولدها هم اکنون در قلب یک برنامه
تحقیقاتی قرار دارند که بوسیله نیروی هوایی آمریکا کانزاس در دست اجراست.




بمب الکترومغناطیسی چگونه عمل می کند؟

E - Bomb به سال 1945 بر می‌گردد. فیزیکدانی به نام آرتور
. اچ. کامپتون روی جریان خروجی الکترونهای اتم مطالعه می‌کرد که امروز به اثر کامپتون معروف می‌باشد. بعدها اثر کمپتون در
قالب تکانهای الکترومغناطیسی به طراحی انواع سلاحهای الکترومغناطیسی مختلف
انجامید. برای شناخت E - Bomb باید
ابتدا با یک تانک LC آشنا شویم:



تانک LC چیزی نیست جز
یک مدار ساده نوسان ساز که از یک سلف یا سیم پیچ و یک خازن و یک باتری تشکیل شده
است. در تانک LC یک فرکانس میرا تولید می‌گردد که اگر
یک کلید قطع و وصل الکترونیکی به آن اضافه نماییم، بسته به قدرت فرکانس سازی یک
فرکانس رادیویی کریر یا حامل خواهیم داشت. هر چند مدار الکترونیکی قابلیت تولید
فرکانس در محدوده‌های مختلف را داراست، لیکن نیاز به یک مدار طبقه تقویت نیز دارد
تا قدرت فرستندگی آن افزایش یابد.



لذا باید سر راه آن یک تقویت کننده ترانزیستوری قدرت نیز
بهره جست که باز بسته به توان خروجی ترانزیستور طبقه تقویت قدرت فرستنده افزایش می‌یابد.
قدرت یک فرستنده بستگی به توان خروجی آن دارد. معمولا فرستنده‌های 5 وات یا بالاتر
از آن فرستنده‌های نیرومند به حساب می‌آیند، به نحوی که اگر انسان در کنار آنها
قرار گیرد برای سلامتی وی مضر خواهد بود.



حال آنکه می‌توان با افزایش طبقات تقویت قدرت فرستندگی
امواج را بسیار بالا برد. اما این تنها بخش الکترومغناطیسی بمب الکتریکی می‌باشد،
در حالیکه این بمب مثل هر بمب دیگری دارای واحد بخش انفجاری نیز می‌باشد. این قسمت
یک بمب کاملا کلاسیک و عادی است. در واقع بخش اصلی بمب الکترومغناطیسی یک لوله تو
خالی رسانا است، که حکم هسته سیم پیچ بمب را نیز دارد و در داخل این هسته مواد
منفجره و چاشنی الکتریکی قراردارد که درست در لحظه انفجار بمب مدار الکتریکی نیز
بکار می‌افتد و میدان مغناطیسی حاصل از کارکرد مدار الکترونیکی در یک میدان انفجاری
قرار گرفته و انفجار میدان الکترومغناطیسی رخ می‌دهد.



همزمانی انفجار بمب و بکار افتادن مدار نوسان ساز بسیار
مهم می‌باشد. زیرا آنچه موجب تقویت امواج الکترومغناطیسی باور نکردنی و ارسال
امواج الکترومغناطیسی در همه جهات می‌گردد وقوع انفجار در مرکز میدان مغناطیسی می‌باشد.
همچنین از دیگر نکات حائز اهمیت در E - Bomb جهت سیم
پیچ است که با عنایت با قانون دست راست فلمینگ می‌توان جهت شار مغناطیسی را متناسب
با شکل سیم پیچ ، تعیین نمود.









ایجاد میدان مین الکترومغناطیسی

هدف این برنامه جای دادن مولدهای مارکس روی هواپیماهای
بدون خلبان یا در درون بمبها و موشکهاست تا از این طریق نوعی «میدان مین
الکترومغناطیسی» برای مقابله با دشمن ایجاد شود. اگر هواپیما یا موشک دشمن از درون
این میدان مین الکترومغناطیسی عبور کند، بلافاصله نابود خواهد شد. اگر لازم باشد
تنها یک انفجار عظیم به انجام رسد، به دستگاهی نیاز است که بتواند یک پالس
الکترونیکی بسیار قدرتمند را بوجود آورد؛ این کار را می‌توان با استفاده از مواد
منفجره متعارف نظیر «تی . ان . تی» انجام داد. دستگاهی که این عمل را به انجام می‌رساند،
«متراکم کننده شار» نام دارد.



در این دستگاه از انفجار اولیه یک ماده منفجره متعارف
برای فشرده کردن یک جریان الکتریکی و میدان الکترومغناطیسی تولید شده بوسیله آن
استفاده می‌شود. زمانی که این جریان فشرده شد، به درون یک آنتن فرستاده می‌شود و
یک موج الکترومغناطیسی بسیار قدرتمند از آنتن بیرون می‌آید. طرح تکمیل دستگاههای
متراکم کننده شار از سوی نیروی هوایی آمریکا در ایالت نیو مکزیکو در دست تکمیل
است. از جمله طرحهایی که برای کاربرد این دستگاه در نظر گرفته شده ، جای دادن آنها
در بمبهایی است که از هواپیما به پایین پرتاب می‌شود و نصب آنها در موشکهای هوا به
هواست.



امتیاز بزرگ بمبهای الکترومغناطیسی

نخست آنکه این بمبها مستقیما جان انسانها را به خطر نمی‌اندازد
و تنها بر دستگاههای الکترونیک اثر می‌گذارد.

نکته دوم آنکه ساخت آنها بسیار ساده است.


همچنین بمبهای الکترومغناطیسی در صورتی می‌توانند
بالاترین خسارت را وارد آورند که فرکانس امواجشان با فرکانس دستگاههایی که به آنها
وارد می‌شوند یکسان باشد.



بنابراین برای ایجاد مصونیت در دستگاههای الکترونیکی که
در مراکز حساس کار می‌کنند، می‌توان طراحی مدارها را به گونه‌ای انجام داد که اولا
میان بخشهای مختلف ، سپرهای محافظتی موجود باشد و ثانیا در ورودی این قبیل
دستگاهها باید صافیها و سنجنده‌هایی را قرار داد که بتواند علامتهای مورد نیاز و
امواج حاصل از انفجار را تشخیص دهند و مانع ورود این قبیل امواج شوند

  
نویسنده : مهدی علی خاصی ; ساعت ٦:۱٥ ‎ب.ظ روز ۱۳٩۱/٦/٢