矛與盾：友好型EMP發生器可保護電子設備免受電磁攻擊

美國桑迪亞國家實驗室的研究員們，最近將「以己之矛、攻己之盾」這句古語稍微改動了一下，開創出一種獨特的防衛手段。具體說來是，他們開發出了一款「友好型」的電磁脈衝（EMP）發生器，能夠保護電子設備免受電磁攻擊。儘管平時我們躲在影視作品和視頻遊戲中見到電磁武器的身影，但它們已經構成了非常現實的威脅。

研究員 Leonard Martinez 在連接一根高壓絕緣線（Randy Montoya / 攝）

據悉，桑迪亞國家實驗室的這款 EMP 發生器，能夠針對潛在的破壞性電磁能爆發，為軍用和民用設備提供防護。

早在 20 世紀 40~50 年代，美國就在原子武器試驗中，對大規模殺傷性的 EMP 武器展開了研究。

其原理是，在大氣層中引爆的核武器，會爆發強烈的無線電能量，可導致電網、電氣、電子電路過載並燒毀。

幸運的是，這種武器尚未在戰爭中使用、也沒有落入恐怖分子的手中。

然而最近幾十年進行的大量 EMP 研究，已經令美國這樣的發達國家都產生了憂慮。

爆炸本身可能不會對攻擊範圍內的人體造成太大威脅，但 EMP 本身會破壞手機、電網、通信網路、計算機、筆記本、智能卡、車載電子設備、燃油泵、醫療設備、工業機器人，以及幾乎任何帶有微晶元、甚至稍有些先進的電路。

更糟糕的是，攻擊者無需通過 H 型炸彈來產生脈衝 —— 比如在戰術核彈頭裝備磁性線圈，甚至無核國家亦可通過常規炸藥來產生 EMP 。

微波設備亦可產生類似的效果，瞄向地球的大型太陽耀斑，就能夠產生類似的、嚴重的 EMP 效應。

好消息是，最近在桑迪亞國家實驗室安裝的電磁環境模擬器（EMES），旨在提供可變能量脈衝、以便工程師們更好地了解 EMP 是如何損壞電路的。

儘管軍用級設備早就考慮到了電磁屏蔽，但大多數民用設備（包括電網）都沒有受到類似的保護。

桑迪亞表示，EMES 由一頭河馬大小的 Marx 發生器組成，可通過低能量直流電源產生高能脈衝，使之能夠模擬閃電、並進行高能物理實驗。

EMES 連至一個大電容器組，每15分鐘提供一次高壓爆發，以產生 EMP 效應。與此同時，目標區域後方的吸收器，能夠吸收脈衝中的任何雜散能量。

在收到指令後，EMES 可在微秒內產生脈衝。這將有助於工程師們打造更加強大、複雜的保障方案。

研究團隊不僅可以測試設備對抗 EMP 的耐受性，還可以看到脈衝在任何特定時刻，是如何影響設備的。

此外 EMES 可在單輪測試中，對大量組件展開測試。

當蓄電機充電時，可以迅速換上另一套設備。若設備通過了 EMES 測試，則可將之轉至更具侵略性的 EMP 威脅測試，以逐步改進其設計。

負責定時與發射控制系統的桑迪亞研究員 Leonard Martinez 表示：

當涉及到額外的屏蔽設計時，建築商或業主通常會向我們的團隊尋求幫助從保護微型的電子部件，到屏蔽軍事設備的大型子系統，設計的重點不一而足。

我們的客戶，可能會在兩次測試之間，對其設備添加額外的屏蔽，甚至將設備待回實驗室。經過一番改裝，然後重新開展測試。

EMES 被安裝在一處經過翻新的測試設施，其在 1978~1994 年試驗過早期的脈衝發生器。在 9/11 恐怖襲擊事件發生後，它被再一次開啟。

除了測試針對軍用和民用設備的防護，研究人員還希望將機器整合到國家測試中心，後者專註於提升國家電網的抗災能力。

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