美自称防电磁脉冲攻击能力极弱

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导读:[size=16]电磁脉冲(EMP)是一个瞬时产生的强大能量场,它对能量波非常敏感,可以在远处破坏无数的电力系统和高技术微型电路。核武器在高空大气层爆炸能产生巨大的电磁脉冲效应,这就是高空电磁脉冲(HEMP)现象。同样,我们也可以通过高能电池或活性化学物质制造小规模的电磁脉冲,它就是高能微波(HPM)。据称,有些国家和恐怖组织现在已经拥有使用电磁脉冲实施网络战或恐怖主义活动的能力,对美国的通讯等重要基础设施产生了严重的威胁。而且,美军的一些设备和武器也很有可能遭到电磁脉冲的攻击。 虽然敌对分子用电磁脉

电磁脉冲(EMP)是一个瞬时产生的强大能量场,它对能量波非常敏感,可以在远处破坏无数的电力系统和高技术微型电路。核武器在高空大气层爆炸能产生巨大的电磁脉冲效应,这就是高空电磁脉冲(HEMP)现象。同样,我们也可以通过高能电池或活性化学物质制造小规模的电磁脉冲,它就是高能微波(HPM)。据称,有些国家和恐怖组织现在已经拥有使用电磁脉冲实施网络战或恐怖主义活动的能力,对美国的通讯等重要基础设施产生了严重的威胁。而且,美军的一些设备和武器也很有可能遭到电磁脉冲的攻击。

虽然敌对分子用电磁脉冲攻击美国的危险现在还很遥远,但有专家指出:随著新技术和核武器的扩散,这种威胁正呈现出不断扩大的特征。过去,相互确保摧毁战略在很大程度上对使用高当量核弹头进行攻击产生了很大的威慑作用。但现在,只要一枚低当量核弹在美国或战场上空爆炸,都将产生巨大的电磁脉冲效应。值得注意的是,电磁脉冲攻击的目的不是摧毁目标,而是造成大面积的断电现象,所以美军也不可能马上就会采取进行大规模核武器报复性打击的战略。随著讨论美国重要基础设施控制系统和美军作战装备在电磁脉冲攻击面前的脆弱性的文章不断出现,很有可能引起某些国家追求拥有核武器的新一轮热潮。

电磁脉冲威胁产生了4个政策问题:美军怎样才能使重要民用基础设施免遭电磁脉冲的攻击;如果敌方攻击我国民用基础设施,美军应采取的措施;其它国家利用美国的弱点试图发展或得到核武器;恐怖分子使用小规模电磁脉冲攻击美国的方式。

本报告将对这些问题进行讨论。

背景

在有几位专家表示了自己对美国重要基础设施和美军容易遭到电磁脉冲攻击的担忧后,国会于2001财年专门建立了电磁脉冲装置威胁评估委员会(EMP委员会)。2008年7月20日,该委员会向参议院武装部队委员会提供了美国重要基础设施和美军受电磁脉冲影响程度的评估报告,其内容为对由电力网和临时隔离电源支持的现代电力和通讯公共网络测试结构的分析,分析的范围包括:手机、计算机服务器、互联网络由器和转换器。本报告还为我们保护敌国使用电磁脉冲攻击美国重要基础设施提出了预防、保护和修复的建议。

委员会报告指出,由于当今社会非常依赖电力系统和电磁脉冲独特的攻击方法,电磁脉冲攻击将给国家安全带来长期和灾难性的后果。2005年,「卡特里娜」飓风所造成的长时间断电就曾引起应急发电机能源供应枯竭。但遭到电磁脉冲攻击后,电力网的大规模破坏能使紧密连接在一起的基础设施产生级联效应,而且,这种情况很有可能会持续数周乃至数月。委员会说:「任何对电力基础设施重要组成部分的长期性破坏……都有可能使生活于城市中心和郊区的人们最终失去生命。然而联邦政府现在却无足够能力对电磁脉冲的威胁进行评估和控制。」

在2004年7月22日的听证会上,参会的电磁脉冲装置威胁评估委员会成员表示:美军武器及其控制系统变得非常复杂,其军事通讯管理系统仍需大量依赖美国民用基础设施,所以在电磁脉冲攻击面前非常脆弱。鉴于形势急迫,委员会在听证会上获得了广泛的认同。更令人担忧的是,电磁脉冲攻击将给未受到保护的民用和军用基础设施造成持续时间更长、波及范围更广的破坏性效果。

2008年,电磁脉冲装置威胁评估委员会的结论认为:如果公共部门和私人部门配合得当,美国有可能不会遭到电磁脉冲攻击的大规模破坏。委员会还指出,未来3到5年用于改善美国此类安全的开支比起反恐战争费用和电磁脉冲可能给国家基础设施造成的破坏是相对较少的。

2004年和2008年的报告主要关注高空电磁脉冲攻击所产生的破坏性效果,而没有提到高能微波装置的作用。高能微波装置是非核无线电频率(RF)武器,这一武器也能产生电磁脉冲。它有自己独特的特征,而其攻击覆盖范围与高空电磁脉冲攻击相比要小得多。我们将一并讨论这两种武器。

由于美国民用和军用电力基础设施的脆弱性和电磁脉冲在技术和价格上的可行性,使恐怖组织非常乐意制造小型高空电磁脉冲武器。有专家认为,如果美国不持续向世人公开表明它正为减少基础设施脆弱性而努力,无赖国家很有可能发展高空电磁脉冲武器来对我们的计算机系统进行非对称攻击。

电磁脉冲委员会

电磁脉冲委员会根据2006财年的国防授权法案(P.L. 109-163)进行了重组。评估美国面临电磁脉冲攻击(不再使用「高空」二字,而在后面加上了「攻击」)威胁的新委员会仍是原班人马,不过因为有职位空缺,国防部新任命了一个人进来。电磁脉冲委员会的任务是对国防部、政府各部门和私人部门受电力支持的系统进行监视和研究,并为它们提出建立。

委员会提交的报告认为,高空电磁脉冲攻击将给美国造成灾难性的后果。严重依赖计算机和电力使我国的基础设施非常脆弱,如果局势得不到扭转,我们很有可能遭到电磁脉冲攻击。

在谈到美军时,报告说:

虽然电磁脉冲测试设施已被封存或拆解,但我们非常担心随著电磁脉冲装置设计、试验和维护难度的降低,美国面临这方面的危险将越来越大。新威胁将以多行为者主体为特征,包括:既定核武器国家、无赖国家、超国家组织和恐怖组织。这些行为体有的已经拥有了核武器和弹道导弹,有的估计会在未来15年拥有此类武器,一旦它们对美国发动电磁脉冲攻击,将会给我们造成难以承受的损失……我们会越来越依赖电力系统,但如果对手使用电磁脉冲攻击这种非对称的手段,美国很有可能在其面前十分脆弱。

2004年电磁脉冲委员会的报告建议形成防御电磁脉冲和其它大规模恐怖分子袭击的5年计划。在报告的第3章中,委员会对该计划进行了简短说明,但5年计划中关于军事设备的内容却处于保密状态。当前,电磁脉冲委员会准备就国防部对其建议的反应形成一个评估报告。

2004年听证会上的发言存在著一些问题,包括:在技术受到损失而没有造成人员伤亡时,美国应对这种有限针对美国本土或美军的高空电磁脉冲攻击作出何种反应;美国当前的脆弱性是否助长了敌人制定相关计划或发动高空电磁脉冲攻击;高空电磁脉冲攻击造成的长期后果,如形成大面积饥荒和人口减少。针对美国本土的高空电磁脉冲攻击会比核打击更可怕吗?

2008年重要设施脆弱性报告

2008年电磁脉冲委员会的报告探讨了10处相互依赖的美国基础设施的脆弱性。报告显示,过去我们仅对支持基础设施的现代电力系统进行了有限的脆弱性试验。另外,委员会还十分担心:重要基础设施广泛应用监控数据与信息采集系统(SCADA),有助于政府部门或公司降低劳动力成本,但同时也面临著巨大的危险。在对国家保护现代系统免遭核武器和电磁脉冲攻击的能力进行评估后,电磁脉冲委员会认为,由于政府、国家图书馆和工业界等严重依赖电子技术,所以美国在这方面正迅速丧失它的技术优势。

政府与私人部门尚未做好充分准备

有专家不相信美国近期会遭到大规模电磁脉冲攻击,并对其破坏性提出了疑问,他们认为基础性设施不会像报告所说的那样脆弱。商用电子电涌放器能用于减轻电磁脉冲的破坏,但其反应速度完全跟不上后者瞬间破坏的节奏,因此不值得信赖(见本文「电磁脉冲总览」章节)。

2007年3月,一份对美国各州国民警卫队总监的调查报告发现,大多数的应急设备都没有准备好应对电磁脉冲攻击。该报告的名称是《导弹防御和各州的作用》,它由安克雷奇大学和克莱蒙特大学的研究机构共同完成。研究机构向美国50个州的国民警卫队总监投递了问卷,大半部分被调查人员对此进行了回复。虽然96%的州国民警卫队总监担心电磁脉冲攻击,但却鲜有人分析其攻击效果,更不用说为应对此类攻击进行训练和准备了。据调查显示,没有一名国民警卫队为防范电磁脉冲攻击制定正式的计划。

不采取措施将扩大电磁脉冲对美国的威胁

有专家认为,美国近期遭到大规模电磁脉冲攻击的可能性非常小。即便美国遭到攻击,电磁脉冲所产生的破坏也是有限的,而重要基础设施也不会受到影响,军事通信仍将畅通无阻,而很大一部分的民用电话也能继续使用。他们指出,已有测试表明,现代商业设备在抵消电磁脉冲的破坏效果上非常有用,而某些使用商业设备的军用系统在遭到电磁脉冲攻击后也能很快恢复。

但也有专家认为,美国过去的军方试验不仅存在误导嫌疑,也不完整,在商业设备抵消电磁脉冲影响上往往得出错误的结论。他们表示,已经有好几个国家在研究电磁脉冲技术,随著电路系统越来越小型化,现代电子设备越来越容易被摧毁。电磁脉冲攻击的效果由目标区域和能量决定,美国一旦遭受攻击,往往会要好几年才能恢复原状。

电磁脉冲装置威胁评估委员会在听证会上说,随著时间的推移,美国并没有在保护计算机系统和重要基础设施上做出明显的努力,可能会招致电磁脉冲攻击。过去,相互确保摧毁战略在对高当量的分导式核导弹形成长期的威慑效果上功不可没。但是,如果一枚低当量、单一弹头的核武器在美国高空或战场上爆炸,它也能产生大规模的电磁脉冲冲击,从而导致我国电子设备大量被破坏,却又没有造成人员伤亡。因此,直接攻击美国的电磁脉冲攻击既没有造成大量的物理破坏,也没有产生大量的美国公民伤亡,所以美军采取大规模核报复的做法显得没有必要。一旦美国采取此种报复,将使无赖国家的领导人和大量无辜平民失去生命。那麽,由于已经确定美国不会根据相互确保摧毁理论进行报复,而美国军用和民用计算机又在电磁脉冲攻击面前非常脆弱,所以会成为其它国家和恐怖分子发展、购买核武器的新诱因。

电磁脉冲的总体评估

电磁能如果被作为一种武器,可能会影响到一个国家的安全。人们可通过两种途径来产生电磁能:高空核爆炸和微波的散射。高空电磁脉冲是一种马上可用的电磁能产生方式,它由核武器的当量和爆炸高度决定,可通过核爆炸的能量和放射产生,可以摧毁大面积的电子设备。高能微波电磁脉冲能可以通过特殊电子设备、强有力的化学反应或爆炸马上产生脉冲并转换为高能微波,因此可以对电子设备产生巨大的破坏,但它作用的范围十分有限。另外,高空微波电磁脉冲武器作用范围大,需要向高空发射能运载核弹头的导弹,高能微波电磁脉冲作用范围较小,技术门槛低,也更有可能为极端组织所用。高能微波能对计算机产生与高空电磁脉冲一样的破坏,不过它的破坏范围要小得多。

高空电磁脉冲简介

高空电磁脉冲是用核武器在远离地表的地方爆炸形成的。通过这种爆炸产生伽玛辐射并与大气层产生作用,从而在瞬间制造出剧烈的电磁能量场。虽然这种能量场具有放射性,但对人是无害的,不过它能使计算机的电路过载,并产生比闪电攻击还要快的破坏性效果。1962年,在太平洋进行的高空核测试(代号为「Starfish Prime」)中,高空电磁脉冲攻击的效果就已为美国人知晓,那一次夏威夷方圆800英里左右的广播站和电子设备均受到不同程度的干扰。高空电磁脉冲的作用范围可波及到几千英里之外,它由核爆炸的高度与威力决定(如果一枚核装置在堪萨斯上空合适的高度爆炸,它就能影响到整个美国)。高空电磁脉冲可通过金属导体传播,比如铁丝、架空电力线路等,并通过导体将能量冲击波传输到飞机、汽车的电子设备或通讯设备中。

高空核爆炸(产生高空电磁脉冲)能先后产生3种能量,它们均可不断地对电子设备产生不同程度的破坏。第一种能量是初始能量冲击波,持续1微秒的时间,与强烈的静电类似,并能在爆炸时让所有视线范围内的电子设备过载。第二种能量与闪电攻击类似,如果被攻击方拥有很好的防雷措施,那麽这种能量单独发生作用时对重要基础设施产生的破坏有限。但由于第一种能量可以摧毁许多保护措施,所以第二种能量也能对电子设备产生大范围的破坏。

第三种能量是持续时间很长的磁流体动力(MHD)信号,它能持续1微秒到许多秒的时间。这个最后的脉冲效应或地磁信号,主要对依靠长波工作的电子设备产生破坏。

第三种电磁脉冲有两个组成部门,专家们把它们叫做「冲击波」和「震荡波」。「冲击波」来自于通过膨胀与传播电磁波的发光体造成地球磁场线的扰动。「震荡波」来自于炸弹爆炸下方一小块大气层的升温和电离,一旦它能起到传导作用,也能扰乱地球的磁场。这两种都可叫做磁流体动力信号,因为它们的效果由或发光体的膨胀决定,所以传播速度非常「慢」。

随著发光体的膨胀,小范围的磁效应通过远程输电线路不断膨胀后立即消失,产生后期磁流体动力高峰,它可以使与电力网和电信基础设施相关的设施崩溃。这种后期效应会与先前的高空电磁脉冲效应产生累加效果,与电力网和电信基础设施相关的设施将会受到综合性的扰乱。小型的独立系统与第三个能量构成关系并不大,它常常只能被高空电磁脉冲的第一个能量构成侵袭。

这里还有一点,第三个能量构成由核爆炸的威力决定,因此它一般与核武器的当量相关。但是,第一波电磁脉冲是个饱和度受到限制的效应,它可由所有的核武器产生,而不管核武器当量的大小。

高能微波简介

高能微波是微米或毫米等级的电磁波,它们可在中等功率的情况下用于无线电频率或雷达的通讯。高能微波可由瞬时电磁脉冲产生,比如,当威力巨大的化学爆炸通过特殊的线圈设备——磁压缩发生器进行转换后,就能变成剧烈的电磁场。还有一些方法也可用作制造能反复使用的高能微波武器,比如使用易于反应的化学物质、电磁组和电容器来制造电磁脉冲效应。高能微波可用来集中攻击特种形状的导体或发射器,使之在小范围或有限距离内产生与高空电磁微波一样的效果。但是,与高空电磁微波不同,高能微波辐射是在高频率中使用短波,能对电子设备产生更大的破坏效果,因此更难反制。它结构简单、只有手提箱大小,使用化学爆炸和特殊聚焦导体,从理论上可以产生一次高能微波,并可以中断1英里以内的计算机的工作。而且,高能微波能量处在较高的能量级别(兆瓦级)或聚焦能量通道时,不仅能使电子设备长时间不能运作,而且还会对发射源周围的人产生物理伤害。

电磁脉冲的破坏效果

与电磁能武器威力相关的研究已经非常多了,且有一些处于保密状态。但是,剧烈的高空电磁脉冲辐射作用能干扰射频连接和可破坏核爆炸几千英里范围以外的电子设备,则是总所周知的事情。如果电子设备与其它任何可用作导体的金属相连接,那麽高空电磁脉冲产生的破坏效果还将增加。因为基础设施的计算机系统是相互连接的,所以大范围的电磁脉冲效应能引导致电力网、燃料储存设施、运输系统、食品与水供应、用于医院与首波抢险人员的通讯设备和使用民用设施的军事通信系统长时间的中段。

与高空电磁微波武器相比,高能微波的破坏范围要小一些,但它的威力也足以造成电路故障,或使一些设备在几分钟、几天、甚至几周内不能正常运转。2001年,美国的一架「科曼奇」直升机在飞越纽约上空的时候,使用高能微波武器攻击当地的雷达,造成奥尔巴尼、纽约等临近机场用于引导民用飞机着陆的全球卫星定位系统两周内不能正常运作。

用高空电磁脉冲攻击美洲大陆需要一枚当量1百万吨(也可以低一些)的核弹头,并将它在美国中西部州的上空引爆,从而能破坏美国东岸至西岸等广大地域内的计算机。高空电磁脉冲的破坏直径为250英里,按照这一威力,在战场上只需要在适当的高度引爆一枚小型核武器就足以给敌人造成很大的损失了。如果从货船上发射一枚携带核弹头的中程或远程弹道导弹,那麽它能使美国海岸地区的计算机系统被大面积破坏。

高空电磁脉冲效应和高能微波的破坏作用会随著距离的缩小而降低,远距离的电子设备只是被关闭,它们不可能被摧毁。要使高空电磁脉冲效应产生大范围的作用,那就必须在极高的高度引爆核弹,但也有可能因爆炸高度过高导致弹头热量或爆炸等直接杀伤难以奏效。另外,核武器产生的高空电磁脉冲只是短时间的,由于时间太短,它不能作用于人体,所以对人是无害的。但是,由于高能微波武器只是针对特定目标的小范围攻击,因此它有时能产生持续时间较长的破坏作用。在能量束集中的地域,高能微波的这些特征能造成人员受到严重的灼伤和其它伤害。另外,如果人员离微波发射器过近,它也会产生致命的效果。

高空电磁脉冲和高能微波都能通过破坏电子打火和控制系统造成车辆无法正常工作,但用于火花点火的真空管和电感器对电磁微波的免疫能力却要高一些。由于现代电子设备的体积一直在缩小,电路变得越来越小,所以极易遭到电磁干扰。所以,依靠老技术的国家相比那些更多依赖现代技术的国家更能抵消高空电磁脉冲或高能微波的破坏作用。

攻击后的恢复

因电磁脉冲攻击造成的通讯和电力即时中断使整个系统的恢复过程变得非常复杂。如果没有通讯工具,我们就很难确定被破坏设备的具体位置,也不可能调遣人员去恢复这些系统。在委员会2008年的报告中,第50页-51页的表格已经对电力系统的各种设备的恢复时间进行了估计。

这个报告还说,改善和扩大电力系统的商业需要为我们在经济上可接受的范围内提高整个系统的安全性与可靠性制造了契机。报告认为,通过政府和整个行业的通力合作,我们能大大减少电磁脉冲对电力网的破坏效果。报告还根据它提出的标准建议,政府应及早通过防御电磁脉冲攻击的立法,并为相关的安全设备提供资金支持。

电磁脉冲攻击对华盛顿地区的经济冲击

2007年9月,巴尔的摩的赛奇政策工作组和即时接入网络(IAN)联合公布了一个电磁脉冲攻击对巴尔的摩-华盛顿-里奇蒙德地区的破坏效果估计的研究。该项研究的假设是,敌人在距地面30至60英里的高度引爆了一颗核弹,其作用半径为至少500英里,并就电磁脉冲效应对经济的破坏产生进行了探讨。在这样的电磁脉冲效应中,没有人感到它的热量或爆炸效果,但电子和能量基础设施则会因之而遭到中断或破坏。巴尔的摩-华盛顿-里奇蒙德地区所遭受的经济损失只是整个区域因电磁脉冲攻击所带来的经济损失的1/10。

报告估计了电磁脉冲造成的轻微、中等和高度三种经济破坏,并已经被电磁脉冲专家广为接受。建立在假设基础上的方法对地区内电力系统、通讯系统、系统控制和数据采集设备(SCADA)等易受到电磁脉冲影响的基础设施的破坏效果,以及修复这些设施和全面恢复经济运行所需要的时间。报告通过综合运用这些假设,对电磁脉冲效应对地区经济的最终破坏进行了估计。电磁脉冲对重要基础设施的累积效应的假设为,电磁脉冲的破坏效果由它对电力网和通讯系统的破坏程度决定的。累积破坏由电力网和通讯系统遭到攻击后的残存能力的乘积决定,它又可分为3个情况。比如,在破坏较高的情况下,电磁脉冲对电力网能力和通讯能力的破坏均为50%,那麽经济运行能力就只能遗留原来的25%(那就是50%乘以50%)。

该项研究认为电磁脉冲效应会给巴尔的摩-华盛顿-里奇蒙德地区造成超过7700亿美元的经济产出损失,或给整个国家造成一年7%的国内产出损失。甚至在最理想的情况下,不管有防护还是没有防护的基础设施,电磁脉冲产生的破坏仍需要一个月的恢复时间,并造成90亿美元至34亿美元的损失。

按照这个报告的说法,在最坏的情况下,不仅仅电磁脉冲能造成大面积的破坏效果,还有可能导致所造成的破坏要好几年时间才能修复。在极端情况下,恢复经济需要替代被破坏的设备会立即使相关的生产能力告罄。另外,它还会造成恢复或替代重要基础设施的专业技术人员极度紧缺。高空电磁脉冲效应产生的破坏不仅将远远超过巴尔的摩-华盛顿-里奇蒙德地区的范围,使恢复的努力更加复杂。因此,恢复活动不可能有序地进行。而更有可能出现的情况是,恢复努力的展开会非常缓慢,但随著基础设施逐渐恢复运转,其速度随后会加快。

移动数据中心与防御电磁脉冲攻击

电子设备应覆盖金属保护层,使其能更好地防御电磁脉冲攻击,也能使敏感性高的电子设备远离电磁脉冲的破坏。这个方法就是静电屏蔽防护,常常用于为电子设备提供防御轻度攻击的能力。但是,我们必须小心建造这些设备。任何途经保护地域的电线都有可能成为导体,将电磁冲击波传导到设备之中。我们可以通过经过特殊设计的浪涌电压保护器、导线接线终端程序、有过滤功能的隔离变压器、放电器等等设备来来防御电磁脉冲攻击。另外,通过威力巨大的核爆炸产生的电磁脉冲波,有可能形成200千瓦/米的电场,这种电磁波也可以穿透一些保护层。

微软、太阳微系统等公司已经生产了「移动数据中心」,计算机的硬件可以安装到预制的模块化空间中,如果需要,这些硬件也可安装到其它计算机的模块化空间之中。比如,一个移动模块能管理用于管理电源和冷却系统的1200个服务器中。所有这些计算机硬件可以装入一个40英尺长度标准冷冻集装箱中,能用卡车运输。这个新方法也能用于家用计算机,它会大大地减少计算机设备安装的费用。

而且,移动数据中心的其它特征使它也可以让美国的计算机系统更能防御电磁脉冲攻击。比如,即时访问网络(IAN)是一个特殊的技术供应商,它现在已经可以提供用于军方保护设备防御电磁脉冲攻击的移动式模块化设备空间。即时访问网络使用焊接的金属外壳来完整地覆盖设备。最近提交的专利申请包括,用单一结构的方法来应对不同频率的电磁脉冲攻击和通过减轻重量来增加移动能力。这种可移动的模块是根据严格的要求制造和测试的,能大规模投产并防止美国当前和未来的计算机系统遭到电磁脉冲攻击。比如,将单一模块安装在边远地区的重要基础设施上作为数据监控数据与信息采集系统,或将多个模块与总部位置连接在一起,以提高保护能力。

国防部出版了军标188-125,对地面指挥部与控制中心防御高空电磁脉冲的方法进行了界定。但是,并不是所有的军用设备都能防御电磁脉冲攻击。另外,国防部有的系统是依靠商业系统运作的,如用于支持军队作战的通信卫星和地基站点。如果在系统的最初设计就配置了防御设施,即给大多数计算机和通信设备等军用系统和大规模生产的商业设备增加防御高空电磁脉冲或高能微波的设施,只会增加总费用的2%到3%。但是,如果要在那些已投入使用的系统中加装防御设施,将使总费用擡高3%-10%。

国防部防御能力的薄弱环节与相关研究

2004年,电磁脉冲装置威胁评估委员会指出,国防部没有进行任何防御电磁脉冲攻击的演习和模拟活动。实际上,电磁脉冲装置威胁评估委员会的成员认为,过去40年,「因为电磁脉冲攻击往往会使整个演习和兵棋推演被迫结束,所以国防部不愿意将此种攻击纳入演习和兵棋推演的方案之中,这不是一个好事情」。

2005年4月,专门负责核武器效应(NWE)测试的国防科学委员会(DSB)特遣部队在经过评估和模拟之后向国防部提交了一个专门论述当前和未来威胁环境的报告。报告包括对国防部在核战争挑战下遂行成功作战的综合性评估。国防科学委员会是独立地得出结论的,「但它的结论和建议与国会授权电磁脉冲委员会进行评估得出的结论和建议高度一致。」国防科学委员会的结论如下:

尽管战略性核战争的威胁正在减少,但美国在地区作战中面临核战争环境的可能性不但没有降低,反而在增加。它是由核武器能力的扩散、核武器可以抵消美国的常规军事优势和反制美国先发制人学说等因素推动的。

……必须考虑核战争环境下重要作战单元的生存能力因素。这些因素意味著我们在演习和兵棋推演中将向商业准军用为基础的电子设备、老化的重要系统、加强对原来的C4ISR2设施「软件」的依赖、抵消核力量作用的一般要求、抵消核力量环境作用的一般因素转型。问题的底线就在于,当前的指挥官和计划制订者不能够确保今天的武器平台,指挥与控制(C2)、情报、监视与侦查系统(ISR)和相关设备能在核爆炸后迅速做出反应。

我国1962年在内华达基地进行地下核试验就是用于研究在核战争条件下抵御高空电磁脉冲效应影响的相关技术。1963年《片面禁止核试验条约》禁止各国在空中、太空和水下进行核试验。自那以后,用于测试大规模高空电磁脉冲效应对重要基础设施的影响的试验备受限制。由于需要考虑电路板的构成、网络连接、无线电系统、硬件模块、支持重要基础设施的现代电磁系统作战环境等诸多因素,设计新的模拟器来模拟高空电磁脉冲效应需要复杂的计算。

国防部已经在新墨西哥州柯特兰空军基地的阿尔布凯克研究高能微波电磁武器。美国军方正在研发用于电子战的武器可以扰乱导弹的飞行轨迹,也可破坏敌军的通信、测距和电路设备。军方发展的其它高能微波武器有便携式高能微波武器和能够被炮兵反复使用的高能微波武器,这些武器攻击时产生的误差为几英里也能对目标产生破坏。为了穿透抵御核攻击的强大防御设施,这些武器发射出的高能微波还能集中成像激光那样的波束并调整到合适的频率范围。据称,即便是经过混泥土加固且深埋地下的掩体,只要有一丝光线渗透到掩体中,高能微波束也能对掩体造成破坏。

由于瞬时高能微波的能量可以被地面反射并能影响到作用范围上空的飞机,所以许多测试都是用装载无人飞行器上或空军的常规巡航导弹系统上的高能微波装置进行的。到2010年,据称国防部将部署几件空射型无人飞行器使用一次性和可反复使用的高能微波武器,这些武器的设计目的是破坏敌人的计算机系统。

地波应急网

冷战时期,美军曾设计了一种依靠用于美国本土战略军事领域的应急信号而建立的通信系统,该系统使用靠低频地波传输的信号——超低空电磁场——而不是将信号发射到空中。地波应急网或GWEN系统的设计目的是在电磁脉冲的干扰作用下仍保持通信的畅通。但据说其硬件是以晶体管为基础的,所以系统在某些层面上容易遭到电磁脉冲效应的破坏。另外, GWEN系统的固定站点也容易被敌人探知,所以极易遭到直接攻击。

随著冷战的结束,美军希望缩减核武库和相关基础设施。1998年后,美军让GWEN系统退出现役并代之以SCAMP终端。SCAMP终端使用了极高频技术(EHF),该技术可以提供反制电磁脉冲效应的功能。由于SCAMP终端非常轻便而且是移动式的,能与国防部的卫星协同工作,所以比GWEN系统更灵活。

其它国家的电磁脉冲能力

据说,美国的几个潜在对数——俄罗斯和中国等国家已经有能力使用核导弹对美国发动高空电磁脉冲攻击。而像朝鲜这类国家,则有可能在2015年时拥有此种能力。其它国家也可能在未来几年发展进行高空电磁脉冲作战的能力,这些国家包括:英国、法国、印度、以色列和巴基斯坦。

据报道,伊朗于2005年从朝鲜那里获得了几枚中程和中远程弹道导弹,其射程在2500英里左右。2006年,伊朗成功测试了几枚可携带核弹头的谢哈布-3弹道导弹,但这些导弹均在中段飞行阶段爆炸。不过这些导弹的爆炸可能是其本身的自毁装置在起作用,因为伊朗在2006年就宣称导弹测试已经获得了全面的成功。2005年,有人在参议院司法委员会关于恐怖主义、技术和国土安全的小组委员会听证会上指出,伊朗的声明表明它可能已经具备了发动高空电磁脉冲攻击的能力。但也有专家小心翼翼地指出,伊朗此举就是简单的恐吓战术,并无其它特殊含义。

2008年6月,参议院武装力量委员会在讨论非对称战争和反卫星武器时,也提及美国有可能遭到中国电磁脉冲攻击的可能性。1999年的美国国防部报告称,中国正积极地发展电磁脉冲武器,并已经投入大量的资源到其它电子战系统和激光武器之中。该报告还指出,中国领导人将进攻性的反太空武器和天基防御系统作为未来战争方案中不可或缺的一部分。报告认为,中国到2010年时可能会拥有60枚能打到美国本土的洲际弹道导弹。另外,中国有可能在21世纪的第一个10年内用远程导弹替代当前的20枚洲际弹道导弹。也有消息称,其换装速度有可能会更快。

前苏联驻美大使和俄罗斯议会国际事务委员会前主席鲁金曾表示,俄罗斯当前已经拥有了针对美国反动一次高空电磁脉冲攻击的能力。1962年,前苏联进行了一系列大气层核试验,研究了高空电磁脉冲效应在浪涌保护罩失效、电力供应故障和在600千米外对地面和地下掩体的破坏等方面的内容。从那以后,俄罗斯通过为防止军用和民用电子设备遭到高空电磁脉冲攻击做了大量的准备,并对操作电子设备的人员进行了持续的专门训练。有资料显示,俄罗斯的一些知名物理学家也在研究电子战武器和电磁脉冲效应。

政策分析

准备情况

美国在阻止电磁脉冲威胁时作了哪里些保护重要基础设施的准备?如果遭到用核武器制造的高空电磁脉冲攻击,这些攻击对硬目标和人口相对于直接攻击的破坏小,却对电子设备的破坏大时,美国做出怎样的反应才算合适的?在遭受高空电磁脉冲效应攻击时,美国应保持其进行核报复的战略武器使用能力,但攻击会使它的工业基础和重要基础设施瘫痪或不足以应对一场持续的战争吗?这个时刻,别的国家选择在世界上的其它地区获取军事优势时,美国应当作出强硬的反应吗?

据称,美军在「伊拉克自由」行动中,有大量的通信都是依靠商业卫星来完成的,而且有许多军队管理信息当前就是依靠民用网络来完成的。许多商业卫星,尤其是低轨道商业卫星,在高空核爆炸之后会出现功能衰退或停止运作的现象。许多商业卫星地面控制站在遭到电磁脉冲效应攻击时也会出现功能衰退的现象。但也有专家认为,军事信息系统在高空电磁脉冲效应和高能微波面前的脆弱性被过于夸大了,因为技术是在不断创新的,而使用电子设备的治国手段和确保民用网络和卫星系统正常运转的手段也是非常灵活的。

国防原子能支持局、国防核工业局、国防特种武器局已经对大规模高空电磁脉冲效应的影响进行了几年的研究,现在,国防威胁压制局又加入到这一研究之中。但是,将这些研究成功应用到军事武器和通信系统的程度却参差不齐。有专家认为美国的战略军事系统(洲际弹道导弹和远程轰炸机)能有力地防御高空电磁脉冲效应,我们其它用于战场上的武器系统则防护非常薄弱,无疑潜在对手知道这些情况。

有专家认为,有限的测试已经表明现代商业设备抵消电磁脉冲效应作用的能力是惊人的,而有些军用系统通过使用商业设备的方式能增强防御电磁脉冲效应的能力。但也有专家认为,美军采取的程序测试反制电磁脉冲效应的能力得出的结论是误导人的,让人在电磁脉冲效应对民用设施的影响问题上得出了错误的结论。

国土安全部

作为威胁分析任务的一部分,国土安全部已经提出了15个国家计划方案,对潜在恐怖分子攻击和自然灾害造成的大规模破坏进行了详细的描述。这15个方案用于各级政府和所有私人部门完成国土安全准备工作的应急方案。它们形成了协调联邦制定计划、进行训练、实施演习、投入所需资金应对所有紧急情况的基础。但是,电磁脉冲效应执行委员会成员指出,他们在2008年众议院武装部队委员会的听证会上没能说服国土安全部增加防御电磁脉冲攻击的国家计划方案。

核动机

一件简单的核武器在美国本土上空合适的高度爆炸能够影响到我们的工业能力、经济稳定和军事效能。随著核技术的扩散,一旦潜在对手知道美国这方面的脆弱性,它们会产生发展或获得核武器能力的动机吗?那些国家会把发展和购买核武器——即便是小规模的,当成网络战的一个战略吗?

在冷战时期,用多枚核弹头实施高空电磁脉冲攻击是核战争的第一步,但相互确保摧毁能维持长期的威慑。今天,核技术的扩散使高空电磁脉冲攻击的威胁更难评估。在得知攻击既不会产生致命效果,也不会招致美国使用核武器杀死数以百万计的无辜平民时,那些无赖国家的领导人会使用少量的核武器发动瘫痪美国的高空电磁脉冲攻击吗?在处于地区冲突的争议地段使用高空电磁脉冲攻击将被我们看作是抵消美国通信节点与网络中心能力和依靠有限的核力量获取战场优势的手段吗?

恐怖分子

小型高能微波武器的设计结构比较简单,因此可使用非常容易获得的电子器材和化学爆炸物制造。据估计,藏在衣服里的小威力高能微波武器的造价不足2000美元,任何国家(包括恐怖组织)都有能力制造这样的武器。2001年,国防部征召一名科学家制造了用于测试的高能微波武器,他使用的材料只是一般市场上的电子组件,如普通的火花插头和线圈。其中一个装置经过分解后可装入两个包裹之中,因此一般的快递就可运送,比如,从一个恐怖分子送到另一个恐怖分子手里。当前,高能微波装置包括足以扰乱或破坏电子设施的装置,该装置可藏入衣服内,据说可以从市场上买到。

要评估恐怖组织使用小型高能微波武器攻击美国重要基础设施的威胁的程度存在困难。高能微波炸弹可能对恐怖分子并没有多大吸引力,因为它的威力太小,可能还不及常规炸弹的破坏效果。有专家指出,越来越多的恐怖组织领导人将知道使用电池脉冲攻击美国重要信息系统给自己带来的不断增长的好处。另外,使用新武器攻击美国的信息系统将引发媒体的广泛关注,也会吸引其它美国的敌对组织使用与它们同样的攻击方式。

人权

高空电磁脉冲和高能微波能量武器主要破坏电子系统,对人员作用很小或根本就没有直接效果,但这些效果往往影响甚大或不易控制。高空电磁脉冲或高能微波能量场会瞬时释放,它们可能会影响到附近的医疗设备或个人医疗设施,比如pace-maker等其它附近的民用基础设施。因此,有些国际人权组织可能会反对发展或测试高空电磁脉冲武器或高能微波武器。

作者:科雷·威尔逊(Clay Wilson)编译:知远/车俊良

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