【原创】第九讲《物理学与军事科技》（四）-电磁武器

科技与生活物理学与军事科技（四）电磁武器电磁炮到底是什么武器,看看这个就觉得太牛了电磁轨道炮工作原理电磁炮简介电磁轨道炮（railgun）是一种与单极马达原理相似的电磁炮发射装置。对于军事应用来说，电磁轨道炮的优势在于它能达到远超过传统武器的枪口初速。枪口初速的提升可以有效改善射程，并且提高终端速度，令其剩余的动能产生榴弹的爆破效应。目前世界上电磁轨道炮技术最为先进的国家主要有美国、俄罗斯和中国。电磁轨道炮突出优点一是弹丸速度快，精度高，射程远，威力大。弹丸约能在6分钟内飞行200海里，初始速度达到2500米/秒，比普通枪弹的速度快2至3倍。带有巨大动能的弹丸通过直接撞击目标将其摧毁，威力极大。同时极高的飞行速度可以减少炮弹的飞行时间，使炮弹不易受到干扰，保证了炮弹的精度。电磁炮利用电磁力所作的功为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性。电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程。二是炮弹体积小，重量轻。电磁炮弹几乎不使用推进剂，减少了装药量，所以炮弹的体积只是传统120毫米火炮炮弹的八分之一，重量是其十分之一，这样可显著提高武器系统的携弹量，减少后勤负担。舰船一次一般只能携带70枚制导导弹，而电磁轨道炮弹则能轻易地一次装载几百枚。三是生存能力强，成本低。炮弹几乎不装填炸药，可减少炮弹在制造、运输、储存方面的安全隐患。从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元。“海洋山”号装载的大尺寸炮塔，根据该炮艇尺寸推断此炮很有可能是电磁轨道炮，如果推断属实，我国将会是全球第一个在舰艇上装载电磁炮的国家。电磁炮穿透10块钢板电磁波定向能武器主动拒止系统（ActiveDenialSystem——ADS）主动拒止系统是远距离使用毫米波电磁能以阻止、延缓和挡回前进之敌的一项突破性非杀伤技术。在杀伤性对抗出现之前，以非杀伤方法阻止单兵前进有望能拯救无数条生命。该技术是由美国空军研究实验室和美国国防部非杀伤武器联合董事会合作研发的。主动拒止系统可产生毫米波能量束，照射到皮肤后可引发难以忍受的灼热效应，用于阻止人员前行，但不会造成伤害或长时间的副作用，有望替代那些可能造成死亡和伤残的武器。主动拒止系统武器原理

主动拒止技术作用一台发射机对实验对象反射95GHz毫米波的窄波束。该波束以光速传播，其能量抵达实验对象并穿入皮肤不到1/64英寸深，其表面很快发热。数秒钟内实验对象感到一股高热，当反射机关闭或实验对象离开波束时高热感觉即消失。据悉，2秒钟的高热足以将皮肤加热到摄氏54℃。摄氏50℃时，疼痛的自然反射使人能在不到1秒钟内自动离开。有人在该波束下停留250秒钟而皮肤未被烧伤。由于主动拒止技术采用了低能量波束，尽管使人感觉高热，但却无伤害。由该技术产生的热致感觉与用手触摸一下已点亮片刻的灯泡的感觉大致相同。在战场上，若射线打到行动不便的敌方伤兵，目标在无法逃离的情况下，可能因灼伤致命。在测试时，就有一名空军受到二度灼伤。“主动拒止系统”属微波非致命性武器电磁弹射技术电磁弹射器技术来源于电磁炮的研究，是目前最先进的航空母舰专用飞机弹射器。目前世界上只有美国海军公开宣布研制成功，并且安装在建造中的福特级核动力航空母舰上。电磁弹射技术的优点能简化舰上维修工作。加速均匀且力量可控。电磁弹射器的推力启动段没有蒸汽那种突发爆炸性的冲击，峰值过载从6g可以降低到3g，这不仅对飞机结构和寿命有着巨大的好处，对飞行员的身体承受能力也是一个不错的改善。电磁弹射器能与滑跃式甲板巧妙融合。电磁弹射器可以比蒸汽弹射击让飞机多载重8%~15%。可以比用蒸汽弹射器节省劳动力成本达30%以上。精度高，而且电磁弹射器具有很大的能量输出调节范围，将使海军扩大航空母舰上弹射从轻型到重型飞机的能力，有更好的“高精确度控制弹射和回收”。中国电磁弹射技术超越美军电磁脉冲武器冷战刚刚开始，美苏双方都对原子弹这种新时代的大杀器十分好奇，就像小孩子有了自己的新玩具一样不停地进行各种的探索。在一次又一次的实验中，研究人员逐渐发现了一个奇怪的现象——核爆之后，在距离核爆中心一定范围内的通讯设施和雷达等等电子元器件都受到不同程度的损坏。受到现象的启发，才开始对这种奇怪的现象进行研究，从而发明了电磁脉冲武器，堪称是魔鬼的恩赐。一声巨响过后，所有的计算机系统、信息化武器装备都将瞬间被“烧焦”，所有电气化引擎都无法发动，电网全部瘫痪，整个城市会瞬间倒退上百年……进入现实的“科幻武器”——电磁脉冲武器电磁脉冲武器

电磁脉冲（ElectromagneticPulse，缩写：EMP）是一种从空投核弹中发现的物理现象，由爆炸（特别是核爆炸）、闪电、太阳黑子、导管效应或者电器火花等状况下产生的剧烈变化的交变电磁场，这个电磁场可能会对用电设备或电子设备发生耦合，并产生具破坏性的电流和电涌。由此而来的电磁脉冲武器，被称为“第二原子弹”。电磁脉冲武器电磁脉冲武器主要是利用炸药或者核弹爆炸后产生的大量的超强的电磁辐射，由于这种电磁辐射是在一瞬间产生的，且放射量极大，可以相当大范围内的所有电子元器件全部烧毁或者因被干扰而无法使用。这种电磁辐射对各种电子元器件的破坏相当大，但是对人体却基本没有伤害，这也就造成了电磁脉冲武器不伤性命只毁装备的奇怪特性。如果人在电磁脉冲发生时接近受影响的电子设备，则可能因为瞬间产生的超高电压而灼伤、休克，甚至死亡。早期的电磁脉冲武器，都是依靠核武器爆炸产生电磁脉冲来进行杀伤的，但是现代社会，核武器的爆炸所引发的后果是无法想象的，但是电磁脉冲武器的效果却又是异常的诱人，于是就开始了新型的不依赖于核爆的电磁脉冲武器。这种电磁脉冲武器，可以在进行大规模攻击时由隐形飞机所携带，发起第一波进攻，消灭敌方的雷达和防空设施，在敌人的防线上撕开一个口子，为大规模的进攻创造条件。电磁脉冲武器主要包括核电磁脉冲弹和非核电磁脉冲弹。美国的研究与使用美国不仅在该领域的研发居于世界先进水平，也是世界上最早使用这种武器的国家。1991年，美军在海湾战争中向伊拉克发射了一枚配备非核爆电磁脉冲弹头的战斧巡航导弹，以攻击伊拉克防空指挥中心的电子系统。1999年3月，美国在对南联盟的轰炸中，使用了尚在试验中的电磁微波武器，使南联盟部分地区通信设施瘫痪3个多小时。2003年3月26日，美军又用电磁脉冲弹空袭了伊拉克国家电视台，造成其转播信号中断。中国电磁脉冲武器(EMP)中国东风系列导弹东风-4打击对象:美国关岛等中远程目标东风-5打击对象:美国本土全境及洲际打击能力东风-15打击对象:台湾及战役战术目标东风-16打击对象:冲绳美军基地东风-21打击对象:日本和印度部分地区及周边邻国东风-21C打击对象:日本，印度，美国关岛东风-21D打击对象:大型海上移动目标、美国航母东风-26打击对象:大型海上移动目标、第二岛链外的美国航母、美国关岛、迪戈加西亚岛、美国亚太军事基地东风-31打击对象:美国本土大部分地区，欧洲地区及洲际打击能力东风-41打击对象:美国本土全境及洲际打击能力东风快速，使命必达东风快速，使命必达东风-41，造价20亿/枚，展示16枚，其射程能够达到15000公里左右，12分钟到莫斯科，16分钟到伦敦，20分钟到纽约，是世界上现役威慑性最强的固体洲际弹道导弹，没有之一。东风-41导弹能够搭载10-12枚分导式核弹头，因为进入大气层后弹头飞行速度能够达到20-25马赫，所以分导式弹头极难被有效拦截。在北斗导航系统的指引下，东风-41的命中误差只在百米的范围之内，而这样的误差，对于核武器来说可以忽略不计。东风—41洲际战略核导弹，是我国战略核力量的重要支撑。电磁脉冲武器的防护

接地——将电子设备通过适当的方法和途径与大地连接。通过接地处理可以有效抑制电磁波对电子设备造成的影响，避免电荷积累过多导致放电而造成的干扰和损坏，在一定程度上降低电磁脉冲对电子设备的损伤。屏蔽——利用屏蔽体阻挡或减少电磁脉冲能量的传输。将敏感电子设备及系统在空间上与电磁脉冲辐射环境相隔离，从而防止外来电磁脉冲辐射进入电子设备或系统。滤波——将信号中某一指定频率滤除，从而抑制和防止电磁脉冲干扰进入电子设备或系统。一些新的技术应用于电磁脉冲防护中，起到了良好的电磁脉冲防护效果。等离子体成为电磁脉冲防护的一种新型材料。当电磁脉冲与等离子体相互作用时，