Elektromagnetischer Impuls: Pures Hollywood?

Nov 09, 2023

Stellen Sie sich vor, Sie wären für einen großen Raubüberfall verantwortlich. Gerade als Ihre Crew dabei ist, den Haupttresor auszurauben, muss die gesamte Elektronik im Gebäude genau im richtigen Moment ausfallen, ohne dass weitere Kollateralschäden entstehen (außer vielleicht an Ihrem heruntergekommenen Lieferwagen). Offensichtlich werden Sie sich einem der altbewährten Tropen der Unterhaltungsindustrie zuwenden: dem elektromagnetischen Impuls! Das einzige Problem besteht darin, dass, wenn man ein echtes Objekt anstelle einer Hollywood-Requisite verwenden würde, es entweder praktisch keine Wirkung gäbe, ein großer Krater an der Stelle entstehen würde, an der sich früher das Gewölbe befand, oder dass der Großteil der Menschheit in große Schwierigkeiten geraten würde. Schließlich ist die reale Welt nicht ganz so bequem, wie die Filme es scheinen lassen.

Unsere Neugier auf dieses Phänomen wurde geweckt, als wir einen „EMP-Generator“ von [FPS Weapons] vorstellten. Das Gerät erzeugt keinen mitreißenden, filmähnlichen EMP-Impuls, der dazu geeignet wäre, ein oder zwei Casinos auszuschalten, aber es stößt eine gesunde Menge breitbandiger elektromagnetischer Interferenzen (EMI) in alle Richtungen aus. Es bringt die EMI wahrscheinlich auch nicht sehr weit; Wie wir bei vielen anderen Projekten gesehen haben, ist es schwierig, Energie durch die Luft zu übertragen. Wir haben uns jedoch gefragt: Was ist der Unterschied zwischen nervig sein und eine Waffe herstellen? Und gibt es einen praktischen Nutzen für ein solches Gerät?

Zwar gibt es keine klare Trennlinie zwischen dem Verlust einiger Pakete durch den WLAN-Router Ihres Nachbarn und der Zerstörung des Stromnetzes, doch viele Dinge erzeugen im Laufe ihres normalen Betriebs einen EMP. Sie bedienen wahrscheinlich eine Maschine, die Tausende winziger EMPs pro Minute produziert: Ihr Auto. Jedes Mal, wenn eine Zündkerze betätigt wird, wird ein wenig EMP erzeugt.

Während die meisten Regierungen die Menge an EMI, die diese Geräte abstrahlen dürfen, regulieren, gibt es Gebiete, in denen selbst eine winzige Menge unerträglich ist und jeder in der Nähe Dieselfahrzeuge ohne Zündkerzen fahren muss. Normalerweise befinden sich diese Bereiche in der Nähe von Radioteleskopen, die empfindlich genug sind, um von kleinsten elektromagnetischen Störungen jeglicher Art beeinflusst zu werden.

Eine Zündkerze ist nur eine Sache, die eine Funkenstrecke nutzt, um etwas Nützliches zu tun. Funkenstrecken werden in einigen alten Funksendern verwendet (obwohl ihre Verwendung mittlerweile so stark reguliert ist, dass sie nahezu vom Aussterben bedroht sind) und sogar als Hochspannungsschutzgeräte in Umspannwerken. Jedes dieser Geräte erzeugt im Betrieb als Nebeneffekt einen relativ geringen EMP. Für größere EMP müssen wir uns jedoch zunächst an Mutter Natur und ihre eigene Funkenstrecke wenden: Blitzeinschläge.

Bei einem Funkenstrecken-Schutzgerät an einer Hochspannungsleitung kann für einige Millisekunden eine Spannung von 500 kV und ein Fehlerstrom in der Größenordnung von mehreren Tausend Ampere anliegen. Bei einem Blitzeinschlag kann die Spannung jedoch eine Milliarde Volt überschreiten und einen Schlagstrom von Hunderttausenden Ampere verursachen. Das bei einem Blitzeinschlag freigesetzte EMP kann alles beschädigen, von gewöhnlichen Haushaltsgeräten bis hin zu Elektromotoren. Auch wenn ein Gerät nicht angeschlossen ist, kann es durch EMP durch einen Blitzschlag beschädigt werden, vorausgesetzt, es verfügt über einen ausreichend langen Leiter. Jeder Leiter kann als Antenne für einen EMP fungieren, und die Breitbandbeschaffenheit und der hohe Energiegehalt des EMP bei einem Blitzeinschlag bedeuten, dass jedes Metall betroffen sein kann und sich erwärmt, wenn darin Strom induziert wird.

Das ist der Kern dessen, warum jemand eine EMP-Waffe entwickeln möchte. Heutzutage ist die Deaktivierung elektrischer und elektronischer Geräte für fast jeden lähmend. Da jeder Leiter die Energie eines EMP absorbieren kann und wird, wird fast alles davon betroffen sein. Militärs auf der ganzen Welt haben sich einige interessante Möglichkeiten ausgedacht, EMP-Impulse zu erzeugen, um ihre Feinde ohne den Kollateralschaden von Sprengstoffen außer Gefecht zu setzen. Die leistungsstärkeren EMP-Geräte werden jedoch durch Sprengstoffe angetrieben, sodass immer noch eine beträchtliche Explosion zu bewältigen ist.

Natürlich sind diese Waffentypen sehr zielgerichtet und würden nur einen kleinen Bereich betreffen. Wie wir bereits gesehen haben, ist es schwierig, die Energie über große Entfernungen konzentriert aufrechtzuerhalten. Um wirklich Schaden anzurichten, muss der Strahl sehr eng sein oder das Gerät in der Nähe sein. Oder es könnte eine Atomwaffe eingesetzt werden. Ein Nebeneffekt der Detonation eines Nukleargeräts ist ein unglaublich großer EMP. Im Vergleich zu einem nicht-nuklearen Gerät erzeugen diese bei einem gegebenen Gewicht eine millionenfach stärkere EMP.

In den frühen Tagen der Atombombe wusste man nicht genau, wie schwerwiegend dieses Problem war, aber die Vereinigten Staaten fanden es schnell heraus. Während des Starfish-Prime-Tests wurde eine 1,44 Megatonnen schwere Atombombe 400 Kilometer über dem Pazifischen Ozean gezündet. Das EMP war stark genug, um auf Hawaii, mehr als 1.400 Kilometer von der Explosion entfernt, Schaden anzurichten. Die Auswirkungen einer über einer Großstadt explodierenden Waffe dieser Art sind sicherlich besorgniserregend, insbesondere für das Stromnetz eines Landes, das die Hauptlast der Wucht tragen und mit ziemlicher Sicherheit zerstört werden würde. Das einzig Gute daran ist, dass der Zugang zu Atomwaffen und zu einem Trägersystem (einer Rakete) für den Durchschnittsbürger recht schwer zu bekommen ist und es viel einfachere Möglichkeiten gibt, große Teile des Stromnetzes auszuschalten, wenn man Ich bin so geneigt.

Außer als Waffe oder als Ärgernis für Radioastronomen gibt es nicht allzu viele Dinge, die EMP tatsächlich nutzen, um nützliche Arbeit zu leisten. Es gibt einige Metallverarbeitungsbetriebe, die eine Technik namens elektromagnetisches Formen verwenden, um Objekte mithilfe von EM-Impulsen zu formen, und es gibt einige piezoelektrische Generatoren, die eine große Kraft in eine EMP umwandeln können, um beispielsweise einen Funken für ein Feuerzeug oder einen Campingkocher zu erzeugen. Es gibt auch einige speziell entwickelte Funkstörsender, die eine ähnliche Wirkung wie ein EMP haben können, diese sind jedoch sehr darauf spezialisiert, kontrolliert und in einem engen Frequenzbereich zu arbeiten, und nicht den Breitbandeffekt, den EMPs im Allgemeinen haben.

Es kommt selten vor, dass wir davon abraten, ein Thema für die DIY-Forschung zu untersuchen, aber es kann sein, dass EMPs einfach zu schwierig und zu gefährlich sind, um damit herumzuspielen. Sofern Sie keinen Überraschungsbesuch von der FCC, dem FBI oder einer anderen ominösen Drei-Buchstaben-Agentur wünschen, möchten Sie diese Geräte möglicherweise in Ruhe lassen, es sei denn, Sie drehen den nächsten Blockbuster-Sommerfilm.