معرفي خطر الكترومغناطيسي

معرفی خطر الکترومغناطیسی

امواج الکترومغناطیسی انتشاری بصورت طبیعی وساخت بشر در محیط وجود دارند. منابع ساخت بشر شامل فرستنده‌های رادیوئی، رادارها، سوئیچ‌های الکتریکی، جاروبک‌های موتور‌های الکتریکی وتسلیحات الکترومغناطیسی می‌باشد. منابع طبیعی نیز میدان‌های الکترومغناطیسی ناشی از رعد وبرق، پرتو‌های کیهانی وانفجارات سطح خورشید می‌باشد. تمامی این منابع موج الکترومغناطیسی هنگامی تهدید محسوب می‌شوند که بتوانند دامنه میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی بالاتر از سطح آستانه تحمل تجهیزات الکترونیکی والکتریکی را ایجاد کنند. حوزه فرکانس این خطرات نیز در تاثیرگذاری بر تجهیزات موثر است. این حوزه فرکانسی ملاحظاتی همچون توانایی انتشار در اتمسفر، ایجاد توان بالا والقاءپذیری توسط تجهیزات را دارد. از آنجا که قویترین پالس‌ها ووسیع‌ترین طیف فرکانسی منابع، مربوط به تسلیحات الکترومغناطیسی وانفجارات اتمی می‌باشد، لذا در این مقوله به این دومورد پرداخته می‌شود. بدین ترتیب می‌توان گفت که دیگر خطرات طبیعی ویا ساخت بشر از نظر فرکانس پوشش داده می‌شوند. مطابق شکل زیر

 

صاعقه یکی از اسرار آمیز‌ترین پدیده‌های خلقت است که در عین زیبایی، بسیار مخرب بوده و در طول تاریخ زندگی بشر، موجب ضرر و زیان مالی و جانی بسیاری شده است. صاعقه از تخلیه الکترواستاتیکی میان ابر و زمین بوجود می‌آید. در ابر‌هایی از نوع کومولونیمبوس که گهگاه تا ۶۱ کیلومتر ارتفاع و چندین کیلومتر عرض دارند، طی مراحلی ذرات آب دارای بار منفی و ذرات یخ دارای بار مثبت شده بطوریکه عموماً بار‌های منفی در لایه‌های زیرین و بار‌های مثبت در بخش‌های فوقانی ابر متمرکز می‌شوند. در این حالت بار‌های مثبت سطح زمین نیز در زیر سایه ابر مجتمع میگردند. به محض اینکه میدان‌های الکتریکی گسترش و شدت می‌یابد، مناطق بیشتری در روی زمین به تناسب ارتفاعات وشکل ساختمان‌ها، به محیط خاص الکتریکی (کرونا) تبدیل می‌شوند. کرونا یونیزاسیون هوا در نتیجه شکستن خواص عایقی آن است که بصورت هاله بنفش رنگ در حول هادی نمایان می‌شود. با افزایش پتانسیل الکتریکی ابر نسبت به زمین، یک جریان پیشرو از الکترون‌ها با حرکتی نردبانی شکل سرازیر شده و کانال اولیه صاعقه را شکل می‌دهد. هوای اطراف این کانال (downward leader) از ابر به سوی زمین کاملاً یونیزه است. این پلکان که گاه طول شاخه‌های آن به ۵۴ متر می‌رسد، بار زیادی را در نوک پیکان باخود حمل کرده موجب افزایش شدت میدان الکتریکی جو و شکست مقاومت عایقی هوا می‌شود. در اینحالت سرعت حرکت کانال نزدیک شونده به زمین بیش از ۹۴۴ کیلومتر در ثانیه می‌باشد. در این زمان با افزایش شدت میدان الکتریکی در سطح زمین، یک کانال جریان الکتریکی بالا رونده (upward leader) از زمین بسوی ابر پیش می‌رود. پس از اصابت این دو پیکان به یکدیگر، کانال جریان بسته شده و ضربه اصلی (return stroke) جهت خنثی سازی بار‌های ابر و زمین اتفاق می‌افتد، و جریان بسیار زیادی در مدت کوتاهی در این کانال برقرار می‌شود. پس از برخورد صاعقه به زمین یا ساختمان، وسایل الکترونیکی داخل ساختمان‌هایی که تا شعاع ۶/۵ تا ۲ کیلومتری از محل برخورد و در محدوده میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده قرار دارند، در معرض خطر خواهند بود. ایمنی موثر این تجهیزات در مقابل ولتاژ‌های القایی حاصله وقتی امکانپذیر است که کلیه سیستم‌های ایمنی داخلی همراه با ایمنی خارجی ساختمان تواماً نصب شده باشند. تشعشعات کیهانی ناشی از خورشید و سایر اجرام آسمانی از خطرات الکترومغناطیسی محسوب می‌شوند که از لحاظ فرکانسی در محدوده فرکانسی بالاحدود ۲۴ مگاهرتز تا محدوده بالاتر حدود ۶۴ گیگا هرتز بوده و از لحاظ توان نسبت به صاعقه توان ضعیفی دارند. با توجه به توان ضعیف، این نوع خطرات قابل قیاس با تهدید صاعقه نمی‌باشد و در آنتن‌های گیرنده بسیار بزرگ ممکن است ایجاد اختلالاتی بنماید.

 

 

 

تهدید با منشاء سیستمی و یا ابزاری

قطع و ووصل جریان الکتریکی در مدارات سوئیچ و رله‌ها می‌تواند ایجاد نویز بصورت هدایتی یا تشعشعی روی کابل‌ها و سیم‌ها بنماید. نویز ناشی از سوئیچینگ روی کابلینگ سیستم‌های باعث ایجاد اختلال در قسمت‌های الکترونیکی سیستم‌ها می‌گردد. وجود جریان متغیر روی کابل‌ها باعث ایجاد میدان مغناطیسی شده و بصورت تشعشعی (القایی) تاثیر می‌گذارد. تشعشع ناشی از الکتروموتور‌ها به دو حالت AC و DC وجود دارد که به سه صورت تشعشع از کابل‌های تغذیه، تشعشع از محل جاروبک‌ها و کلکتور‌ها و الکتروموتور‌ها، و تشعشع میدان‌های نشتی از الکتروموتور‌ها انجام می‌پذیرد.

خطرات نوین الکترومغناطیسی یا سلاح‌های الکترومغناطیسی


پالس‌های الکترومغناطیسی این گونه سلاح‌ها ناشی از انفجارت هسته‌ای و یا بمب‌های الکترومغناطیسی و یا ابزاری از این نوع که قابلیت ایجاد پالس الکترومغناطیسی با دامنه بالا در مدت زمان کوتاه، بنا به تعریف، را داشته باشد، میتواند باشد. بمب‌های الکترومغناطیسی) E- BOMB‌ها (یک منبع قابل کنترل از پالس الکترومغناطیسی می‌باشند که با توجه به ساده بودن تکنولوژی تولید و ساخت و ارزان بودن آن‌ها ترس از استفاده آن‌ها در بین همه کشور‌ها وجود دارد. این قیمت پایین و راحتی در ساخت، و در مقابل اثرات مخرب آن حتی تبهکاران و تروریست‌های داخلی کشور‌ها را علاقه‌مند به استفاده از آن‌ها نموده است.
نوع پیشرفت و قویتر این گونه تسلیحات، منابع یا سلاح‌های تولید کننده سیگنال‌های مایکرویو با توان بالا (HPM‌ها) می‌باشد که دارای فرکانس بالا (بالای یک گیگا هرتز) و به علت محدودیت‌های لامپ‌های مایکروویو بعنوان منابع تولید کننده آن‌ها، دارای عرض باند به نسبت کمی هستند. نوع بسیار قوی و پیشرفته این نوع پالس‌ها، پالس‌های ناشی از انفجارات هسته‌ای (NEMP:Nuclear EMP) می‌باشد. موج ناشی از انفجار هسته‌ای در ارتفاع بالای زمین را میتوان یک یدیده الکترومغناطیسی موج صفحه‌ای با انتشار دید مستقیم لحاظ نمود. نوع موثر پالس الکترومغناطیسی، پالس الکترومغناطیسی ارتفاع بالا (HEMP: High Altitude EMP) می‌باشد که با منشاء انفجار هسته‌ای در ارتفاع چند ده تا چند صد کیلومتری از زمین رخ می‌باشد. این نوع پالس‌ها به علت واکنش اشعه گامابا مولکول‌های اتمسفر بوجود امده و باعث ایجاد الکترون‌های کامپتون می‌گردد. امروزه این نوع سلاح‌ها جزء سلاح‌های استراتژیک کشور‌ها محسوب میشوند و از طرفی هیچ کنوانسیون یا قانون بین المللی در جهت کاهش یا توقف تولید یا بهره برداری از آن‌ها در سطح مجامع جهانی و بین المللی تشکیل نگردیده است. این نوع سلاح‌ها به راحتی در ابعاد کوچک بصورت دستی یا نصب شده بر روی کلاهک انواع موشک، دماغه جنگنده یا پهپاد‌ها قابل استفاده و بهره برداری می‌باشد.


امواج الکترومغناطیسی در تسلیحات الکترومغناطیسی به دو صورت ذیل تولید می‌شوند:
۱- به صورت پرتابه ای، بمب، موشک وراکت که در زمان جنگ انجام می‌شود

۲- به صورت ایستگاه‌های ثابت ومتحرک که در عملیات خرابکارانه استفاده می‌شود
این تسلیحات در فرکانس‌های چند صدکیلو هرتز تا ۶۵ گیگاهرتز توانایی تولید پالس‌هایی با شدت میدان در حدود چند ده کیلو ولت برمتر درباند پایه وتوان‌های چند گیگا وات در باند مایکرویوو را دارند.
مواردی از اختلالات و صدمات جبران ناپذیر در اثر انفجار E-BOMB در یک کلانشهر یا یک منطقه
۱- چراغ‌های فلورسنت و تلویزیون‌ها با وجود خاموش بودن شروع به نورافشانی در محیط می‌کنند.
۲- با ذوب شدن سیم‌ها و خطوط تلفن نوعی بوی سوختگی همراه با ذوب پلاستیک به مشام می‌رسد.
۳- موتور‌های پیستونی درونسوز دچار اختلال می‌شوند و در آن‌ها دیگر همزمانی و هماهنگی به هم می‌خورد.
۴- کامپیوتر‌ها و سیستم‌های الکترونیکی دچار اختلال و صدمه دیدگی می‌شوند و به طبع سیستم‌های پردازش اطلاعات و نگهداری آن‌ها و به دنبال آن سیستم‌های نظامی و صنعتی و ارتباطی دچار اختلال می‌شوند.
۵- حسگر‌ها وآشکارساز‌های رادیوئی، مایکروویو و نوری دچار اختلال و صدمه دائمی می‌شوند.


در تصویر زیر نمونه تسلیحات الکترومغناطیسی بصورت ایستگاه متحرک به منظور عملیات‌های خرابکارانه را مشاهده می‌نمایید

 

انفجارات اتمی

پالس الکترومغناطیسی اتمی از لحاظ ارتفاع انفجار وزمان اثر گذاری به انواع مختلف تقسیم می‌شود. مهمترین نوع آن از لحاظ قدرت تخریب دستگاه‌های الکترونیکی ووسعت محدوده تاثیر گذاری پالس الکترومغناطیسی حاصل از انفجار اتمی در ارتفاع بالا می‌باشد. این پدیده حاصل از یک انفجار اتمی در ارتفاع بالاتر از ۹۴ مایلی از سطح زمین می‌باشد که در پی این انفجار، پالس‌های الکترومغناطیسی در محدوده فرکانسی چند کیلوهرتز تا ۶۴۴ مگاهرتز ایجاد می‌شود. دامنه شدت میدان الکتریکی در حدود چندین کیلو ولت برمتر بوده وتا شعاع چند ده کیلومتر وبیشتر، توان تاثیر گذاری مخرب را دارد.