بمب الکترومغناطیسی چگونه کار می کند؟
بسیاری از وسائل پیرامون ما برای کار کردن به انرژی برق نیاز دارند و بخش عمده ای از زندگی ما به این نیرو متکی است، از جمله تلویزیون، رادیو، لامپ، گرم کننده های برقی و…، حال تصور کنید در طول یک روز برق خانه شما قطع شود. چراغ ها، تلویزیون و رادیو کار نکنند. به نظر شما چه اتفاقی می افتد؟
مسلماً بعد از مدتی از فرط بیکاری به دور خود می چرخید و پس از چند ساعت، ماندن در خانه برای شما طاقت فرسا خواهد شد. حال اگر چنین مشکلی را در مقیاس بزرگتر فرض کنیم، این مشکلات هم بزرگتر می شوند. به عنوان مثال در یک شهر خدمات اجتماعی از قبیل اورژانس، پلیس، تجهیزات بیمارستانی و همه و همه از کار بیفتند. مشکلاتی از این قبیل ممکن است حتی منجر به مرگ انسان ها هم شود. کارخانه های مواد غذایی به خاطر از کار افتادن سردخانه هایشان متحمل میلیون ها دلار ضرر می شوند و در صورتی که این وضعیت باقی بماند، نیروهای دولتی و خدمات دولت هم از کار خواهند افتاد. با توجه به این گفته ها، مشخص می شود که یکی از نیازهای جدی بشر امروزی، انرژی الکتریکی است.
بمب الکترومغناطیسی (E-Bomb) اسلحه ای است که آن را به قصد نابود کردن این جزء جدایی ناپذیر انرژی برق از زندگی بشر ساخته اند. این بمب به سادگی می تواند تمام دستگاه های الکترونیکی را که بشر از آنها استفاده می کند، از کار بیندازد، مثلاً در عرض چند ثانیه ژنراتورهای برق را از حرکت باز دارد، ماشین ها را متوقف کند و حتی می تواند امکان استفاده از تلفن را هم از ما بگیرد. یک بمب قوی الکترومغناطیسی می تواند قدرت نظامی یک شهر را کاملاً به 200 سال عقب برگرداند.
دولت آمریکا سال ها است که تحقیقات در این زمینه را دنبال می کند. عده ای اعتقاد دارند که هم اکنون چنین سلاح هایی در زرادخانه های آنها وجود دارد. از طرفی دیگر گروهک های تروریستی هم می توانند از این تکنولوژی استفاده کنند و با ساختن بمب های الکترونیکی صدمات بسیار و سنگین را به دولت های مخالف خود برسانند.
در این مقاله شما می توانید با شرح فرضیات بنیادین و فناوری بمب های الکترومغناطیسی، جزئیات و نحوه کار این وسیله خطرناک آشنا شوید.
ایده اولیه
طرز کار اصلی بمب های الکترومغناطیسی بسیار ساده است. این اسلحه ها با ایجاد میدان قوی الکترومغناطیسی، تمام مدارات برقی را در هم می شکنند. اگر با طرز کار آهنرباهای برقی یا رادیو آشنا باشید، حتماً می دانید که الکترومغناطیس چیز ویژه و جدیدی نیست. سیگنال های تلویزیونی و امواج AM و FM رادیویی، امواج تلفن های همراه و چراغ های مایکروویو و امواج اشعه ایکس همگی جزو امواج الکترومغناطیس هستند.
در ابتدا باید توضیح داد که یک فرستنده رادیویی ساده چگونه می تواند امواج الکترومغناطیس ساطع شده از خود را به جریان برق در یک رسانای همجوار خود تبدیل کند. آنتن فرستنده رادیو می تواند امواج الکترومغناطیس را به صورت سیگنال به یک گیرنده برساند. گیرنده رادیو نیز در اثر خاصیت القاء الکترومغناطیسی این امواج را دریافت کرده و به جریان الکتریکی تبدیل می کند. حال اگر ما بتوانیم وسیله ای بسازیم که امواج قوی تر و پُر انرژی تر تولید کنیم، جریان القایی در گیرنده شَدید شده و می تواند قطعات الکترونیکی را بسوزاند و از کار بیندازد.
نوسانات شَدید میدان مغناطیسی می تواند موجب تولید جریان برق زیادی در هر نوع وسیله رسانای دیگر شود. به عنوان مثال، خطوط تلفن، خطوط انتقال برق و حتی لوله های فلزی. این امواج می توانند ناخواسته هر وسیله الکتریکی که در طیف امواج شان قرار گیرد، از جمله شبکه های کامپیوتری را از کار بیندازند. یک موج قوی تر حتی می تواند سیم کشی ها را ذوب، باتری ها را منفجر، و مبدل های الکتریکی را نابود سازد. راه های زیادی برای تولید و آزادسازی چنین میدان های مغناطیسی وجود دارد.
حال نگاهی به چند راه ممکن برای ساخت اسلحه های الکترومغناطیسی می اندازیم.
اندیشه ساخت بمب الکترومغناطیسی به سال 1958 بر می گردد، زمانی که آمریکایی ها اولین بمب هیدروژنی خود را امتحان کردند و نتایج بسیار خارق العاده ای را برای آنها همراه داشت. این انفجار هسته ای که در نقطه بسیار دور افتاده در روی اقیانوس آرام روی داد، باعث شد لامپ های الکتریکی جزایر هاوایی منفجر شوند و حتی هزاران مایل دورتر، یعنی در استرالیا، بسیاری از تجهیزات رادیویی از کار بیفتد!
تحقیقات نشان دادند که در هم ریختگی الکتریکی به دلیل اثرات این انفجار هسته ای بوده است. پیش از آن، فیزیکدانان متوجه شده بودند که فوتون های انرژی الکترومغناطیسی می توانند الکترون های اتم های کوچک را با ضربه اندکی از سطح اتم جدا کنند. در آزمایشی که در سال 1958 انجام شد محققان فهمیدند که فوتون های اشعه گاما که از انفجار شَدید هسته ای به وجود آمده بودند، مقدار بسیار زیادی از الکترون های اتم های اکسیژن و نیتروژن جو را جدا کردند. این سیل عظیم الکترون ها، یک جریان الکتریکی بزرگ در جو و به طبع آن یک میدان مغناطیسی بسیار قوی تولید کرد. پالس الکترومغناطیسی حاصل نیز یک جریان الکتریکی قوی در سطح بسیار گسترده به وجود آورد که باعث خرابی های گسترده ابزار الکتریکی در مناطق هاوایی و استرالیا گردید.
سازمان اطلاعات آمریکا (سیا) در زمان جنگ سرد، از عواقب انفجار یک بمب اتمی در ارتفاع 50 کیلومتری سطح کشور خود بیمناک بود. آنها می ترسیدند که انفجار این بمب، میدان الکترومغناطیسی شَدیدی در فضای کشور به وجود بیاورد و تمام ابزارهای الکتریکی و الکترونیکی را در سراسر ایالات متحده از بین ببرد. البته هنوز هم احتمال چنین حمله ای وجود دارد، اما موضوع انفجار بمب هسته ای دیگر مسئله اصلی ایالات متحده نیست، بلکه ساخت بمب الکترومغناطیسی که تبعات زیست محیطی بمب هسته ای را ندارد، به موضوع جذاب و مورد علاقه این کشور و دیگر کشورهای مجهز به فناوری پیشرفته تبدیل شده است. بمب الکترومغناطیسی به اندازه بمب اتمی، منطقه گسترده ای را تحت تاثیر قرار نمی دهد. چون آنها فوتون ها را در ارتفاع زیادی از سطح زمین منفجر نمی کنند، اما می توانند برای ایجاد خاموشی کامل در سطح محلی بکار روند.
منابع ارزان؛ مهندسی بنیادی
یک سازمان تروریستی می تواند به سادگی یک بمب الکترومغناطیسی خطرناک بسازد. در اواخر سپتامبر سال 2001، مهندسان طراز اول، مقاله ای در مورد احتمال ساخت این ابزار نوشتند. این مقاله به ژنراتورهای شارِش متراکم توجه کرده بود و در مورد ساخت بمب های الکترومغناطیسی قدرتمند و در عین حال ارزان قیمت توضیحاتی داده بود. ایده اصلی این طرح، متعلق به فردی به نام کارلو کوپ (تجزیه گر و تحلیل کننده مسائل دفاعی) بود. اندیشه بزرگ ساخت این وسیله، واقعاً برای نیروهای دولتی مهم بود. البته هیچکس قادر به ساخت بمب الکترومغناطیسی به تنهایی نخواهد بود. بمب شامل یک سیلندر فلزی است که دور آن سیم پیچی شده و داخل سیلندر با مواد منفجره قوی پُر شده است. موتور، سیلندر را که بطور مجزا در یک محیط خلاء قرار دارد، می چرخاند. بمب همچنین منشاء قدرتی مانند خازن است که جریان ذخیره شده ای دارد که به سیم پیچ وصل است.
مراحل عمل این بمب به صورت زیر است:
1) یک کلید، خازن را به سیم پیچ متصل می کند. جریان الکتریکی در سیم پیچ جریان می یابد و میدان مغناطیسی قوی داخل سیم پیچ تولید می شود.
2) یک سیستم آتش زنی حساس به تغییر میدان مغناطیسی، مواد محترقه داخل سیلندر را منفجر می کند. این انفجار مثل یک موج از جلو سیلندر به طرف عقب حرکت می کند.
3) در حین انفجار، سیلندر منبسط شده به سیم پیچ برخورد می کند و نوعی اتصال کوتاه پدید می آید. در این حالت، سیم پیچ از منبع انرژی خود (خازن) جدا می شود.
4) جابجایی اتصال کوتاه به طرف عقب، میدان مغناطیسی داخل سیلندر را فشرده تر می سازد تا اینکه در انتهای سیم پیچ با آزاد شدن میدان مغناطیسی فشرده شده، انفجار الکترومغناطیسی شَدیدی رخ می دهد و به اصطلاح بمب می ترکد.
البته نظامیان رده بالای ارتش آمریکا با این بهانه که بمب های الکترومغناطیسی مرگ آور نیستند، تاکنون از شرح نحوه کار بمب های ساخت خود صرف نظر کرده اند، ولی باید متوجه بود که این اسلحه ها به صورت جدی مخرب هستند. یک حمله با بمب الکترومغناطیسی می تواند زندگی را در ساختمان ها فلج و نابود کند. این پالس می تواند تمام سیستم های الکتریکی از جمله تجهیزات بیمارستانی را از کار بیندازد و حتی باعث انفجار تجهیزات الکترونیکی و مرگ افراد شود.
البته در صحنه جنگ این بمب ها می توانند بدون کشتن یا حتی زخمی کردن نیروهای دشمن، تحرکات نظامی آنها را متوقف سازند. یک انفجار اتمی در منهدم کردن زاغه های مهمات می تواند موثر باشد، ولی باعث خرابی مناطق اطراف و خانه های مسکونی نیز می شود، اما یک پالس الکترومغناطیسی می تواند از زمین بگذرد، چراغ ها و سیستم های تهویه، وسائل ارتباطاتی از جمله بی سیم های نظامی و حتی درهای الکترونیکی و در حقیقت همه تجهیزات نظامی دشمن را از کار باز دارد. البته یک حمله گسترده تر الکترومغناطیسی در هر کشوری می تواند توانایی سازماندهی نیروهای آن کشور را به خطر بیندازد و ارتش آن کشور را تضعیف کند. مهم ترین تاثیر جانبی انفجار یک بمب الکترومغناطیسی عامل روانی آن است که در یک کشور پیشرفته و در مدت زمان اندک می تواند زندگی مدرن را به وقفه آزاردهنده ای تبدیل کند. در این صورت همه ساکنین آن کشور زنده می مانند، ولی آنها خودشان را در یک دنیای کاملاً متفاوت پیدا می کنند. دنیایی بدون برق و الکتریسیته!
به نظر می رسد که ایالات متحده آمریکا چنین اسلحه هایی را در زرادخانه های خود دارد، ولی اینکه چه مدلی از آنها را در اختیار دارد، معلوم نیست. بیشتر تحقیقات با مشکل قدرت زیاد امواج روبرو هستند. البته با توجه به گزارش خبرنگاران رسانه ها، احتمال می رود چنین بمب هایی در جنگ عراق استفاده شده باشند. در حقیقت بیشتر بمب های الکترومغناطیسی، بمب واقعی نیستند. آنها بیشتر شبیه اجاق های مایکروویو هستند که پرتوهای متمرکزی از انرژی آزاد می کنند.
منابع
مقاله علمی و آموزشی «بمب الکترومغناطیسی چگونه کار می کند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله وب سایت HowStuffWorks ترجمه شده توسط بهنام زاده به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.
