Исследования электромагнитного импульса (ЭМИ) воздушного ядерного взрыва (ВЯВ) интенсивно проводились применительно к гражданским объектам и энергетическим установкам в 1960-х годах в США и в нашей стране. Эти воздействия существенно превышают по напряженности и энергетике ранее принятые стандарты ЭМИ. В последнее время был разработан стандарт МЭК 61000, который обобщил разнохарактерные воздействия и ввел нормативы и средства, обеспечивающие повышение надежности оборудования, в том числе с учетом ВЯВ.
Цель статьи состоит в анализе показателей ЭМИ в части напряженности и энергетики при воздействии ВЯВ, а также учета других ЭМИ природного и техногенного происхождения.
Высотный ядерный взрыв (ВЯВ) немедленно создает поток гамма-лучей в атмосфере Земли благодаря ядерной реакции внутри устройства. Фотоны ядерной реакции, в свою очередь, производят высокоэнергетические свободные электроны путем комптоновского рассеяния на высоте взрыва примерно равной от 20 до 40 км. Затем эти электроны попадают в магнитное поле Земли, порождая колеблющийся электрический ток. Этот ток в целом асимметричен и порождает быстро возрастающее излучаемое электромагнитное поле, называемое электромагнитным импульсом (ЭМИ) (в англоязычной терминологии EMP или НЕМР). Поскольку электроны захватываются по существу одновременно, очень большой электромагнитный источник излучает когерентно, усиливая излучение.
Импульс может легко охватывать области размером с континент, и это излучение может воздействовать на системы на суше, на море и в воздухе. Крупное устройство, взорванное на высоте 400–500 км над Канзасом (США), повлияло бы на всю континентальную часть США. Сигнал от такого события распространяется на визуальный горизонт, видимый из точки взрыва.
Эффективность ЭМИ ВЯВ (далее — ЭМИ) определяется факторами:
• высотой детонации;
• выходом энергии;
• выходом гамма-излучения;
• взаимодействием с магнитным полем Земли;
• электромагнитным экранированием.