Александр Прищепенко Проблема блокирования угрозы электромагнитного терроризма весьма актуальна для развитых стран. Эта разновидность терроризма, к счастью, пока не реализована, но очевидно, что выведение из строя банковских электронных сетей, системы управления воздушным движением или правительственных систем связи вполне может серьезно угрожать стабильности государства. То, что электромагнитное излучение само по себе не приведет к человеческим жертвам, вполне может и усугубить ситуацию: соответствующие пропагандистские усилия террористов, которые в данном случае постараются скрыть факт атаки, будут направлены на демонстрацию связи между наступившими тяжелыми последствиями и мнимой нераспорядительностью властей.
ИСТОЧНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ
Выведение из строя электронных устройств (любых, в том числе и вообще не предназначенных для приема электромагнитной энергии) возможно при воздействии мощного потока радиочастотного электромагнитного излучения (РЧЭМИ). Такое излучение наводит в электронных цепях токи и напряжения, которые могут вызвать деградацию, пробой, расплавление важнейших полупроводниковых элементов и привести к функциональному отказу устройства, в том числе и того, которое в момент облучения было обесточено.
Ясно, что основным элементом, необходимым для электромагнитной террористической атаки, является источник РЧЭМИ с высоким (гигаваттным) уровнем мощности излучения.
В источниках РЧЭМИ на основе вакуумных электронных трубок РЧЭМИ генерируется при ускоренном (криволинейном) движении электронов в вакууме. Необходимая для обеспечения гигаваттной мощности плотность электронного потока достигается лишь при применении явления взрывной эмиссии, а значит - требует высоких (до единиц мегавольт) рабочих напряжений. Такие источники:
- имеют габаритные объемы порядка кубометров, поэтому вероятно их скрытое размещение, например, на таких носителях, как автомашины;
- генерируют РЧЭМИ в основном в пределах остронаправленного пучка;
- генерируют РЧЭМИ в сравнительно узком частотном диапазоне (разброс частот - в пределах нескольких процентов от центрального значения);
- допускают многократное формирование импульсного потока РЧЭМИ.
Террористическая атака с применением направленных источников не может быть обнаружена органолептически и в случае неудачи первой атаки повторная весьма вероятна.
В источниках - прямых преобразователях энергии в качестве первичной используется химическая энергия взрывчатого вещества, которая в процессе срабатывания конвертируется в энергию токового импульса, подаваемого на элемент конструкции, выполняющий функции антенны. Источники прямого преобразования:
- имеют весьма малые габаритные объемы (иногда - менее литра);
- генерируют поток РЧЭМИ, практически равномерно (изотропно) распределенный в пространстве;
- генерируют РЧЭМИ, характеризующееся непрерывным спектром сверхширокого (несколько декад) частотного диапазона;
- в пределах времени, определяемого существованием разрушаемой взрывом конструкции (микросекунды), генерируют либо одиночный импульс РЧЭМИ, либо короткую последовательность;
- помимо РЧЭМИ, формируют при срабатывании и другие поражающие факторы (ударную волну, осколки), что делает явной уже первую попытку их применения.
Устройства прямого преобразования вследствие небольших габаритов могут быть доставлены непосредственно к объекту поражения, например - как боеприпасы.
Известно, что под действием мощного РЧЭМИ в воздухе может возникать разряд. При этом образовавшаяся проводящая плазма экранирует источник, и энергия РЧЭМИ бесполезно расходуется на нагрев плазмоида. Это явление накладывает ограничения на возможности РЧЭМИ как поражающего фактора: квадрат отношения расстояния, в пределах которого можно ожидать желаемого эффекта воздействия РЧЭМИ на цель к размеру источника (для направленного источника это - длина, для изотропного - радиус), не может превысить отношения плотности потока мощности РЧЭМИ: пробивной для воздуха к соответствующей достижению желаемого эффекта в цели.
Приведенная выше оценка - верхний предел, соответствующий максимально форсированному источнику, который генерирует РЧЭМИ с плотностью мощности на своей поверхности, близкой к пробивной. Эта оценка не зависит от типа и технических усовершенствований источника и позволяет по данным о его размерах судить о дистанции, на которой он может представлять опасность для охраняемого объекта.
ЭФФЕКТЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЧЭМИ
Эффекты, имеющие место при облучении цели, определяются физическими свойствами РЧЭМИ.
1. Глубина проникновения РЧЭМИ в вещество зависит от проводимости этого вещества и частоты РЧЭМИ. Чем выше последние две величины, тем меньше глубина проникновения. Так, для меди глубина проникновения даже длинноволнового (сотни метров) РЧЭМИ не превышает десятка микрон. Однако, проникая в проводящее вещество, РЧЭМИ индуцирует в нем токи. В свою очередь, эти токи приводят к локальным падениям напряжения и могут явиться причиной довольно мощных наводок даже в идеально (без щелей и отверстий) экранированных электронных схемах - за счет емкостных связей их элементов с корпусом.
2. Все же обычно экранирование не бывает идеальным: не удается избежать щелей, различного рода кабельных вводов и пр. Это может привести к трудно предсказуемым результатам вследствие дифракционных и интерференционных явлений при облучении.
3. Эффективность преобразования энергии РЧЭМИ в энергию индуцируемых токовых импульсов зависит от комбинации многих факторов:
- частоты воздействующего РЧЭМИ;
- собственной рабочей частоты цели;
- пространственного взаиморасположения цели и источника РЧЭМИ;
- схемных решений и элементной базы цели.
Для любой цели существуют направления преимущественного воздействия (так называемые лепестки приема). Если рабочая частота цели и частота воздействующего РЧЭМИ совпадают, то максимально эффективное воздействие может быть реализовано в пределах главного лепестка диаграммы приема цели. Однако чем более разнятся эти частоты, тем более заметно вырождение диаграммы: число максимумов растет, но их отличия от минимумов уменьшаются. Для сверхширокополосного РЧЭМИ, генерация которого типична для источников прямого преобразования, диаграмма приема близка к изотропной.
4. В соответствии с теоремой взаимности, известной из электродинамики, если какое-либо устройство излучает электромагнитную энергию (а следует отметить, что любые электронные устройства, даже и не предназначенные для этого, излучают), то направления наибольшей интенсивности излучения совпадают с направлениями наиболее эффективного приема РЧЭМИ данной частоты. Можно поэтому предположить, что применению электромагнитного оружия будет предшествовать разведка - выявление наиболее уязвимых направлений при обходе и регистрации излучений объекта, выбранного в качестве цели теракта.
Любое электронное устройство на полупроводниковой элементной базе может быть выведено из строя, если только плотность потока мощности воздействующего РЧЭМИ достаточно высока. Необходимо подчеркнуть, что эффекты воздействия РЧЭМИ обычно многообразны и трудно предсказуемы. Пока неизвестны модели, адекватно описывающие реакцию сколь-нибудь сложного электронного устройства на облучение мощным РЧЭМИ, особенно - сверхширокополосным. Небольшие изменения, например во взаиморасположении источника и цели, могут приводить к проявлению эффектов воздействия в различных электронных цепях цели вследствие реализации приема РЧЭМИ по различным лепесткам. Может также наблюдаться кумуляция эффектов и/или самопроизвольное восстановление некоторых схем спустя время, длительность которого изменяется от нескольких миллисекунд до часов и даже дней (так называемый эффект "временного ослепления"). Даже подтвержденная стойкость того или иного изделия, например к электромагнитному импульсу ядерного взрыва, не является гарантией его стойкости по отношению к РЧЭМИ иного частотного диапазона. Сложный характер поражений может обусловить и психологические проблемы.
ЗАЩИТНЫЕ МЕРЫ
Тем не менее риск террористической атаки с применением электромагнитного оружия и ущерб от нее могут быть понижены. Уже отмечалось, что террористической атаке, вероятно, будет предшествовать электронная разведка объекта: преступники будут обходить банк, аэропорт, другой важный объект инфраструктуры, пытаясь обнаружить направления его наибольшей уязвимости. Конечно, приемники РЧЭМИ будут при этом замаскированы (например - в детской коляске), но службы охраны должны быть ориентированы на обнаружение необычной электронной аппаратуры.
Очевидно, целесообразно искажать распределение диаграмм важных объектов, устанавливая в некоторых местах простейшие маломощные излучатели.
Чем больше зеленых насаждений будет окружать важный объект инфраструктуры, тем лучше: листва и хвоя хорошо поглощают и рассеивают РЧЭМИ.
Все важнейшие объекты должны быть снабжены простейшими датчиками, сигнализирующими об облучении мощным РЧЭМИ. Возможно, эта мера и не убережет объект от первой атаки, но сигнал тревоги позволит задержать террористов и избежать повторной атаки.
И наконец - наиболее сложно выполнимая рекомендация. Наряду с применяемыми в настоящее время экранированием и схемотехническими мерами защиты представляется целесообразным распространить защитные мероприятия на элементную базу. Используемые в наиболее ответственных узлах микросхемы должны производиться с интегрированными в их структуру специально разработанными элементами, функцией которых является блокирование перегрузок по току и напряжению.
Не подлежит сомнению, что меры по обучению персонала и оснащению наиболее важных объектов инфраструктуры для противодействия террористическим атакам с применением электромагнитного оружия должны носить упреждающий характер. Только в этом случае представляется возможным снизить риск или минимизировать возможный ущерб от нападения.
