Mikrofalowa broń elektromagnetyczna

Powszechne i stale rosnące stosowanie systemów elektronicznych w nowoczesnych systemach uzbrojenia sprawia, że od kilkunastu lat wszystkie liczące się siły zbrojne świata wdrażają bądź pracują nad stosownymi środkami przeciwdziałania – mikrofalową bronią elektromagnetyczną, która niszczy lub zakłóca pracę wszystkich elementów elektronicznych wbudowanych w każdy sprzęt wojskowy. Nie można się przed jej oddziaływaniem obronić, a skutki można próbować redukować mając odpowiednie zabezpieczenia wbudowane we własny sprzęt.

Artykuł przedstawia różnorodny sprzęt wojskowy odporny na oddziaływanie tytułowej broni i środki techniczne do dokonywania ataków elektromagnetycznych. Przedstawiono tu także sposoby zabezpieczania sprzętu na takie ataki. W Polsce konstruuje się wiele typów nowego sprzętu wojskowego, ale niestety nie wbudowuje się do niego nawet podstawowych zabezpieczeń przed oddziaływaniem broni elektromagnetycznej, a przecież ten sprzęt będzie stosowany przez co najmniej kilkanaście, jeśli nie kilkadziesiąt lat i jeśli weźmie udział w jakimkolwiek współczesnym konflikcie zbrojnym, na pewno będzie narażony na ataki coraz nowocześniejszą bronią elektromagnetyczną. Dotyczy to także misji ekspedycyjnych i konfliktów asymetrycznych, ponieważ broń taka może mieć bardzo prostą konstrukcję, de facto powstawać w tzw. domowych warunkach, a jej użycie odnotowano już w konfliktach na Bliskim Wschodzie.

Mikrofalowa broń elektromagnetyczna

Directed Energy Weapon (DEW) i Radio Frequency Directed Energy Weapon (RF-DEW)

Mikrofalowa broń elektromagnetyczna jest realnym zagrożeniem nie tylko na polu walki. Powszechnie wiadomo, że systemy uzbrojenia i pojazdy wojskowe są wyposażane w coraz bardziej wyrafinowane systemy elektroniczne, dające użytkownikom nowe możliwości. W związku z tym, pomyślny atak zakłócający ich poprawną pracę zazwyczaj pozwala skutecznie je wyeliminować. Obecnie stosowanie środków walki radioelektronicznej (WRE, ang. EW – Electronic Warfare) jest powszechne. Nie powinno zatem dziwić, że większość rozwiniętych militarnie państw opracowuje własne metody i technologię zabezpieczania się przed atakiem elektromagnetycznym.

Natomiast broń „energii skierowanej” (DEW – Directed Energy Weapon) to broń elektromagnetyczna, laserowa, akustyczna, oparta na strumieniu cząsteczek. W artykule będziemy zajmować się, z małymi wyjątkami, tylko bronią elektromagnetyczną z energią skierowaną (RF-DEW – Radio Frequency Directed Energy Weapon), która oddziałuje na cele poprzez wytwarzanie niszczących napięć i prądów oraz skumulowanych miejscowo efektów cieplnych spowodowanym oddziaływaniem różnego rodzaju skoncentrowanej wiązki fal elektromagnetycznych o dużej wartości szczytowej mocy i energii setki–tysiące razy większszej niż broń EW, w ciągu bardzo krótkich – mikro- do milisekundowych – odcinków czasu (rys. poniżej).
Zadaniem RF-DEW jest zniszczenie celu lub trwałe zakłócenie działania uzbrojenia albo jego elementów, zawierających podzespoły i urządzenia elektroniczne (systemy C4ISR, radiostacje, pociski i ich wyrzutnie, różnego rodzaju czujniki i systemy optoelektroniczne itp.), bez konieczności jego dokładnego rozpoznania. Po ustaniu oddziaływania RF-DEW zaatakowany sprzęt trwale nie nadaje się do użytku.

W dziedzinie broni elektromagnetycznej spotyka się wiele pojęć i określeń. Podstawowym rozróżnieniem jest rozdzielenie pojęć systemów (broni) WRE/EW i broni elektromagnetycznej. Broń EW ma za zadanie zakłócanie działania (jamming) innych urządzeń elektronicznych i działa zwykle z małą mocą, ok. 1 kW, stosując bardzo skomplikowane algorytmy oddziaływania falami radiowymi. Jej działanie ma na celu uniemożliwienie przeciwnikowi wykorzystania jego urządzeń elektronicznych, przy równoczesnym zabezpieczeniu możliwości działania własnego sprzętu. Systemy EW są bardzo złożone i drogie ze względu na: różnorodność celów, konieczność dokładnego rozpoznania algorytmów ich działania przed atakiem i możliwych sposobów ich zakłócania. Stosowanie tzw. kamuflażu elektronicznego niewiele pomaga w przypadku systemów rozpoznania radioelektronicznego. Są one bowiem w stanie określić na podstawie emisji elektromagnetycznej dokładne położenie poszczególnych pododdziałów, jak również zidentyfikować ich rodzaj (np. poprzez rozpoznanie i zliczenie znajdujących się na danym obszarze źródeł promieniowania) i realizowane zadanie (oceniając np. zmiany w położeniu poszczególnych źródeł promieniowania). Od dawna w działaniach bojowych określonych jako WRE wyróżnia się nie tylko „wsparcie radioelektroniczne” (Electronic Warfare Support, czyli pasywne rozpoznanie promieniowania elektromagnetycznego do zdobycia informacji o przeciwniku) i „atak radioelektroniczny” (Electronic Attack – aktywne lub pasywne wykorzystanie niskomocowego promieniowania elektromagnetycznego w celu uniemożliwienia użycia tego rodzaju promieniowania przez przeciwnika), ale również „obronę radioelektroniczną” (Electronic Protection). Obrona to ogólnie wszystkie działania, które ograniczają przeciwnikowi możliwość realizowania zadań radioelektronicznego wsparcia i ataku. Zwykle strony przeciwne stosują rozbudowane metody ochrony przed wykryciem i śledzeniem (ECM – Electronic Countermeasure) lub też przeciwdziałanie przed ECM przeciwnika (ECCM – Electronic Counter-Countermeasure).

Trzy główne trendy w stale rozwijającej się wojskowej branży sprzętu elektronicznego spowodowały światowy wzrost zainteresowania wykorzystaniem na polu walki broni RF-DEW. Po pierwsze, postępy w budowie stałoprądowych źródeł zasilania mocy i ogniw o dużej wydajności energetycznej oraz w budowaniu generatorów wytwarzających bardzo silne promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie mikrofalowym. Drugim czynnikiem jest coraz większa podatność na narażenie elektromagnetyczne nowych urządzeń elektronicznych i ich podzespołów stosowanych w sprzęcie wojskowym. Spowodowane jest to m.in. coraz mniejszymi rozmiarami tranzystorów, zwłaszcza typu MOSFET (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor), bardzo dużą gęstością upakowania półprzewodników w układach scalonych (prawo Moore'a) oraz obniżaniem pobieranej mocy i napięć zasilania tranzystorów w mikroprocesorach (obecnie ok. 1 V), częstotliwościami ich pracy rzędu GHz oraz coraz szerzej wykorzystywaną łącznością bezprzewodową. Trzecim czynnikiem jest coraz większe uzależnienie stopnia zaawansowania nowo powstającego uzbrojenia od implementowanych w nich urządzeń elektronicznych. Stąd RF-DEW może skutecznie zniszczyć lub zakłócić nowe typy uzbrojenia. Z drugiej strony, broń tego typu musi być integrowana i przemieszczana na platformach odpornych na jej niszczące oddziaływanie.