Un pulso electromagnético nuclear ( EMP nuclear o NEMP ) es una explosión de radiación electromagnética creada por una explosión nuclear . Los campos eléctricos y magnéticos que varían rápidamente resultantes pueden acoplarse con sistemas eléctricos y electrónicos para producir sobretensiones dañinas de corriente y voltaje . Las características específicas de un evento EMP nuclear particular varían según una serie de factores, el más importante de los cuales es la altitud de la detonación.
El término "pulso electromagnético" generalmente excluye los rangos ópticos (infrarrojos, visibles, ultravioleta) e ionizantes (como los rayos X y la radiación gamma). En terminología militar, una ojiva nuclear detonada a decenas o cientos de kilómetros sobre la superficie de la Tierra se conoce como dispositivo de pulso electromagnético a gran altitud (HEMP). Los efectos de un dispositivo HEMP dependen de factores que incluyen la altitud de la detonación, el rendimiento energético , la salida de rayos gamma , las interacciones con el campo magnético de la Tierra y el blindaje electromagnético de los objetivos.
El hecho de que una explosión nuclear produce un pulso electromagnético se sabía desde los primeros días de las pruebas de armas nucleares. La magnitud del EMP y la importancia de sus efectos no se dieron cuenta de inmediato. [1]
Durante la primera prueba nuclear de Estados Unidos el 16 de julio de 1945, los equipos electrónicos estaban protegidos porque Enrico Fermi esperaba el pulso electromagnético. La historia técnica oficial de esa primera prueba nuclear dice: "Todas las líneas de señal estaban completamente blindadas, en muchos casos doblemente blindadas. A pesar de esto, muchos registros se perdieron debido a captaciones espurias en el momento de la explosión que paralizó el equipo de grabación". [2] : 53 Durante las pruebas nucleares británicas en 1952-53, las fallas de instrumentación se atribuyeron a " radioflash ", que era el término que usaban para EMP. [3] [4]
La primera observación abiertamente reportada de los aspectos únicos del EMP nuclear a gran altitud ocurrió durante la prueba nuclear Yucca de la serie Hardtack I , lanzada con un globo de helio , el 28 de abril de 1958. En esa prueba, las mediciones del campo eléctrico del arma de 1,7 kilotones excedieron el rango al que se ajustaron los instrumentos de prueba y se estimó en aproximadamente cinco veces los límites a los que se ajustaron los osciloscopios. El EMP de Yucca fue inicialmente positivo, mientras que las ráfagas a baja altitud fueron pulsos negativos. Además, la polarización de la señal EMP de Yucca era horizontal, mientras que la EMP nuclear de baja altitud estaba polarizada verticalmente. A pesar de estas muchas diferencias, los resultados únicos del EMP fueron descartados como una posible anomalía en la propagación de ondas . [5]
Las pruebas nucleares a gran altitud de 1962, como se analiza más adelante, confirmaron los resultados únicos de la prueba a gran altitud de Yucca y aumentaron la conciencia sobre los PEM nucleares a gran altitud más allá del grupo original de científicos de defensa. La comunidad científica en general tomó conciencia de la importancia del problema EMP después de que William J. Broad publicara en 1981 una serie de tres artículos sobre EMP nuclear en Science . [1] [6] [7]
En julio de 1962, Estados Unidos llevó a cabo la prueba Starfish Prime , haciendo explotar una bomba de 1,44 Mt (6,0 PJ ) a 400 kilómetros (250 millas; 1.300.000 pies) sobre el Océano Pacífico medio. Esto demostró que los efectos de una explosión nuclear a gran altitud eran mucho mayores de lo que se había calculado previamente. Starfish Prime dio a conocer al público esos efectos al causar daños eléctricos en Hawái , a unos 1.445 kilómetros (898 millas) del punto de detonación, desactivando aproximadamente 300 farolas, activando numerosas alarmas antirrobo y dañando un enlace de microondas. [8]
Starfish Prime fue el primer éxito de la serie de pruebas nucleares a gran altitud de Estados Unidos en 1962 conocida como Operación Fishbowl . Las pruebas posteriores recopilaron más datos sobre el fenómeno EMP a gran altitud.
Las pruebas nucleares a gran altitud Bluegill Triple Prime y Kingfish de octubre y noviembre de 1962 en la Operación Fishbowl proporcionaron datos lo suficientemente claros como para permitir a los físicos identificar con precisión los mecanismos físicos detrás de los pulsos electromagnéticos. [9]
El daño EMP de la prueba Starfish Prime se reparó rápidamente debido, en parte, al hecho de que el EMP sobre Hawái era relativamente débil en comparación con lo que podría producirse con un pulso más intenso, y en parte debido a la relativa rugosidad (en comparación con hoy) [10] de la infraestructura eléctrica y electrónica de Hawái en 1962. [11]
La magnitud relativamente pequeña del EMP Starfish Prime en Hawái (alrededor de 5,6 kilovoltios/metro) y la cantidad relativamente pequeña de daños (por ejemplo, sólo entre el 1% y el 3% de las farolas apagadas) [12] llevaron a algunos científicos a creer, en la primeros días de la investigación EMP, que el problema podría no ser significativo. Cálculos posteriores [11] mostraron que si la ojiva Starfish Prime hubiera sido detonada sobre el norte continental de los Estados Unidos, la magnitud del EMP habría sido mucho mayor (22 a 30 kV/m) debido a la mayor fuerza del campo magnético de la Tierra. sobre Estados Unidos, así como su diferente orientación en latitudes altas. Estos cálculos, combinados con la creciente dependencia de la microelectrónica sensible a EMP, aumentaron la conciencia de que EMP podría ser un problema importante. [13]
En 1962, la Unión Soviética realizó tres pruebas nucleares productoras de EMP en el espacio sobre Kazajstán, la última de las " pruebas nucleares soviéticas del Proyecto K ". [14] Aunque estas armas eran mucho más pequeñas (300 kilotones ) que la prueba Starfish Prime, se encontraban sobre una gran masa de tierra poblada y en un lugar donde el campo magnético de la Tierra era mayor. Según se informa, el daño causado por el EMP resultante fue mucho mayor que en Starfish Prime. El pulso E3 similar a una tormenta geomagnética de la Prueba 184 provocó un aumento de corriente en una larga línea eléctrica subterránea que provocó un incendio en la central eléctrica de la ciudad de Karaganda . [ cita necesaria ]
Tras la disolución de la Unión Soviética , el nivel de estos daños se comunicó informalmente a los científicos estadounidenses. [15] Durante algunos años, científicos estadounidenses y rusos colaboraron en el fenómeno HEMP. Se obtuvo financiación para permitir a los científicos rusos informar sobre algunos de los resultados del EMP soviético en revistas científicas internacionales. [16] Como resultado, existe documentación formal de algunos de los daños EMP en Kazajstán, aunque todavía es escasa en la literatura científica abierta . [17] [18]
Para una de las pruebas del Proyecto K, los científicos soviéticos instrumentaron una sección de línea telefónica de 570 kilómetros (350 millas) en el área que esperaban que fuera afectada por el pulso. La línea telefónica monitoreada se dividió en sublíneas de 40 a 80 kilómetros (25 a 50 millas) de longitud, separadas por repetidores . Cada sublínea estaba protegida por fusibles y protectores de sobretensión rellenos de gas . El EMP de la prueba nuclear (K-3) del 22 de octubre (también conocida como Prueba 184) quemó todos los fusibles y destruyó todos los protectores de sobretensión en todas las sublíneas. [17] Los informes publicados, incluido un artículo del IEEE de 1998, [17] han declarado que hubo problemas importantes con los aisladores cerámicos en las líneas eléctricas aéreas durante las pruebas. Un informe técnico de 2010 escrito para el Laboratorio Nacional de Oak Ridge declaró que "los aisladores de las líneas eléctricas resultaron dañados, lo que provocó un cortocircuito en la línea y algunas líneas se separaron de los postes y cayeron al suelo". [19]
El EMP nuclear es un complejo de múltiples pulsos, generalmente descrito en términos de tres componentes, según lo define la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). [20]
Los tres componentes del EMP nuclear, según los define la IEC, se denominan "E1", "E2" y "E3". [20] [21]
Las tres categorías de EMP de gran altitud se dividen según la duración y la aparición de cada pulso. E1 es el EMP de gran altitud más rápido o "temprano". Tradicionalmente, el término "EMP" a menudo se refiere específicamente a este componente E1 del pulso electromagnético a gran altitud. [22]
Los pulsos E2 y E3 a menudo se subdividen en divisiones adicionales según la causalidad. E2 es un EMP de "tiempo intermedio" de intensidad mucho más baja, que se divide a su vez en E2A (EMP gamma disperso) y E2B (EMP gamma de neutrones). [22]
E3 es un pulso de "tiempo tardío" de muy larga duración, que tiene tiempos de subida y bajada extremadamente lentos en comparación con los otros componentes de EMP. [22] E3 se divide a su vez en E3A (onda explosiva) y E3B (alzamiento). [22] E3 también se llama EMP magnetohidrodinámico . [22]
El pulso E1 es un componente muy rápido del EMP nuclear. E1 es un campo electromagnético breve pero intenso que induce altos voltajes en los conductores eléctricos. E1 causa la mayor parte de sus daños al exceder los voltajes de ruptura eléctrica. E1 puede destruir computadoras y equipos de comunicaciones y cambia demasiado rápido (nanosegundos) para que los protectores contra sobretensiones comunes brinden una protección efectiva. Los protectores contra sobretensiones de acción rápida (como los que usan diodos TVS ) bloquearán el pulso E1.
E1 se produce cuando la radiación gamma de la detonación nuclear ioniza (despoja de electrones) a los átomos de la atmósfera superior. Esto se conoce como efecto Compton y la corriente resultante se llama "corriente Compton". Los electrones viajan generalmente en dirección descendente a velocidades relativistas (más del 90 por ciento de la velocidad de la luz). En ausencia de un campo magnético, esto produciría un gran pulso radial de corriente eléctrica que se propagaría hacia afuera desde la ubicación de la explosión confinada a la región de origen (la región sobre la cual se atenúan los fotones gamma). El campo magnético de la Tierra ejerce una fuerza sobre el flujo de electrones en ángulo recto tanto con el campo como con el vector original de las partículas, lo que desvía los electrones y conduce a la radiación sincrotrón . Debido a que el pulso gamma que viaja hacia afuera se propaga a la velocidad de la luz, la radiación sincrotrón de los electrones Compton se suma de manera coherente , lo que genera una señal electromagnética radiada. Esta interacción produce un pulso grande y breve. [24]
Varios físicos trabajaron en el problema de identificar el mecanismo del pulso HEMP E1. El mecanismo fue finalmente identificado por Conrad Longmire del Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1963. [9]
Longmire da valores numéricos para un caso típico de pulso E1 producido por un arma nuclear de segunda generación como las de la Operación Fishbowl . Los típicos rayos gamma emitidos por el arma tienen una energía de aproximadamente 2 MeV ( megaelectrónvoltios ). Los rayos gamma transfieren aproximadamente la mitad de su energía a los electrones libres expulsados, dando una energía de aproximadamente 1 MeV. [24]
En el vacío y sin campo magnético, los electrones viajarían con una densidad de corriente de decenas de amperios por metro cuadrado. [24] Debido a la inclinación hacia abajo del campo magnético de la Tierra en latitudes altas , el área de máxima intensidad del campo es una región en forma de U hacia el lado ecuatorial de la detonación. Como se muestra en el diagrama, para las detonaciones nucleares en el hemisferio norte , esta región en forma de U está al sur del punto de detonación. Cerca del ecuador , donde el campo magnético de la Tierra es casi horizontal, la intensidad del campo E1 es casi simétrica alrededor del lugar de la explosión. [ cita necesaria ]
En intensidades de campo geomagnético típicas de latitudes medias, estos electrones iniciales giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético con un radio típico de unos 85 metros (280 pies). Estos electrones iniciales son detenidos por colisiones con moléculas de aire a una distancia promedio de unos 170 metros (560 pies). Esto significa que la mayoría de los electrones son detenidos por colisiones con moléculas de aire antes de completar una espiral completa alrededor de las líneas de campo. [24]
Esta interacción de los electrones cargados negativamente con el campo magnético irradia un pulso de energía electromagnética. El pulso normalmente alcanza su valor máximo en unos cinco nanosegundos. Su magnitud normalmente desciende a la mitad en 200 nanosegundos. (Según la definición de IEC, este pulso E1 termina 1000 nanosegundos después de comenzar). Este proceso ocurre simultáneamente en aproximadamente 10 25 electrones. [24] La acción simultánea de los electrones hace que el pulso resultante de cada electrón se irradie de manera coherente, sumando para producir un único pulso irradiado de gran amplitud y corta duración. [25]
Las colisiones secundarias hacen que los electrones posteriores pierdan energía antes de alcanzar el nivel del suelo. Los electrones generados por estas colisiones posteriores tienen tan poca energía que no contribuyen significativamente al pulso E1. [24]
Estos rayos gamma de 2 MeV suelen producir un pulso E1 cerca del nivel del suelo en latitudes moderadamente altas que alcanza un máximo de aproximadamente 50.000 voltios por metro. El proceso de ionización en la estratosfera media hace que esta región se convierta en un conductor eléctrico, un proceso que bloquea la producción de más señales electromagnéticas y hace que la intensidad del campo se sature a unos 50.000 voltios por metro. La fuerza del pulso E1 depende del número y la intensidad de los rayos gamma y de la rapidez del estallido de rayos gamma. La fuerza también depende en cierta medida de la altitud. [ cita necesaria ]
Hay informes de armas nucleares "super-EMP" que pueden superar el límite de 50.000 voltios por metro mediante mecanismos no especificados. La realidad y los posibles detalles de construcción de estas armas están clasificados y, por lo tanto, no están confirmados en la literatura científica abierta [26] : 3
La componente E2 es generada por rayos gamma dispersos y gammas inelásticas producidas por neutrones . Este componente E2 es un pulso de "tiempo intermedio" que, según la definición de IEC, dura aproximadamente de un microsegundo a un segundo después de la explosión. El E2 tiene muchas similitudes con el rayo , aunque el E2 inducido por un rayo puede ser considerablemente más grande que un E2 nuclear. Debido a las similitudes y al uso generalizado de la tecnología de protección contra rayos, generalmente se considera que el E2 es el más fácil de proteger. [21]
Según la Comisión EMP de Estados Unidos, el principal problema con E2 es que sigue inmediatamente a E1, lo que puede haber dañado los dispositivos que normalmente protegerían contra E2.
El Informe Ejecutivo de la Comisión EMP de 2004 establece: "En general, no sería un problema para los sistemas de infraestructura crítica ya que cuentan con medidas de protección existentes para la defensa contra rayos ocasionales. El riesgo más significativo es sinérgico porque el componente E2 sigue una pequeña fracción de un segundo después del ataque del primer componente, que tiene la capacidad de perjudicar o destruir muchas características de protección y control. Por lo tanto, se puede permitir que la energía asociada con el segundo componente pase y dañe los sistemas". [21] : 6
El componente E3 es diferente de E1 y E2. E3 es un pulso mucho más lento, que dura entre decenas y cientos de segundos. Es causada por la distorsión temporal del campo magnético de la Tierra provocada por la detonación nuclear. El componente E3 tiene similitudes con una tormenta geomagnética . [27] [21] Al igual que una tormenta geomagnética, E3 puede producir corrientes inducidas geomagnéticamente en conductores eléctricos largos, dañando componentes como los transformadores de líneas eléctricas . [28]
Debido a la similitud entre las tormentas geomagnéticas inducidas por el sol y el E3 nuclear, se ha vuelto común referirse a las tormentas geomagnéticas inducidas por el sol como "EMP solar". [29] "Solar EMP" no incluye los componentes E1 o E2. [30]
Los factores que controlan la efectividad del arma incluyen la altitud, el rendimiento , los detalles de construcción, la distancia del objetivo, las características geográficas intermedias y la fuerza local del campo magnético de la Tierra.
Según un manual de Internet publicado por la Federación de Científicos Estadounidenses : [33]
Por lo tanto, para que el equipo se vea afectado, el arma debe estar por encima del horizonte visual . [33]
La altitud indicada anteriormente es mayor que la de la Estación Espacial Internacional y la de muchos satélites de órbita terrestre baja . Las armas de gran tamaño podrían tener un impacto dramático en las operaciones y comunicaciones de los satélites , como ocurrió durante la Operación Fishbowl. Los efectos dañinos sobre los satélites en órbita generalmente se deben a factores distintos al EMP. En la prueba nuclear Starfish Prime , la mayor parte del daño se produjo en los paneles solares de los satélites al atravesar los cinturones de radiación creados por la explosión. [34]
En el caso de las detonaciones en la atmósfera, la situación es más compleja. Dentro del rango de deposición de rayos gamma, las leyes simples ya no se cumplen, ya que el aire se ioniza y existen otros efectos EMP, como un campo eléctrico radial debido a la separación de los electrones Compton de las moléculas de aire, junto con otros fenómenos complejos. Para una explosión en la superficie, la absorción de rayos gamma por el aire limitaría el rango de deposición de rayos gamma a aproximadamente 16 kilómetros (10 millas), mientras que para una explosión en el aire de menor densidad a grandes altitudes, el rango de deposición sería mucho mayor. mayor que. [ cita necesaria ]
Los rendimientos típicos de las armas nucleares utilizadas durante la planificación de la Guerra Fría para ataques EMP estaban en el rango de 1 a 10 Mt (4,2 a 41,8 PJ ). [35] : 39 Esto es aproximadamente entre 50 y 500 veces el tamaño de las bombas de Hiroshima y Nagasaki. Los físicos han testificado en audiencias en el Congreso de los Estados Unidos que las armas con potencias de 10 kt (42 TJ) o menos pueden producir un gran EMP. [36] : 48
El PEM a una distancia fija de una explosión aumenta como máximo como la raíz cuadrada del rendimiento (consulte la ilustración de la derecha). Esto significa que aunque un arma de 10 kt (42 TJ) tiene sólo el 0,7% de la liberación de energía de la prueba Starfish Prime de 1,44 Mt (6,0 PJ), el EMP será al menos un 8% más potente. Dado que el componente E1 del EMP nuclear depende de la rápida producción de rayos gamma, que fue sólo el 0,1% del rendimiento en Starfish Prime pero puede ser el 0,5% del rendimiento en armas de fisión nuclear pura de bajo rendimiento , una bomba de 10 kt (42 TJ) puede ser fácilmente 5 * 8% = 40% más potente que el Starfish Prime de 1,44 Mt (6,0 PJ) en la producción de EMP. [37] [ ¿ fuente poco confiable? ]
La energía total de rayos gamma en una explosión de fisión es el 3,5% del rendimiento, pero en una detonación de 10 kt (42 TJ), el explosivo desencadenante alrededor del núcleo de la bomba absorbe aproximadamente el 85% de los rayos gamma, por lo que la salida es sólo alrededor del 0,5% del rendimiento. En el termonuclear Starfish Prime, el rendimiento de la fisión fue inferior al 100% y la carcasa exterior más gruesa absorbió aproximadamente el 95% de los rayos gamma que procedían del impulsor alrededor de la etapa de fusión. Las armas termonucleares también son menos eficientes para producir EMP porque la primera etapa puede preionizar el aire [37] [ ¿ fuente poco confiable? ] que se vuelve conductivo y, por lo tanto, rápidamente corta las corrientes Compton generadas por la etapa de fusión . Por lo tanto, las armas pequeñas de fisión pura con carcasas delgadas son mucho más eficientes para provocar EMP que la mayoría de las bombas de megatones. [ cita necesaria ]
Sin embargo, este análisis sólo se aplica a los componentes rápidos E1 y E2 del EMP nuclear. El componente E3 del EMP nuclear, similar a una tormenta geomagnética, es más proporcional al rendimiento energético total del arma. [38]
En el EMP nuclear, todos los componentes del pulso electromagnético se generan fuera del arma. [33]
En el caso de las explosiones nucleares a gran altitud , gran parte del EMP se genera lejos de la detonación (donde la radiación gamma de la explosión golpea la atmósfera superior). Este campo eléctrico del EMP es notablemente uniforme en la gran área afectada. [32]
Según el texto de referencia estándar sobre los efectos de las armas nucleares publicado por el Departamento de Defensa de los EE. UU., "El campo eléctrico máximo (y su amplitud) en la superficie de la Tierra debido a una explosión a gran altitud dependerá del rendimiento de la explosión, la altura de la explosión ", la ubicación del observador y la orientación con respecto al campo geomagnético . Sin embargo, como regla general, se puede esperar que la intensidad del campo sea de decenas de kilovoltios por metro en la mayor parte del área que recibe la radiación EMP". [32]
El texto también afirma que, "... en la mayor parte del área afectada por el EMP, la intensidad del campo eléctrico en el suelo excedería los 0,5 E máx . Para rendimientos de menos de unos pocos cientos de kilotones, esto no sería necesariamente cierto porque el La intensidad del campo en la tangente de la Tierra podría ser sustancialmente inferior a 0,5 E máx ." [32]
( E max se refiere a la intensidad máxima del campo eléctrico en el área afectada).
En otras palabras, la intensidad del campo eléctrico en toda el área afectada por el EMP será bastante uniforme para armas con una gran emisión de rayos gamma. Para armas más pequeñas, el campo eléctrico puede caer a un ritmo más rápido a medida que aumenta la distancia. [32]
También conocido como "EMP mejorado", un pulso superelectromagnético es un tipo de guerra relativamente nuevo en el que un arma nuclear está diseñada para crear un pulso electromagnético mucho mayor en comparación con las armas nucleares estándar de destrucción masiva . [39] Estas armas aprovechan el componente de pulso E1 de una detonación que involucra rayos gamma , creando un rendimiento EMP de potencialmente hasta 200.000 voltios por metro. [40] Durante décadas, numerosos países han experimentado con la creación de tales armas, sobre todo China y Rusia .
Según una declaración escrita del ejército chino, el país tiene super-EMP y ha discutido su uso para atacar a Taiwán . Un ataque de este tipo debilitaría los sistemas de información de la nación, permitiendo a China entrar y atacar directamente utilizando soldados. Posteriormente, el ejército taiwanés confirmó la posesión china de super-EMP y su posible destrucción de las redes eléctricas . [41]
Además de Taiwán, China examinó las posibles implicaciones de atacar a Estados Unidos con estas armas. Si bien Estados Unidos también posee armas nucleares, el país no ha experimentado con super-EMP y es hipotéticamente muy vulnerable a cualquier ataque futuro por parte de naciones. Esto se debe a la dependencia del país de las computadoras para controlar gran parte del gobierno y la economía. [40] En el extranjero, los portaaviones estadounidenses estacionados dentro de un alcance razonable de una bomba explosiva podrían verse sujetos a la destrucción completa de los misiles a bordo, así como de los sistemas de telecomunicaciones que les permitirían comunicarse con los buques cercanos y los controladores en tierra. [41]
Desde la Guerra Fría, Rusia ha experimentado con el diseño y los efectos de las bombas EMP. Junto con las ojivas ordinarias equipadas con capacidades Super-EMP, Rusia ha estado desarrollando misiles hipersónicos que, en 2021, serán mucho más difíciles de detectar a tiempo para las defensas estadounidenses en forma de radares y satélites. Este método hace que el acto de disuasión nuclear , que es una estrategia clave para Estados Unidos para prevenir una guerra nuclear , sea casi imposible. [42]
Los planes de un dispositivo capaz de colocar un arma nuclear en el espacio fueron presentados por primera vez por la Unión Soviética en 1962 cuando desarrollaron un sistema, conocido como Sistema de Bombardeo Orbital Fraccionado , para lanzar armas nucleares desde encima de la atmósfera terrestre . [42] En comparación con los super-EMP que apuntan a operaciones terrestres, Rusia ha hecho propuestas para desarrollar satélites provistos de capacidades EMP similares. Esto requeriría detonaciones hasta 100 kilómetros (62 millas) sobre la superficie de la Tierra, con el potencial de alterar los sistemas electrónicos de los satélites estadounidenses suspendidos en órbita alrededor del planeta, muchos de los cuales son vitales para la disuasión y alertar al país de posibles ataques entrantes. misiles. [40]
Un EMP energético puede alterar temporalmente o dañar permanentemente equipos electrónicos al generar alto voltaje y sobretensiones de corriente; Los componentes semiconductores corren especial riesgo. Los efectos del daño pueden variar desde imperceptibles para el ojo hasta dispositivos que literalmente explotan. Los cables, aunque sean cortos, pueden actuar como antenas para transmitir energía de impulsos al equipo. [43]
Los equipos más antiguos basados en tubos (válvulas) de vacío son generalmente mucho menos vulnerables a los EMP nucleares que los equipos de estado sólido , que son mucho más susceptibles a sufrir daños por sobretensiones grandes y breves y sobretensiones de corriente. Los aviones militares soviéticos de la época de la Guerra Fría a menudo tenían aviónica basada en tubos de vacío porque las capacidades de estado sólido eran limitadas y se creía que los equipos de tubos de vacío tenían más probabilidades de sobrevivir. [1]
Otros componentes del circuito de tubos de vacío pueden resultar dañados por EMP. El equipo de tubos de vacío resultó dañado en las pruebas de 1962. [18] La radio bidireccional portátil VHF PRC-77 de estado sólido sobrevivió a extensas pruebas EMP. [44] El PRC-25 anterior, casi idéntico excepto por una etapa de amplificación final de tubo de vacío, fue probado en simuladores EMP, pero no fue certificado para seguir siendo completamente funcional. [ cita necesaria ]
El equipo que está funcionando en el momento de un EMP es más vulnerable. Incluso un pulso de baja energía tiene acceso a la fuente de energía y todas las partes del sistema quedan iluminadas por el pulso. Por ejemplo, se puede crear un arco de alta corriente a través de la fuente de alimentación, quemando algún dispositivo a lo largo de ese camino. Estos efectos son difíciles de predecir y requieren pruebas para evaluar las vulnerabilidades potenciales. [43]
Muchas detonaciones nucleares se han producido mediante bombas aéreas . El avión B-29 que entregó las armas nucleares en Hiroshima y Nagasaki no perdió potencia por daños eléctricos, porque los electrones (expulsados del aire por rayos gamma) se detienen rápidamente en el aire normal en ráfagas por debajo de aproximadamente 10 kilómetros (33.000 pies). por lo que no son desviados significativamente por el campo magnético de la Tierra. [32] : 517
Si los aviones que transportaban las bombas de Hiroshima y Nagasaki hubieran estado dentro de la intensa zona de radiación nuclear cuando las bombas explotaron sobre esas ciudades, entonces habrían sufrido los efectos del EMP de separación de carga (radial). Pero esto sólo ocurre dentro del radio de explosión severa para detonaciones por debajo de aproximadamente 33.000 pies (10 km) de altitud. [ cita necesaria ]
Durante la Operación Fishbowl , se sufrieron interrupciones EMP a bordo de un avión fotográfico KC-135 que volaba a 300 km (190 millas) de las detonaciones de 410 kt (1700 TJ) a 48 y 95 km (157 000 y 312 000 pies) de altitud de explosión. [37] La electrónica vital era menos sofisticada que la actual y el avión pudo aterrizar de forma segura. [ cita necesaria ]
Los aviones modernos dependen en gran medida de la electrónica de estado sólido, que es muy susceptible a las explosiones EMP. Por lo tanto, las autoridades de las aerolíneas están creando requisitos de campos radiados de alta intensidad (HIRF) para los nuevos aviones para ayudar a prevenir la posibilidad de accidentes causados por EMP o interferencias electromagnéticas (EMI). [45] Para hacer esto, todas las partes del avión deben ser conductoras. Este es el escudo principal contra las explosiones EMP siempre que no haya agujeros para que las ondas penetren en el interior del avión. Además, aislar algunas de las computadoras principales dentro del avión agrega una capa adicional de protección contra las explosiones EMP. [ cita necesaria ]
Un EMP probablemente no afectaría a la mayoría de los automóviles, a pesar del uso intensivo de componentes electrónicos de los automóviles modernos, porque los circuitos electrónicos y el cableado de los automóviles probablemente sean demasiado cortos para verse afectados. Además, los marcos metálicos de los automóviles brindan cierta protección. Sin embargo, incluso un pequeño porcentaje de coches averiados debido a un mal funcionamiento electrónico provocaría atascos. [43]
Un EMP tiene un efecto menor en longitudes más cortas de un conductor eléctrico. Otros factores también afectan la vulnerabilidad de la electrónica, por lo que ninguna longitud de corte determina si algún equipo sobrevivirá. Sin embargo, los dispositivos electrónicos pequeños, como relojes de pulsera y teléfonos móviles, probablemente resistirían un EMP. [43]
Aunque la diferencia de potencial eléctrico puede acumularse en los conductores eléctricos después de un EMP, generalmente no fluirá hacia los cuerpos humanos o animales y, por lo tanto, el contacto es seguro. [43]
Los PEM de magnitud y duración suficientes tienen el potencial de afectar al cuerpo humano. Los posibles efectos secundarios incluyen mutaciones celulares, daños al sistema nervioso, quemaduras internas, daño cerebral y problemas temporales con el pensamiento y la memoria. [46] Sin embargo, esto sería en casos extremos, como estar cerca del centro de la explosión y estar expuesto a una gran cantidad de radiación y ondas EMP.
Un estudio encontró que la exposición a 200 a 400 pulsos de EMP causaba fugas en los vasos del cerebro, [47] fugas que se han relacionado con pequeños problemas con el pensamiento y la memoria. Estos efectos podrían durar hasta 12 horas después de la exposición. Debido al largo tiempo de exposición necesario para ver cualquiera de estos efectos, es poco probable que alguien los vea incluso si se expone durante un pequeño período de tiempo. Además, el cuerpo humano verá pocos efectos ya que las señales se transmiten químicamente y no eléctricamente, lo que dificulta que las ondas EMP lo afecten. [ cita necesaria ]
La Comisión EMP de los Estados Unidos fue creada por el Congreso de los Estados Unidos en 2001. La comisión se conoce formalmente como la comisión para evaluar la amenaza a los Estados Unidos por un ataque de pulso electromagnético (EMP). [48]
La Comisión reunió a destacados científicos y tecnólogos para compilar varios informes. En 2008, la Comisión publicó el "Informe sobre infraestructuras nacionales críticas". [38] Este informe describe las probables consecuencias de un EMP nuclear en la infraestructura civil. Aunque este informe abarcó los Estados Unidos, la mayor parte de la información es aplicable a otros países industrializados. El informe de 2008 fue una continuación de un informe más generalizado emitido por la comisión en 2004. [21]
En un testimonio escrito presentado ante el Senado de los Estados Unidos en 2005, un miembro del personal de la Comisión EMP informó:
La Comisión EMP patrocinó una encuesta mundial de literatura científica y militar extranjera para evaluar el conocimiento, y posiblemente las intenciones, de estados extranjeros con respecto a los ataques de pulso electromagnético (EMP). La encuesta encontró que la física del fenómeno EMP y el potencial militar de un ataque EMP son ampliamente comprendidos en la comunidad internacional, como se refleja en escritos y declaraciones oficiales y no oficiales. La encuesta de fuentes abiertas durante la última década encuentra que el conocimiento sobre EMP y los ataques EMP se evidencia al menos en Gran Bretaña, Francia, Alemania, Israel, Egipto, Taiwán, Suecia, Cuba, India, Pakistán, Irak bajo Saddam Hussein, Irán, Corea del Norte. Corea, China y Rusia.
Muchos analistas extranjeros –particularmente en Irán, Corea del Norte, China y Rusia– ven a Estados Unidos como un agresor potencial que estaría dispuesto a utilizar toda su panoplia de armas, incluidas las nucleares, en un primer ataque. Perciben que Estados Unidos tiene planes de contingencia para realizar un ataque EMP nuclear y que está dispuesto a ejecutar esos planes en una amplia gama de circunstancias.
Los científicos militares rusos y chinos describen en escritos de código abierto los principios básicos de las armas nucleares diseñadas específicamente para generar un efecto EMP mejorado, al que denominan armas "Super-EMP". Las armas "Super-EMP", según estos escritos extranjeros de fuente abierta, pueden destruir incluso los sistemas electrónicos militares y civiles estadounidenses mejor protegidos. [26]
La Comisión EMP de Estados Unidos determinó que las protecciones conocidas desde hace mucho tiempo están casi completamente ausentes en la infraestructura civil de los Estados Unidos y que gran parte de los servicios militares estadounidenses estaban menos protegidos contra EMP que durante la Guerra Fría. En declaraciones públicas, la Comisión recomendó hacer que los equipos electrónicos y los componentes eléctricos sean resistentes al EMP y mantener inventarios de repuestos que permitan reparaciones rápidas. [21] [38] [49] La Comisión EMP de los Estados Unidos no miró a otras naciones. [ cita necesaria ]
En 2011, la Junta Científica de Defensa publicó un informe sobre los esfuerzos en curso para defender sistemas militares y civiles críticos contra EMP y otros efectos de armas nucleares. [50]
Los servicios militares de los Estados Unidos desarrollaron, y en algunos casos publicaron, escenarios hipotéticos de ataque EMP. [51]
En 2016, el Laboratorio de Los Álamos inició la fase 0 de un estudio de varios años (hasta la fase 3) para investigar los EMP que prepararon la estrategia a seguir para el resto del estudio. [52]
En 2017, el Departamento de Energía de EE. UU. publicó el "Plan de acción de resiliencia del pulso electromagnético del DOE", [53] Edwin Boston publicó una disertación sobre el tema [54] y la Comisión EMP publicó "Evaluación de la amenaza del pulso electromagnético (EMP)". [55] La comisión EMP se cerró en el verano de 2017. [56] Descubrieron que informes anteriores habían subestimado los efectos de un ataque EMP en la infraestructura nacional, resaltaron problemas con las comunicaciones del Departamento de Defensa debido a la naturaleza clasificada del material, y Recomendó que el DHS, en lugar de acudir al DOE en busca de orientación y dirección, debería cooperar directamente con las partes más informadas del DOE. Varios informes están en proceso de publicarse al público en general. [57]
El problema de proteger la infraestructura civil de los impulsos electromagnéticos ha sido estudiado intensamente en toda la Unión Europea y, en particular, en el Reino Unido. [58] [59] [60]
En 2017, varias empresas de servicios eléctricos de los Estados Unidos habían participado en un programa de investigación de tres años sobre el impacto del HEMP en la red eléctrica de los Estados Unidos, dirigido por una organización industrial sin fines de lucro, el Electric Power Research Institute (EPRI). [61] [62]
En 2018, el Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU. publicó la Estrategia para proteger y preparar la patria contra las amenazas de pulso electromagnético (EMP) y perturbación geomagnética (GMD), que fue la primera articulación del departamento de un enfoque holístico, de largo plazo y basado en asociaciones. enfoque para proteger la infraestructura crítica y prepararse para responder y recuperarse de incidentes electromagnéticos potencialmente catastróficos. [63] [64] El progreso en ese frente se describe en el Informe de estado del programa EMP. [sesenta y cinco]
NuScale, la pequeña empresa de reactores nucleares modulares de Oregón, EE. UU., ha hecho que su reactor sea resistente a EMP. [66] [67]
En 1981, varios artículos sobre el pulso electromagnético nuclear en la prensa popular difundieron el conocimiento del fenómeno EMP nuclear en la cultura popular . [68] [69] [70] [71] EMP se ha utilizado posteriormente en una amplia variedad de ficción y otros aspectos de la cultura popular.
Los medios de comunicación populares a menudo describen incorrectamente los efectos EMP, lo que provoca malentendidos entre el público e incluso entre los profesionales, y en los Estados Unidos se han hecho esfuerzos oficiales para dejar las cosas claras. [43] El Comando Espacial de los Estados Unidos encargó al educador científico Bill Nye que narrara y produjera un vídeo llamado "Hollywood vs. EMP", para que la ficción inexacta de Hollywood no confundiera a quienes deben lidiar con eventos EMP reales. [72] El vídeo no está disponible para el público en general.
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: URL no apta ( enlace )Las pruebas posteriores con dispositivos de menor rendimiento [
Kingfish
de 410 kt a 95 km de altitud,
Bluegill
de 410 kt a 48 km de altitud y
Checkmate
de 7 kt a 147 km] produjeron perturbaciones electrónicas en un avión de instrumentación [presumiblemente el KC-135 que filmó las pruebas desde arriba ¿las nubes?] que estaba aproximadamente a 300 kilómetros de distancia de las detonaciones.
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