龙的崛起｜过于落后，可以展示？EMP之矛、等离子护盾，都被中国人搞出来了？

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▲星际争霸2中勇气号的单兵护盾。

让我先告诉你好消息。电视剧改编自刘的第二部长篇科幻小说《球状闪电》，该剧已杀青并将于2024年上映。

看过小说《球状闪电》的朋友应该还记得小说的高潮部分。林允少校制造了一种带有宏原子的秘密武器，这种武器引发了具有摧毁全世界芯片能力的宏变化，并最终迫使敌人停止战斗。

事实上，这种秘密武器可以被视为一种超大尺寸的EMP炸弹。一般来说，电磁脉冲的射程从几公里到十几公里不等，而林峯的范围是地球的三分之一。

似乎这种无形的能量武器是最难防御的。

然而，最近国防科技大学网站发表了一篇论文《用于高功率微波防护的低温等离子体研究》，一下子惊掉了大家的下巴。什么？科幻电影里的等离子防护罩真的是中国人做的？

那么，电磁脉冲到底是什么？为什么等离子防护罩能阻止它？

第一章

什么是电磁脉冲武器？

看过《速度与激情8》的人应该都有这样的印象:多姆开着一辆装载了EMP的汽车冲进了潜艇基地，然后EMP一启动，整个基地的电子设备瞬间瘫痪。

为了证明自己，多姆还驾驶了一辆1970年的普利茅斯gtx，这辆车几乎没有电子设备，因此不会受到电磁脉冲的影响。

Dom车上的EMP（电磁脉冲）又称为电磁脉冲武器和微波武器。其杀伤原理是利用核爆炸产生的强大电磁脉冲或高能微波发生器破坏敌方武器装备的电子元件，导致其失效或损坏。

因为它只有电磁波，没有实体（当然电影《超8》中的EMP有可见的冲击波，这只是影视效果，现实中并不存在），只伤设备不伤人，所以被称为“不流血的武器”。

那么EMP是如何诞生的呢？说来也巧，这是一次事故。

1961年10月30日，苏联引爆了人类历史上最大的氢弹，爆炸当量相当于5000万吨TNT炸药，被称为“伊凡大帝”。

伊万的爆炸不仅造成巨大的物质损失，还影响到方圆2000公里范围内的雷达系统和电子设备。大量通信设备出现故障，所有部队失去无线电通信一小时。

巧合的是，1962年7月，美国在太平洋约翰斯顿环礁31公里的高度引爆了一枚W49核弹头，当量为140万吨TNT，这也导致1450公里外的夏威夷陷入混乱。防盗报警器不断响起，路灯熄灭，继电器一个接一个被烧毁，三颗低轨道民用卫星停止工作。

经过调查，人们终于知道这两起“神秘事件”的罪魁祸首是核试验产生的瞬时电磁脉冲。

氢弹爆炸时，核爆炸产生的伽马射线和X射线以光速从爆炸点向周围辐射，并与空气体中的氧和氮原子碰撞产生电子，形成强大的电磁脉冲，以光速向周围传播。

电磁脉冲的破坏力主要来自两个方面:

1.辐射能量:电磁脉冲携带高能电磁波，可快速传播并穿透各种物质。这些辐射能可以被其他电子系统中的导体和电子元件吸收。

2.快速变化的电磁场:电磁脉冲的强烈电场和磁场的快速变化将在电子系统中产生电压和电流的瞬态变化。这些变化会导致电子设备因电压过压和电流过流而损坏，从而导致系统故障和损坏。

电磁脉冲与电子系统相互作用时，其辐射和瞬态能量引起电子系统中的电压和电流不稳定，使集成电路和传感器损坏或完全失效。

EMP的可怕之处在于它的攻击范围无法区分。不仅军事通信设备和雷达会受到打击，人们日常生活中的各种电子设备也会受到影响，甚至汽车发动机、动力系统、家用电器和手机都会受到伤害，造成社会瘫痪。

美国军事专家看到了核爆炸产生的这种瞬时电磁脉冲的军事价值并开始不遗余力地对其进行研究，并将这种能够产生强大电磁脉冲的武器称为EMP武器。

然而，美国人面临的首要问题是电磁脉冲能量在核爆炸能量中的比例太小，仅占核爆炸总能量的百万分之一。

因此，美国人修改了核弹头，并在中子弹周围包裹了一层材料。这种物质的原子核与中子相互作用，瞬间释放出高能伽马射线。这样，爆炸后总能量的40%可以转化为电磁脉冲。

但是问题又来了。即使将更多的能量转化为电磁脉冲，它仍然是核武器，很多时候，核武器无法使用。

于是美国人研制出了非核电磁脉冲炸弹。

非核电磁脉冲弹利用炸药爆炸、化学燃料燃烧或电能产生的能量，通过微波器件将其转化为高功率微波辐射能量，可发射峰值功率为几兆瓦、频率为1 GHz至300 GHz的脉冲微波束，通过敌方电子信息设备的天线直接馈电，或通过电磁感应和耦合进入敌方电子信息设备，形成强脉冲电压和脉冲电流，导致电子元器件击穿。

这就是我们在Tik Tok上看到的那种可以刺穿指纹锁的设备。

因此，这种非核电磁脉冲可以说是雷达、无线电、导航设备、计算机、电子设备、武器控制和制导系统等的赢家。，而且它对整个作战系统的生存构成了极大的威胁。

美国研制出非核电磁脉冲武器后，迅速投入战争。

在1991年的海湾战争中，美军使用“战斧”巡航导弹携带电磁脉冲弹头攻击伊拉克的防御空系统和指挥中心的电子系统，直接导致伊拉克军队整个防御空系统瘫痪。

伊拉克战争期间，美军在E-8“联合星”飞机上携带EMP电磁脉冲武器，对伊拉克的电子信号进行干扰。首都巴格达的所有电子信号都被覆盖，甚至萨哈夫新闻发布会的电视广播信号也中断了。

近年来，美国已经实现了多平台EMP，美国海军已经成功开发了安装在AGM-86C/D常规空发射的巡航导弹上的第二代EMP套件，并计划将其移植到卫星辅助制导弹药、JDAM、滑翔武器和在联合防区外发射的武器等平台上。

2017年，美国陆军开发了一种以火炮为投掷系统的电磁脉冲炮攻击系统，该系统可以精确打击一小块区域，并精确影响电磁频谱的特定部分。

甚至在伊拉克的公共安全战争中，美军使用电磁脉冲装置清洁街道和车道，并破坏路边炸弹的电子系统以避免被炸。

美国玩EMP玩得不亦乐乎，俄罗斯方面也没闲着，先后推出了“克拉苏Ha -2”系统和“克拉苏Ha -4”系统。

这两种系统不是炸弹，而是电磁脉冲定向发射车。

“克拉苏Ha -2”侧重于压制预警机，主要针对美军E-3预警机和其他使用S波段的侦察系统。“克拉苏Ha -4”系统的用途更加广泛，它甚至可以对抗间谍卫星。最新型号的“克拉苏Ha -4”系统可以干扰E-8C侦察机、“捕食者”无人机和“全球鹰”无人机。

当这两种类型的设备一起使用时，它们可以覆盖该地区的多个无人机蜂群目标。在叙利亚战场上，“克拉苏Ha -4”系统在48小时内摧毁了9架TB-2无人机。同时，它还成功地使大多数无人机蜜蜂因飞行控制芯片被烧毁而坠落。

除美俄外，瑞典、英国、德国等国也大力开展相关研究。瑞典拥有BAE Bofors高功率微波系统，英国也开发了可装备BQM-145A无人机平台的电磁脉冲武器。

德国人是最有创造力的。他们研制了一种降落伞式电磁脉冲弹头，通过降落伞共形天线辐射高功率电磁脉冲，辐射功率1GW，工作频率100MHz~1GHz，射程10~100m .它可以精确攻击雷达系统、通信系统和区域防御系统，就像电子系统的末敏弹一样。

世界主要国家都研制了它，中国自然也没闲着。

据《环球军事》报道，中国早在1996年就进行了电磁脉冲武器的研究。据说在2002年，中国正式列装了一种高功率微波武器，人们普遍猜测这是一种类似于“克拉苏Ha -2”的车载电磁脉冲武器。2014年，这种车载电磁脉冲武器以“WB-I”的身份出现，并被正式命名为“防暴拒止系统”。

近年来，中国的电磁脉冲武器开始小型化和多用途化。

2018年，官方媒体曝光了湖南云剑集团R&D中心主任路军的先进事迹。文章指出:陆军提出了“新概念武器”新模式的R&D思想，推动“这种新概念武器从实验室样机转化为工程产品，在技术指标上完全超过了欧美同类装备，并获得了重大科技创新成果奖和兵器装备集团公司国防科技进步奖二等奖。”

从文章中也可以看出，该武器项目是国家高技术项目的第二阶段。除云剑集团外，参与单位还包括高功率微波技术专题专家组、高功率微波技术重点实验室、电子科技大学、国防科技大学前沿交叉学科学院和国防科技大学高功率微波技术研究所。

虽然文章没有指出这种“新概念武器”是什么，但结合参与单位的研究范围，不难猜测它是干什么用的。

正因如此，外国对中国电磁脉冲武器的发展非常焦虑。

例如，2021年1月5日，印度空军队的一架米格-21战斗机坠毁。这原本是印度的传统技能，但没想到印度直接把锅甩给了巴基斯坦和中国，称坠机原因是中国向巴基斯坦提供了电磁脉冲武器。

因此，印度媒体纷纷与中国“击倒”印度的米格-21战斗机，而这项技术在巴基斯坦边境附近用EMP？》为题大肆宣传，攻击中国“一点武德都没有”。

扬州医护人员核检现场被感染

随后，印度媒体转载了美国砖家彼得·文森特·普里的文章，渲染“中国或对美国发动EMP电磁脉冲武器攻击！”在文章中，砖家描述了中国对美国实施电磁脉冲攻击后的可怕场景，比如“一年内杀死美国东海岸90%的人口”，比如“约99个核反应堆在没有电力冷却的情况下熔化，约410万人将被迫从核电站周边地区转移”，比如“美国至少需要18个月才能恢复电网和社会秩序”等等。

说白了，美国人说的话其实和他们炒作的“中国黑客攻击美国”、“中国间谍窃取美国机密”没什么区别，无非是夸大中国威胁论。

事实上，中国对攻击美国平民目标根本不感兴趣。你有电磁脉冲为什么要轰炸电网？用它来对抗航母编队不香吗？

众所周知，美国航母编队具有非常强的反【/K0/]能力，因此我可以在第一次攻击中使用EMP弹头，它将在反【/K0/]导弹的射程外爆炸，电磁脉冲将以光速横扫敌方舰队，导致其雷达、通信、电子战天线和光电系统失效，反【/K0/]导弹也无法使用。

此外，《电子信息对抗技术》杂志还报道称，中国对无人机进行了一次电磁攻击试验。目标无人机在1500米的高度飞行并坠落。

由于电磁脉冲与传统武器相比具有巨大优势，各国都将其列为下一代武器的重点发展对象，与此同时，电磁脉冲的防护也被提上日程。

第二章

如何防御电磁脉冲

目前主要有三种方法。

首先是屏蔽。

19世纪，英国物理学家迈克尔·法拉第发现一个房间覆盖着金属箔，然后金属箔通过静电发生器充电，然后验电器在房间内部，但没有发现电荷，这意味着电荷只沿着铝箔表面移动，根本没有穿透房间。后来，这种结构被命名为“法拉第笼”。

在外加电场的作用下，法拉第笼可以将电荷或辐射分布到笼外，形成大小相等、方向相反的电场，从而抵消笼外产生的电荷或辐射，在笼内形成等电位体。

换句话说，法拉第笼对来自外部的电磁攻击具有非常好的屏蔽效果。

我们可以自己做一个实验，把手机放进金属饼干盒里，然后给手机打电话，手机不会接通。这其实就是最简单的“法拉第笼”。

因此，第一代电磁脉冲防护装置都使用了金属笼或金属罩来覆盖关键设备，从而起到保护电磁脉冲的作用。

后来，甚至在修建防御工事时，美国也提前布置了金属层或金属网，并形成了标准的防护标准。

但问题是这种法拉第笼也有缺陷。

例如，在您的建筑中，必须始终有人员通道和通风管道，对吗？这意味着这个防护罩不是100%密封的。

同时，对一些关键设备要再次进行保护，并留一个孔以连接电源线、传感器和天线。

我们都学过电磁波的衍射效应。只要有一个洞，半波长小于或等于洞大小的电磁脉冲就可以进入，对里面的设备造成损害，无非是少了一点功率。当波长远小于空穴时，屏蔽是无用的。

因此，电磁脉冲防护必须进一步迭代，因此提出了第二种方法“通风”方法。

放电是利用接地、滤波、二极管限幅和火花隙短路等电路设计，对电磁感应在设备上的电压进行放电，从而达到保护设备的作用。

这些书写装置的作用是，一旦感应到大电流，电路就会短路，以减轻压力，并起到保护设备的作用。

但问题是这种电路设计很容易干扰正常的工作电路，而且它所能放电的电压也是有限的。如果电磁脉冲的能量足够大，它仍然可以损坏电子设备。

第三是安装过滤器。

众所周知，现在有一种插座，叫做防浪涌插座，主要用于防止雷击引起的瞬态脉冲电压、瞬态过电流、浪涌等电压波动对插座上的设备造成伤害。

保护的原理是使用扼流圈、高通滤波器、低通滤波器、四分之一波长短路器等。当出现异常脉冲电压时，对其进行滤波和降低，以保护设备。

在这种情况下，面对电磁脉冲的攻击，这些滤波器也可以用来滤除电磁脉冲攻击造成的电流和电压紊乱，从而避免半导体器件和印刷电路接触点的击穿。

当然，这种方法也有缺陷。过滤器的最大过滤能力是有限的。一旦超过一定的阈值，就没有用了。

所以直到现在，也没有完美的应用EMP防护技术，即使它像美国一样强大，它也只是使用了所有三种手段。

但谁能想到，中国竟然发明了一种新的防护方法:等离子屏蔽！

第三章

中国的等离子体屏蔽

提到护盾，大多数人可能会想到《堡垒》中可以抵挡Tai空激光轰击的“隐形护盾”，或者《星球大战》中可以抵挡叛军轰炸的“能量护盾”。这种盾牌最明显的特点是隐形，只有被击中时才会出现，通过损失能量来抵御敌人的攻击。

目前科幻电影中的护盾主要有三种类型。

第一个是磁屏蔽，简单来说就是产生一个强磁场。当敌人的金属弹头飞近时，它将被击退，从而削弱弹头的威力或迫使弹头偏转。

第二种是粒子盾，它用一层高能粒子覆盖车辆或防御工事，如果受到攻击，它会被高能粒子抵消。

第三种是等离子体屏蔽，类似于粒子屏蔽，但将高能粒子转变为等离子体。

等离子体是一个术语，指高能级和不稳定能级物质的聚集。通过能量的输入，物质完成从固体、液体到气体的转变。通过放电将额外的能量注入气态物质中，并产生等离子体状态。所以等离子体被认为是除了固体、液体和气体之外的第四种物质状态。

那么等离子体如何在科幻电影中起到保护作用呢？取决于温度。鼎龙文化方芳与龙学勤关系

通常，等离子体的温度范围可以从几万到几十万度，甚至更高。具体的温度范围取决于等离子体的类型和形成方式。

在科幻电影中，等离子体的高温可以直接溶解和蒸发攻击弹头。

但是电磁脉冲攻击是隐形的，高温对它没用。我们如何使用等离子体来防止电磁脉冲？这就必须谈到等离子体的另一个特性:雪崩效应。

▲本文第一作者与《等离子体屏蔽》作者相同。

当物质从气态变为等离子态时，输入的能量使电子能够从其原子轨道中逃逸并打破化学键，从而形成自由电子、离子和分子碎片。

然后当EMP电磁脉冲接触到这种等离子体时，带电粒子在电场的作用下加速，并通过与其他中性粒子碰撞获得更多的带电粒子。这些带电粒子还会被电场加速以获得能量并与更多的中性粒子碰撞，从而产生大量的带电粒子，并且这些带电粒子的数量呈指数增长。这个过程就是雪崩效应。

雪崩击穿后，通常伴随着气体中受激原子或分子的光发射。当可见光产生时，可以用肉眼间接观察到等离子体。

由于这团等离子体也是导体，电磁脉冲产生的能量将完全进入等离子体，但不会进入等离子体内部，从而保护等离子体层中的设备。

说白了，它的原理和金属屏蔽层是一样的，只不过金属屏蔽层是有形的，等离子体是无形的。

与金属屏蔽层相比，等离子体屏蔽具有更大的优势。

一方面，它不像金属屏蔽层那样有孔，它是一个全封闭的屏蔽层，因此电磁脉冲可以在没有空间隙的情况下钻取。

另一方面，电磁攻击相当于对等离子体屏蔽的能量输入，只会导致更大的雪崩效应，使等离子体更厚更大。这样，它就不是一次攻击，而更像是一次冲锋。说白了就是攻击力越大，防护盾越厚！

当然，等离子防护的理论是可行的，那么为什么中国首先提出来呢？

因为中国解决了三个问题。

首先是温度。

等离子体有时高达几万甚至几十万度。包裹着等离子体的设备不就相当于在烤箱里吗？在敌人打电话来之前，他可能已经自己做好了。

因此，如果等离子体屏蔽要实用化，温度必须降低到室温，这就是低温等离子体（LTP）。

低温等离子体主要由不产生热效应的短脉冲放电方式产生，即电晕放电或电弧滑动喷射放电。低温等离子体的电离率较低（10E-4~10%）。虽然放电过程中电子温度很高，但重粒子的温度很低，整个系统处于低温状态，其表观温度可以接近室温，因此被称为低温等离子体。

在国防科技大学发表的“用于高功率微波防护的低温等离子体研究”中，实验人员利用高频辉光放电成功形成低温等离子体。

第二是电源。

等离子体的产生需要消耗大量电能来为激发高能磁通量提供能量。虽然它在接收到电磁脉冲后会起到发力的作用，但初始能量仍然是必要的。

因为所需的瞬时电流非常大，所以需要一个超级电容器。

巧合的是，中国在超级电容器方面领先世界，中国航母上的超级电容器技术在世界上也是独一无二的。与美国电容器相比，它更稳定可靠。它可以移植到等离子体屏蔽体上作为初始能源，在很短的时间内为屏蔽体提供足够的电力，并且它还可以减轻电网的负荷，提高电力的利用率。

第三是小型化。

如果等离子体屏蔽是一种测试设备，无论其大小如何都可以使用。其电源、等离子体发生器和冷却设备庞大，导致整个系统重量大、体积大，不易安装在各种轻型运输车辆和车辆上。

但问题是，这种技术如果要在未来普及，不仅要部署在固定位置，还要随车辆、飞机甚至导弹移动，这就决定了它的体积不能太大。

根据中国团队的实验结果，这种等离子体屏蔽体非常小，它可以在仅3米的距离内有效保护敏感电路免受高达170 kW的高功率微波攻击，完全符合小型化的要求。

更有趣的是，这篇论文发表于2021年，但直到2024年才发表。也就是说，这项研究可能已经完成，并且等离子体屏蔽已经完全应用。或许，它已经被安装在大型军舰和预警机上。即使美国发动电磁攻击，中国也有足够的手段应对。（太落后了，能展示一下吗？)

第四章

意义是什么？

我们可以看到，中国紧紧抓住了电磁脉冲矛和等离子体盾。

那么，这两款武器对中国有什么实际意义呢？

这意义重大。

从俄乌战争双方的行动来看，现代战争的模式和逻辑已经发生了变化。过去火炮轰鸣、坦克冲锋的场面可能看不到了，但无数体积不大但杀伤力不小的无人机和巡洋导弹将成为战场的主角。

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如果是无人机战争，中国绝对不会惧怕无人机资源。毕竟，中国是世界上最大的无人机国家，从微型四轴无人机到大型无人机。

然而，如何使无人机的使用更加有效是我们需要研究的问题。

一方面，台军已经开始重视对EMP的防范。例如，台军在新北市建设了第一个能够防范大麻攻击的高标准基地，该基地将负责在战时指挥台军的岸基反舰导弹“封锁台湾省海峡”。

像这样的基地肯定经过了防钻地弹的加固，所以最好的压制方式是使用配备电磁脉冲发射器（例如安装在车辆上的发射器）的大型无人机进行不间断的电磁攻击。台军的HEMP标准遵循美军的标准，旨在进行核爆炸等即时EMP攻击。需要暂时关闭舱门和通风口，折叠或收好天线等设备，将运载火箭驶入屏蔽室，以达到防止电磁攻击的目的。

但是，如果大型无人机不断发射EMP脉冲，那么基地将无法正常工作，这与摧毁基地没有什么区别。

另一方面，无人机需要一个中继终端来控制。无论是通信基站还是卫星，都意味着无人机和中继站有大量的无线信号要发送和接收，敌人可能无法击落无人机，但只要它向天空发射EMP脉冲或直接发射覆盖数十公里范围的EMP炸弹，恐怕无人机蜂群就会遭到毁灭性打击。

事实上，不要谈论无人机。面对这种攻击，即使是第四代隐形飞机也不能做得很好。毕竟，四代机在裸露的建筑物外有大量传感器，EMP产生的强大电磁脉冲信号可以轻松摧毁这些外部传感器。

一旦中国的无人机装备了这种等离子防护罩，就可以无视台军的电磁脉冲攻击，让台军真正体会到什么叫做无人机战争。

因此，在这场剑与盾的斗争中，中国不仅要有剑和盾，而且要双修剑和盾，这样才能在未来的战争中立于不败之地。

结束

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