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您可以保护您的日常驾驶员免受电磁脉冲影响吗?

I’是个汽车人-请注意,不是新车,而是我青年时代的“经典车”。在1960年代和70年代“肌肉车”时代的顶峰时期,我排在前排座位;在青少年时期,我喜欢在道奇,福特,雪佛兰汽车和皮卡车的引擎盖下转动扳手。那时,我需要让他们继续运转的是简单的手动工具,真空计,一些塞尺以及点火正时灯。

当时,汽车制造商生产的模型可以从经销商的陈列室直接送到当地的拖曳带,并进行激烈的竞争。即便如此,我们始终在调整或交换零件以获得更大的功率。没有专门的小玩意儿或电子设备可以挂接,汽车词典中也没有“计算机”一词。任何拥有工具并渴望学习的人都可以制造或修理汽油上的任何东西。

在1972年的福特Mustang Mach 1和可选的429 Super Cobra Jet V8中,几乎所有主要系统都是通过机械方式进行控制,而不是像今天一样通过电子信号进行控制。莫文(Morven)摄影,commons.wikimedia.org

另一种种族

由于“齿轮头”正在诸如Beech Bend和Pomona赛道等地建造发动机并放下橡胶,Los Alamos的科学家正在自己的比赛中设计和测试原子武器,以将美国定位为最大的原子超级大国。

其中一项测试称为“海星Prime”。 1962年7月9日,在太平洋中部进行了一系列称为“鱼缸行动”的高空核试验,其中一项是“海星号”。 W49热核弹头由雷神(Thor)运载火箭送入太空并释放以重新进入地球大气层,在世界协调时间09:00(7月11日晚上11点)在海拔250英里的海面引爆,估计产量为1.4兆吨8,檀香山时间)。

250英里高爆发EMP的机制:伽马射线击中66,000至131,000英尺高度的大气,发射出电子(然后电子被地球偏转)’的磁场)。这使电子在大面积上辐射EMP。由于地球的曲率和向下倾斜’在美国的磁场中,最大EMP发生在爆炸的南部,最小发生在爆炸的北部。用户图形:复印机– Wikipedia

在约翰斯顿环礁(Johnston Atoll)的测试现场,旨在捕获事件数据的仪器立即超出了范围,使许多读数变得毫无用处。在接近900英里远的夏威夷的同一时刻,300盏路灯熄灭,从考艾岛到夏威夷其他岛屿的微波无线电链路也被破坏,从而中断了电话通讯。这种人造的高空电磁脉冲(或HEMP)的作用远比科学家预期的要强。并且由于低估了爆炸释放的能量而丢失了关键数据,因此进行了更多测试。

借助已知的HEMP的破坏性影响,建造了完善的测试设施,以评估美国军用战斗车辆,轮船和飞机的脆弱性,并制定保护措施以防止此类事件致使他们致残。建造了可以模仿电磁脉冲的模拟器,从战车到空军一号的所有产品都经过了越来越多的多次测试,以确保其生存能力。随着时间的流逝,这些实验将在其他具有国家重要意义的系统上进行,包括美国的电网,民用通信基础设施和运输利益(包括火车,半卡车和乘用车)。

1970年代的福特Boss429。这些强劲的发动机在拉条和商用卡车中很常见。与当今最基本的自动发动机相比,它们的维修和改装复杂性要低得多。图片来自commons.wikimedia.org。

环境管理计划委员会

2001年《国防授权法》建立了EMP委员会。其目的是评估:

  • 所有拥有或可能获得核武器和弹道导弹的潜在敌对国家或非国家行为者对美国的潜在HEMP威胁的性质和严重程度,使他们能够在美国境内对美国进行高空EMP攻击未来15年
  • 美国军方特别是民用系统对HEMP攻击的脆弱性,作为应急准备工作,应特别注意民用基础设施的脆弱性
  • 美国修复和恢复HEMP攻击对美国军事和民用系统造成的破坏的能力
  • 加强针对HEMP攻击的精选军事和民用系统的可行性和成本

该委员会于2008年向国会提交了一份报告,并向众议院武装委员会作证。 208页的报告-评估电磁脉冲(EMP)攻击对美国构成威胁的委员会的报告—包括2004年进行的一系列测试的结果(该报告的摘录位于本文的底部)。

1958年8月11日进行了高空原子试验“橙色”。该装置从约翰斯顿环礁(下午11:30)发射后三分钟引爆,并在太平洋上方27英里处引爆。爆炸的光可见五分钟。后来在海星Prime上没有看到强大的EMP,但高频无线电通信却在短时间内中断了。美国政府图片档案。

根据这份报告,一小部分车辆可能会受到HEMP的一定程度的影响,但是,随着当今车辆中电子系统和传感器的复杂性和数量的增加,发生故障的可能性可能比2004年之前制造的车辆更高关于制造商在最近几年进行的测试的信息很少(如果有的话),但是这些电子系统的设计和构造确实考虑了电磁干扰。目前尚不清楚这对HEMP的效果如何。

您的车辆可以存活吗?

根据2004年的测试,如果车辆没有行驶, 威力 完全不被破坏,这里的重点是 威力。但是,如果您在高速公路上行驶,情况可能会大不相同。即使您的车辆没有被HEMP永久禁用,引擎也可能失速或电子系统出现故障,从而导致失控并可能导致碰撞。

许多因素可以决定HEMP的作用:核爆炸释放的能量;距源的距离和方向;车辆相对于脉冲的方向;以及金属车身面板提供的屏蔽(法拉第笼效应)。

最终,停止了大气中的原子测试,并将核测试移至地下。在内华达州的丝兰平原试验场表面之下发生了数百起核爆炸。这些沉陷坑是这些试验的持久证明。图片来自commons.wikimedia.org。

车辆的线束最受关注:在传感器和控制模块之间延伸的导体将充当天线。当电磁场流过它们时,将在其中感应出电流。该电流将作为电压尖峰传递到精密的电子设备,该电压尖峰仅被检测为暂时的电路异常。或者,它可能足以永久损坏汽车的电子系统。

改善车辆的HEMP存活率

您如何做才能提高车辆在高海拔EMP中幸存的几率?

好吧,除了将您的车辆存放在构造成法拉第笼的结构之外,您无能为力 保证 它不会受到影响。但是,有设备 广告 保护您的车辆电气系统免受EMP的侵害。从理论上讲,它们可能会起作用。

当然可以准备好备用模块,控制器和传感器,但是请记住,计算机模块可能需要编程才能工作。可以使用编程设备,但是请确保您已准备好一切,并在实际需要之前熟悉该过程。这些物品应存放在防EMP的容器中,直到需要为止。

范艾伦带的图形。 Wikimedia.org

引擎盖下的大多数组件都不会受到EMP的伤害。电池,交流发电机,高压点火组件和线束本身不会受到瞬变电磁场的影响,无论脉冲有多强。灯泡和起动马达也是如此。

不过,在当今制造的许多车辆中, 认为 让他们做自己做的事情,不要做。控制模块从仪表板上的开关接收信号,然后依次为大灯供电或启动发动机。这些控制模块可能无法生存。备件通常是可用的,但是可能需要对其进行编程以使其正常工作。

柴油车

新型柴油皮卡车和汽车,甚至是农用设备和半卡车,都与汽油驱动的同类产品一样具有计算机化程度和脆弱性。

尽管今天的道路上有很多(即使不是大多数)车辆仍可操作,但只有少量的燃油才能保持行驶。绝大部分国家电网将无法生存,而不仅仅是一个HEMP。对美国的攻击集中在摧毁我们的电力和通信基础设施上,可能包括在空间边缘引爆一些核武器,以确保有效打击。

艺术家对太阳风暴与地球磁场相互作用的构想。美国宇航局

1973年从Skylab观测到一个主要的太阳爆发事件。NASA

1969年的Plymouth公路跑者是在电子系统成为汽车设计重要组成部分之前制造的。维基媒体Reinhold Moller摄

 

作者购买了一个价格低于50美元的设备,该设备连接到他车辆上的OBD2接口端口。当“检查引擎”指示灯亮起时,只需连接到车辆的诊断端口并通过智能手机应用程序查看问题出在哪里,这很简单。在某些情况下,制造商使得无需任何特殊设备即可访问故障代码。对于道奇达科他(Dodge Dakota),在不启动引擎的情况下打开和关闭钥匙3次将在里程表上显示DTC信息。在线查找代码将为您提供解决问题所需的宝贵信息。

从大灯到电动门锁的所有物品都由作者Dakota刹车​​踏板上的模块控制。一些功能开始不规律地运行。在控制电路内部查看时,可能是组件烧毁。这一组件将需要更换整个模块!

高压点火系统组件(例如分配器盖,火花塞电线,火花塞和点火线圈)应不受EMP的影响。

线束中的每条导体都是杂散电流进入车辆控制模块的潜在路径。通过精心的布线和电气接地,汽车制造商采取了减少电磁干扰的措施

当今汽车的引擎盖下的外观看上去像是迷宫般的接线和多个控制模块。许多传感器和控制器散布在整个发动机舱中。每一项都增加了故障排除的复杂性和EMP的脆弱性。

高空核爆的其他影响

核科学家长期以来一直在推测高空引爆的电磁场与地球磁场相互作用的可能性,但海星Prime 电磁脉冲比预期的要大得多。从爆炸中观察到了强电磁信号,磁场和地电流中的明显干扰也是如此。充满能量的电子和放射性碎片被困在环绕地球的磁带中,形成人造极光到达赤道以南数小时。测试后很长一段时间,这些杂物无法逃脱磁场,仍然会继续引起问题。

第二天发射了第一颗商业通信卫星,Telstar 1。中继卫星中的精密晶体管被困在Van Allen带中的碎片云的辐射增加而损坏,Van Allen带是一个高能带电粒子区域,该区域包围被磁场保持在适当位置的行星。到1962年11月,Telstar 1连同至少六颗其他绕行卫星一起发生了故障。

但是,原子武器并不是电磁问题的唯一来源。 1859年9月,一场强大的地磁风暴被称为 卡灵顿事件, 是由太阳日冕物质抛射(CME)触发的。 CME由英国天文学家Richard Carrington首次观察到,直接直达地球,并在短短17个小时内完成了9300万英里的旅程-典型的CME需要几天的时间才能覆盖该距离。除了延伸到赤道的美丽极光外,太阳风暴还如此凶猛,以至于与地球磁场的相互作用产生了一个EMP,对欧洲和北美的电报系统造成了严重破坏。如果今天发生这种情况,我们的电源和通信系统将受到广泛破坏。

在2012年,一次太阳风暴的强度与1859年的相似,使等离子体和充满能量的碎片射向了我们的星球,但它却没有引起任何注意地通过……它错过了撞击地球9天的时间。

 2008年环境管理计划 佣金报告

这是摘录自 评估电磁脉冲(EMP)攻击对美国构成威胁的委员会的报告, 第6章,“运输基础结构”:

“汽车潜在的EMP漏洞源自使用支持多种汽车功能的内置电子设备。电子部件于1960年代后期首次引入汽车。随着时间的流逝和电子技术的发展,汽车中的电子应用激增。现代汽车拥有多达100个微处理器,几乎可以控制所有功能。

“虽然电子应用已在汽车内迅速普及,但应用标准以及电磁干扰和电磁兼容性(EMI / EMC)实践也是如此。因此,尽管可以预期,随着EMP脆弱性的增加,电子应用将激增,但这种趋势至少可以通过EMI / EMC做法的应用得到缓解。

“我们在EMP模拟实验室中测试了37辆汽车的样品,其年份从1986年到2002年不等。这些年份的汽车包含大量电子设备,占当今道路上汽车的很大一部分。通过将行驶中和非行驶中的汽车暴露在依次增加的EMP场强下进行测试。如果观察到异常响应(临时的或永久的),则停止对该特定汽车的测试。如果未观察到异常响应,则继续测试直至达到模拟能力的场强极限(约50 kV / m)。”

“在发动机关闭和发动机打开的情况下,汽车都处于EMP环境中。随后,在暴露于EMP期间未打开的那些汽车中未观察到任何影响。在行驶中的汽车上观察到的最严重的影响是三辆汽车中的电动机在大约30 kV / m或更高的场强下停止。在实际的EMP暴露中,这些车辆会滑行至停车并要求驾驶员重新启动。一辆汽车的仪表板中的电子设备已损坏,需要维修。其他影响相对较小。 25辆汽车表现出的故障仅被认为是令人讨厌的故障(例如,仪表盘指示灯闪烁),并且不需要驾驶员干预来纠正。测试的37辆汽车中有8辆没有表现出任何异常响应。”

根据这些测试结果,我们预计在低于25 kV / m的EMP电场水平下,几乎不会产生汽车影响。暴露于较高野外环境的汽车中,大约有10%或更多的汽车可能会受到严重的EMP影响,包括发动机熄火,需要驾驶员干预才能纠正。我们进一步预计,在这些较高的现场水平上,道路上三辆汽车中至少有两辆会表现出一些令人讨厌的反应。严重的故障可能会导致美国高速公路上的撞车事故;令人讨厌的故障可能会加剧这种情况。汽车EMP暴露的最终结果可能是引发撞车事故,与EMP相比,撞车造成的车辆损坏要多得多,从而导致人员伤亡和多人受伤。”

 

附加资源

高空核电磁脉冲(HEMP)环境模拟 //citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.1015.8020&rep=rep1&type=pdf

 

白沙导弹射程-电磁效应

//www.wsmr.army.mil/testcenter/services/neee/eme/Pages/default.aspx

 

史密森尼杂志- 走向太平洋核 (2012年8月15日)

//www.smithsonianmag.com/history/going-nuclear-over-the-pacific-24428997/

 

评估电磁脉冲(EMP)攻击对美国构成威胁的委员会

http://www.empcommission.org/

 

关键基础设施的推荐E3 麻升沉电场波形

//michaelmabee.info/wp-content/uploads/2018/05/2017-Recommended-E3-Waveform-for-Critical-Infrastructures-FINAL-April2018.pdf

 

评估电磁脉冲(EMP)的威胁

//michaelmabee.info/three-new-emp-commission-reports-released/

 

电磁脉冲(EMP):对关键基础设施的威胁(报告至113 国会)

//www.govinfo.gov/content/pkg/CHRG-113hhrg89763/html/CHRG-113hhrg89763.htm

 

有可能使您的汽车EMP证明吗? (来自askaprepper.com)

//www.askaprepper.com/is-it-possible-to-make-your-car-emp-proof/

 

电磁脉冲布(来自disasterpreparer.com)

http:// _ disasterpreparer,com / product / emp-cloth /

 

1859年9月地磁风暴 (来自wikipedia.com)

//en.wikipedia.org/wiki/September_1859_geomagnetic_storm

 

编者注: 这篇文章的版本首次出现在2020年11月出版的《美国生存指南》上。