可怕的电磁脉冲武器，城市大停电汽车全趴窝，航母会沦为废铁吗？

电磁脉冲武器简称EMP被称为“第二原子弹”，能在十亿分之一秒的瞬间放射出数十亿瓦威力的微波，强大的脉冲电压和脉冲电流，可以烧毁电子设备的电路和晶体管，抹掉电脑中存储的信息，汽车全部趴窝，因为上面有大量的电子元件。手机、电脑、汽车、发电厂全部瘫痪，城市一片漆黑，只有老式的手摇拖拉机能启动。

电磁脉冲武器

重量仅1千克的电磁脉冲武器，能摧毁数吨烈性炸药才能毁伤的电子设备。与普通的子弹、导弹不同，电磁脉冲武器的打击目标不是人，而是各种电子设备，雷达烧了、控制系统毁了、发电站没电了就没有办法打仗了。利用高强度电磁脉冲能量攻击对方的电子信息系统，可在瞬间破坏雷达、电脑、导弹、电子设备甚至指挥系统。

电磁脉冲武器弹头

原理就是法拉第电磁定律，当电路回路中感应出电动势，就会产生电流，电流足够强就会烧坏电路，使电子产品永久失灵。就算弱电磁脉冲，不能烧坏电路，但也会让芯片短暂失灵。因为电子产品都有嵌入式控制系统，当有瞬时大电流时，控制系统就会出错，也就是传送的0/1时出错，出现错误的程序的指令，电子产品也就不能用了。

电磁脉冲炸弹攻击效果图

最先发现电磁脉冲有如此大威力的是苏联人，新地岛试验场位于北极圈内，苏联人在这里进行了130次核试验，其中88次是在大气层内做的核爆实验核，最著名的要数1961年10月30日进行的5000万吨TNT当量的氢弹实验，这枚大伊万重27吨，在4200米的高空引爆，在39纳秒内释放出超过21万太焦耳，爆炸产生的蘑菇云宽40公里，高64公里。

氢弹爆炸

这枚氢弹摧毁了附近的一切，爆炸产生的电磁脉冲波造成了无线电通讯故障，部队1个多小时处于无法指挥状态，数千千米范围内的电子系统造成了破坏，苏联的防空雷达和很多电子设备被烧坏，投放氢弹的轰炸机与舰艇、地面的无线电联系全部中断，1小时后才恢复，电磁扰动三次传遍全球。

电磁脉冲炸弹2

美国人也不甘示弱，1963年6月，在太平洋的约翰斯顿岛上空4000米处进行空爆核试验后，1280千米之遥夏威夷瓦胡岛却大面积停电、电话中断、电子仪器几乎全部故障，檀香山也陷入一片混乱，防盗报警器响个不停，街灯也灭了，继电器一个个被烧毁，就像爆米花一样。后来才发现是因为核爆时产生的强烈电磁脉冲导致的。

电磁脉冲弹头

于是美苏两国就开始研制电磁脉冲武器，核弹不能随便用，就发明了非核电磁脉冲武器，就是利用炸药爆炸压缩磁通量的方法产生高功率的微波。电磁脉冲弹是把爆炸产生的能量转换成高功率微波辐射能，这种脉冲微波束能峰值功率在几兆瓦以上，频率能达到300吉赫。

B-2投放“停电导弹”瘫痪敌军电网

如此巨大的能量让电子元器件瞬间产生数千伏的瞬变电压，对电子设备造成无法挽回的损坏，没有办法修好了，或者花费大量精力修好还不如在制造一个。1986年，美国就在利比亚首次使用了电磁脉冲炸弹，成功摧毁了利比亚的防空雷达系统。并且在海湾战争、南联盟、伊拉克战争中多次使用了电磁脉冲武器，比如造成伊拉克断电并且广播也发不出去。

电磁脉冲炸弹

电磁脉冲武器可分为核弹头、常规弹头、定向能武器系统。电磁脉冲炸弹、电磁脉冲导弹、电磁脉冲炮弹等，这些属于集成到导弹或炸弹平台上的高功率微波弹。还有一种可重复使用的高功率微波武器。现实中比较常用的是电磁脉冲炸弹，战斗部内有电磁脉冲波发生器，利用高爆炸药产生的冲击波，迅速地压缩磁通量发生器的线圈，产生瞬间大功率电磁脉冲，摧毁对方的电子系统。

爆炸产生的能量转换成高功率微波辐射能

近年来无人机发展越来越迅速，除了高端的查打一体无人机外，一些便宜的蜂群无人机也是未来的趋势，比如一次释放100架微型无人机，上面有C4炸药，集中飞向目标后自毁，因为个头小隐蔽性强，在加上是蜂群策略，就算对方反击也会有漏网之鱼，这种战术很让军方很头痛。

集束式投放容器”释放百架无人机

电磁脉冲武器确实是对付蜂群无人机的最好选择。美军在2019年就研制出了“战术高功率微波作战反应器”，名字很高大上简称Thor，其实就是电磁脉冲武器，发射一次就能击落50架无人机，可以有效的保护军事基地免受无人机的攻击。Thor的研发人说：就像手电筒一样操作，任何陷入光束的东西，都会在眨眼之间被击落下来。

无人机群是未来战争的趋势

原理就是通过发射装置的定向天线 把电子脉冲能量集中到一个发射方向，对准目标后发射，只要碰到无人机，通过无人机的天线、导线、电线外壳的缝隙，都能让电磁波能量进入无人机内部，形成高电压或大电流，在天上直接就烧毁了。虽然法拉第笼可以屏蔽这种超强能量，但是你不能把无人机也放在笼子里吧，唯一的办法就是电磁加固。

这种武器的外形有点像圆形的雷达，能把发射出的电磁脉冲聚成窄波束，射程可达10千米，对准无人机发射后，无人机不是被炸毁的，而是烧毁了无人机的飞行控制系统，错误的控制命令让无人机摇晃从而坠毁。电磁脉冲武器打的是面，不像子弹一样打一个点，所以电磁脉冲武器可以一次摧毁密密麻麻的蜂群无人机，如果电磁脉冲导弹能量足够大，可以瘫痪一座城市的电网系统。

大量无人机被摧毁

俄罗斯的电磁脉冲武器也很先进，比如“阿拉布加”电磁脉冲武器，300米的空中爆炸后，能够中断周围3千米内的电子设备运行，使营团级规模的作战分队丧失通信能力。并且俄军还有电磁脉冲炮（EMP），射程为10公里，能摧毁10公里内的电子设备，无人机也能打下来。原理就是用超高容量电容来瞬间放电，让定向天线发射出定向的高功率电磁波来摧毁目标。

依靠发电机运行并存储在运输容器中

俄罗斯战略火箭部队的遥控扫雷车也利用了电磁脉冲的原理，这款扫雷车上有电磁脉冲设备和大功率电磁信号压制设备，能有效的切断敌方对爆炸物的遥控信号，并且能发射特定的电磁脉冲，对爆炸装置内的电子部件进行毁坏，可以避免爆炸。

美国的雷声公司开发出了高功率微波武器，主要用来打击无人机。他们偷了个懒，用的是有源相控阵雷达，在此基础上研发出了高功率微波武器。可以发射高功率微波打在无人机上，让内部的芯片过载烧毁坠落，如果微波功率够强，还可以引爆无人机上携带的爆炸物。

雷神公司Phaser高功率微波反无人机武器

电影中的排爆现场可以用电磁脉冲系统，烧毁爆炸物的电路吗？这个是不行的，因为电磁脉冲的本质是瞬间释放超强的脉冲电压和电流，使电路在电磁效应中感应出大电流，从而烧毁电路，但是强大的电流和电磁脉冲会触发炸弹引爆器，造成爆炸，所以还是要拆弹的，不过可以试试液氮。

电磁脉冲弹攻击示意图

电磁武器对民用设施还是有很大的威胁的，但是对军用设备的威胁要小一些，军队的电子设备在不断升级，美军对伊拉克用电磁脉冲武器之后，各国的军用设备都做了抗EMP加固。比如军用电脑、雷达、控制系统都有专业的抗EMP电路设计，坦克和装甲车上也有三防设备，电磁脉冲的攻击对它作用也不会太明显。

CHAMP武器作用概念图

强电磁脉冲能大面积瘫痪民用电器设备，军用武器也会受到影响，但是远没有民用的那么脆弱，比如舰艇和飞机上都有放电刷，电子设备都有短暂停电保护，蒙皮有良好等电位连接和联合接地，导线和天线都进行滤波和灭弧防护措施，必须要加装防波套，避免环装连接。为防止瞬时高电压，必须要有过压保护装置、放电器、带通滤波器、限幅器、补偿冗余电路、断路装置、回避线路、防电涌措施等。

高功率微波武器用于反无人机作战

但这并不代表电磁脉冲武器就失效了，因为很多小国家根本就没有这样的技术，并且电磁脉冲武器正向着功率更大、频谱更宽、装置更小的方向发展，在对隐形飞机、无人机、航母舰艇等方面还是有很大潜力的。矛和盾是此消彼长的，对付电磁脉冲武器的方法主要有电磁屏蔽、传导抑制、接地泄流等，并且一些新技术如石墨烯、等离子体防护、微波光子技术等先进技术能更好的防御这类武器。

战术高功率作战响应器（THOR）

一些小国在遭受电磁脉冲武器攻击时，普通人可以用简易的法拉第笼防护，把重要的手机和电脑之类的设备用铜丝网包裹起来，或者是扔到微波炉里，注意千万别叮，也能有效的防止自己的手机被损坏，因为就算你手机和电脑不开机，照样能摧毁。

简易版EMP

激光武器和电磁脉冲武器是未来武器的发展方向，不但可以猛烈的进攻还能更好地防御。激光武器可以点射，打掉更远处的大目标，而电磁脉冲武器能同时摧毁多个目标，将这2种技术结合在一起，开发出一个武器系统，不久的将来可能会实现。

诺贝尔物理奖的得主的研究阿秒脉冲，这种技术可制作1纳米芯片

诺贝尔物理学奖是世界上最高的物理学荣誉，它每年颁发给在物理学领域做出杰出贡献的科学家。

2023年的诺贝尔物理学奖得主是三位来自美国、德国和瑞典的科学家，他们分别是皮埃尔·阿戈斯蒂尼 (美)、费伦茨·克劳斯 (德) 和安妮·卢利尔 (瑞)。

他们的研究主题是阿秒光脉冲技术，这是一种可以用来探测和控制物质中电子运动的极短的光脉冲。

那么，什么是阿秒光脉冲呢？

阿秒光脉冲是一种持续时间为阿秒量级的光脉冲，其中阿秒是10的负18次方秒，相当于一亿亿分之一秒。

这是一个非常短的时间尺度，比原子核的振动周期还要短。

在这个时间尺度上，我们可以观察到物质中电子的运动，从而揭示原子和分子的内部结构和动力学过程。

为什么这次诺贝尔奖给了阿秒光脉冲呢？

因为阿秒光脉冲技术是一项革命性的物理学成果，它开辟了一个新的研究领域，即阿秒科学。

阿秒科学是一门研究物质中电子运动的最基本规律和最快速度的科学，它可以揭示物质的本质和变化。

阿秒光脉冲技术的发明者，皮埃尔·阿戈斯蒂尼、费伦茨·克劳斯和安妮·卢利尔，是物理学界的杰出人才，他们在阿秒光脉冲产生、测量、传输、聚焦、应用等方面做出了创造性和开拓性的贡献。

喜夺诺贝尔奖

他们的研究成果不仅推动了物理学的发展，也为其他学科提供了新的研究方法和工具。

那么，这种科技是否可以用于制作1纳米以下的芯片呢？

阿秒光脉冲和光刻机

答案是有可能的。

因为阿秒光脉冲具有极高的空间分辨率和时间分辨率，可以实现对纳米尺度的物质进行精确的切割和加工。

用阿秒脉冲来制作芯片

这对于芯片制造来说是非常有利的，因为芯片制造需要在极小的空间内刻画出复杂的电路图案。

目前，芯片制造主要依赖于紫外光刻机，其最小分辨率为13.5纳米。如果能够利用阿秒光脉冲技术来制作芯片，那么可能会突破这个极限，实现更高密度和更高性能的芯片。

当然，这并不是说阿秒光脉冲技术就可以马上用于芯片制造。

目前，阿秒光脉冲技术还面临着许多挑战，例如阿秒光脉冲的产生、测量、传输、聚焦、稳定性等方面还需要进一步的研究和优化。

现在阿秒光脉冲技术主要应用于基础科学研究领域，还没有实现工业化和商业化。

因此，阿秒光脉冲技术在芯片制造方面还有很大的发展空间和潜力。

中国在阿秒光脉冲的研究也走在世界前列

阿秒光脉冲技术是一项具有历史意义和前沿性的物理学成果，它为人类认识自然界提供了一个新的视角和尺度，也为人类社会带来了新的机遇和挑战。

中国的科学家和相关机构在阿秒光脉冲技术的研究方面也取得了显著的进展，展现了中国的技术实力和创新能力。

中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室：该实验室是国内从事强场激光物理研究的主要机构之一，拥有国内最先进的超强超短激光系统。该实验室在阿秒电子动力学领域取得了重要进展，采用高对比度飞秒激光脉冲技术与等离子体镜锁相机制，解决了飞秒激光脉冲与阿秒电子脉冲的时空同步难题，

实验中观测到电子在光场调制下的空间条纹图，实验验证了“全光阿秒电子示波器”的可行性。

实验室观测到的空间条纹图

中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室 ：该实验室是国内从事阿秒科学研究的主要机构之一，拥有自主研制的高能量分辨阿秒条纹相机。该实验室在阿秒脉冲产生与测量技术方面开展深入研究，并取得系列重要进展。近日，该实验室在实验上获得了75 as的阿秒光脉冲产生与测量结果，这是目前国内阿秒光学领域的最新进展 。 清华大学物理系：该系是国内从事物理教育和研究的主要机构之一，拥有国内最先进的超快激光系统。该系在利用飞秒和阿秒激光探测和控制原子和分子过程方面取得了一系列重要成果，例如观测到氦原子双电离过程中电子关联效应、控制氦原子双电离方向、控制氮分子解离通道等。

大型中电子关联效应

以上只是中国在阿秒光脉冲技术领域的部分科学家和相关机构，还有许多其他优秀的研究团队和个人在这一领域做出了贡献和创新。

中国的阿秒光脉冲技术与世界水平相距不远，很有可能实现商用化，为国家的科技发展和社会进步提供强大的支撑。 我们应该为中国的科学家和相关机构感到自豪和骄傲，也应该为中国的科技实力和创新能力感到自信和期待。

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