点评:近几天,委内瑞拉大停电引发了社会重大问题,整个社会几乎停转,并带来了重大损失。委内瑞拉总统马杜罗指责美国是造成此次停电事故的元凶,美国的网络攻击造成了委内瑞拉的电网瘫痪!事情真的如此吗?也许吧。除了网络攻击外,电磁脉冲也可能对电力网造成致命损失。那就让我们先来看看吧。

正如我们所知,电磁脉冲或EMP对生命构成潜在威胁。世界多个国家一直在研究更好的方法来保护军事系统和关键基础设施免受这些破坏性射线的伤害。

如果一个国家或恐怖组织能够获得一枚核导弹,他们从美国东海岸一艘看似无害的货轮上发射这枚核导弹,并在海拔低至80,000英尺的地方引爆它,比在如诺瓦克,弗吉尼亚州上空引爆,那么这些地区的电网就会遭到大规模破坏,那么电脑、电话网络、银行自动取款机、工厂、汽车和电器都不能用了。如果敌人将核装置在更高处引爆,那么受影响地区还将包括该国首都华盛顿特区,以及汉普顿路地区的主要军事设施,如诺福克海军基地、尤斯蒂斯堡、兰利空军基地和Oceana海军航空站。

“引爆高度越高,情况就越糟糕,”爱达荷州海登电子浪涌保护产品制造商Transtector Systems的高级项目经理Bill Magee表示。“在堪萨斯城上空200英里处爆炸核武器,就可以破坏美国所有的电网。我们又回到了没有电的过去。“

这种情况并非不可能。开始时,只有美国和俄罗斯(以及俄罗斯的前身,苏联)拥有核武器。20世纪50年代和60年代,英国、法国和中国加入了核俱乐部,此后印度、巴基斯坦、以色列、朝鲜和南非都发展了核武器。

伊朗被怀疑接近发展出核武器。在所有已经开发出原子弹头的国家中,据报道只有南非摧毁了它的武器库,但该国的核心技术仍然存在。

伊朗和朝鲜都是美国的敌人,并拥有自己的导弹系统,能够发射核弹头。两个国家都表示支持像基地组织这样的已知恐怖组织。巴基斯坦不是最稳定的国家,它与美国的长期友谊仍然是一个问号。我只想说,对美国的意外核攻击的威胁只会随着时间而增长。

电磁脉冲(EMP)

这些噩梦场景中的罪魁祸首被称为电磁脉冲 - 称为EMP。EMP是通常来自核爆炸或强烈波动的磁场的电磁辐射,其可以渗透未屏蔽的电气和电子系统以产生破坏性电流和电压冲击。核引起的EMP有包括三个方面-E1,E2和E3。

  • E1脉冲非常快,频率很高,并产生非常高的电压。EMP的这个E1效应可以破坏或损坏计算机和通信设备 - 即使效应没有进入电源或天线 - 因为它的高频能量可辐射到很短的电线上,例如印刷电路板和小型电子线路上的电线组件。E1的短持续时间(以纳秒为单位)对于传统的雷电冲击保护器来说太快了。

  • E2 EMP能量,以数十或数百微秒的速度测量,类似于来自闪电的能量,被认为是EMP中最容易防御的能量。防雷组件在电气和电子设备中很常见,并且可以提供足够的E2 EMP能量保护。

  • 核EMP的E3部分被认为是最具破坏性的,因为它持续数十到数百秒,沿着电力线、管道和其他长导体长距离传播,并且几乎可以烧毁连接到电网的所有部件 - 包括计算机和数据网络,电信设备,收音机,电视和家用电器,如电灶和洗衣机。E3 EMP能量也可以摧毁大型电网变压器,这些变压器可能很难并需要很长时间才能更换; EMP的E3组件可以通过造成可能需要6到18个月修复的损坏来拆除电网。

EMP攻击的后果

考虑到如果受EMP攻击后整个北美地区一年没电的情况。东北部的一些人对12月初的一场冰暴导致持续一周或更长时间的大规模停电的感觉可能印象不是那么深刻。尽管如此,即使那些在圣诞节前遭受最长时间停电的人的痛苦,实际上与大规模的EMP攻击可能导致的人类破坏相比是小巫见大巫。

结果是:燃料、食物和饮用水会很快消耗殆尽- 特别是在大城市; 运输和制造业将陷入停滞; 手机都用不了了,互联网也消失了,所以很少有信息可用; 广播电台和电视台将停止播放,报纸和杂志将停止发行; 商店、餐馆和酒店将被关门; 医院将关闭; 金融交易将停止; 邮件会停止; 公司会暂停营业,因为他们的灯和机器不能运转,他们的员工也无法上班。

随着几周几个月没有电力,工作没有了,薪水不见了。无论如何,如果所有银行和商店都关闭,发现金?如果没有地方可以花钱,现金有什么用?大家将依赖于以物易物为基础的数百年前的经济模式 - 人们以拥有有价值的东西进行交易。许多人 - 特别是在人口密集的地区 - 会试图搬到事情并不那么糟糕的地方,但由于没有信息,他们都不知道该往哪里去。他们可能只是漫无目的地游荡。

金钱、信用卡、甚至珠宝都将毫无用处。另一方面,淡水、木柴、罐头食品、肉和蛋,好刀,手工具和木材,医疗用品,毯子和保暖衣物,坚固的鞋子,织物,针和线,蜡烛,灯油,枪和弹药是最受重视的。这些商品,以及咖啡,酒和烟草,可能会成为当天的货币。

受EMP保护的避难所,例如上面所示的避难所,不仅必须屏蔽墙壁上的EMP波,还要屏蔽能够发射或接收RF能量的所有电缆,连接器和天线。

到这个时候,大部分燃料都将消失,大多数汽车和卡车都被EMP攻击破坏,因此旅行将变得缓慢而艰难。有些人可能会前往机场和火车站,但却发现他们已关闭并被遗弃。人们将不得不留在原地,充分利用他们所拥有的。绝望,痛苦,痛苦和绝望将变得普遍。随着家庭,团体和个人只为自己寻找生存之道,人们心灵会变坏。

道路上没有汽车,空中没有飞机,工厂不能运行,没有电视,立体声音响或iPods - 而且最后一台可以工作的发电机也将耗尽燃料而停止 - 一场深刻的沉默将降临在那片土地上,这种情况人类近200年来没有经历过。然后人们会日夜专心地倾听其它声音,发动机,枪声,锤子和锯子,自来水,有人演奏乐器的声音。大多数情况下它会很安静。

如上所示,像全球鹰无人机这样的军事系统受到严格的EMP保护

到没有电的时间快到一年的时候,大多数非常小和非常老的人都会死亡。许多其他人也会离开。位于马里兰州弗罗斯特堡的即时接入网络(IAN)有限责任公司总裁查尔斯·曼托(Charles Manto)表示:“由于一年内没有电力供应,大约有70%的美国人死于饥饿。”该公司提供系统和咨询服务,以保护重要军事和环境管理计划的影响下的民用基础设施。

在一次严重的美国大陆范围内的EMP袭击事件发生一年之后,高科技经济都只能是一种回忆; 人口下降到只有原来的三分之一; 政治机构即使没有被破坏也会受到损害。基本上你正在看全国范围内卡特里娜飓风的后果 - 或许像是大约1856年的堪萨斯地区。

请记住,这种情况虽然听起来很可怕,但只考虑了电网的破坏。如果某些人能以某种方式长期自己发电会如何?这是可能的,特别是随着人们称之为“微电网”的出现,这些电网描述了利用风能和太阳能等可再生能源供给市政电网电能。

Transtector提供冲击保护和滤波产品,可防止各种形式的电磁脉冲

在海洋中一些能用电的岛屿可能意味着有一些人可以继续做饭,可以洗热水淋浴,使用电灯。然而,在这些情况下,采购食物仍然存在问题; 燃料可用性充其量只是参差不齐的; 工作将是稀缺的; 通讯将是零星的; 运输仍然是一个问题。社会的其他领域也会受到类似的影响。

美国国会已经成立了一个评估美国电磁脉冲攻击对美国的威胁的委员会 - 美国环境管理计划委员会 - 2018年四月该委员会发表了一份详细的研究报告。除了电网,该委员会的报告还考虑了EMP攻击对电信,银行和金融,石油和天然气,运输,食品和水基础设施,应急服务,空间系统,政府以及心理影响的影响。

如果没有一个正常运行的全国性电网,电信网充其量只是局部的。手机信号塔很大程度上无法运行,网络集线器可能无法相互连接。最有可能只建立通信孤岛,并且可靠性存疑。不可靠的国家电信系统也将对银行,交通,能源和公共服务造成损害。

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如果没有全国范围的语音和数据电信系统,银行业将被迫从根本上重组并改变银行开展业务的方式。他们将不得不依赖纸质交易,并且可能无法访问存款和取款的计算机数据库。

对SCADA的影响

石油和天然气,运输,食品和水分配等其他公共基础设施也将受到严重影响。其核心原因是EMP对电子设备的破坏或破坏,称为监控和数据采集系统,也称为SCADA。

这些设备以及数字控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)构成了关键基础设施的大部分计算机控制,如核能和其他发电,食品加工,石油和天然气管道,市政供水,炼油厂。 ,地铁和轨道交通,交通信号和银行业务。

EMP有可能破坏或冲击这些关键行业的自动数字控制系统。更糟糕的是,这些关键基础设施中的大部分都是相互关联的,因此一个或多个地方出问题可能会对其他地方产生连锁反应。

美国环境管理计划委员会的报告指出,EMP损坏会扰乱电信网络或电网,“维护运输基础设施的人员也不工作了,除非他们有食物和水。”

此外,没有可靠的数字控制可能会损害炼油厂、核电厂、石油管道和其他关键基础设施中的重要安全系统和备份,从而导致更严重的损失。例如,在炼油厂的关键部分中的计算机控制的阀门可能由于在给定时刻未能打开或关闭而导致爆炸。

此外,在炼油厂爆炸的情况下,EMP也会破坏警报火灾和救援人员的自动警报系统。如果EMP损坏了电信和数据网络,消防员甚至接听不到紧急电话,如果EMP由于交通信号故障导致车辆损坏或导致交通堵塞,消防员还能来吗,你懂的。

军队怎么样?

自20世纪50年代原子时代开始后不久,EMP对关键军事系统的影响一直是一个考虑因素。这些系统,如战舰和潜艇、主战坦克和其他装甲车、喷气式战斗机和军用运输机,以及战略武器和通信系统,必须满足各种军事和行业标准的EMP屏蔽要求和保护。这些标准包括MIL-STD-285,MIL-STD-188-125,MIL-STD-461E,MIL-STD-464,ANSI C95.3-1979,IEEE C63.14和IEEE 299-1991。

一般而言,军事和航空航天系统 - 特别是那些旨在参与战斗或参与战略核作战的系统 - 都受到屏蔽,电涌保护器,固化电缆,以及系统设计人员可采取的其他措施的保护,以取消或减轻EMP的影响。

然而,过去15年来军事和航空航天应用中使用商用现货(COTS)组件和子系统的水平不断提高,这是军方领导人密切关注他们认为至关重要的系统的原因,军方继续进行防御操作,并确保系统测试程序是最新的。

军事力量也严重依赖商业电网进行长期运作,因而电网故障可能导致未知严重的军事问题。

自20世纪90年代初冷战结束以来,民事和军事官员对EMP和EMP问题的关注变得相对宽松,这些问题对所有系统都有影响。此外,在当前全球反恐战争等激烈的军事行动中,个人全球定位系统(GPS)导航设备等商业级设备也会进入前线部队。

如果这些类型的系统在美国或海外的EMP攻击后的关键时刻失效,这是就是一个非常严重的问题。尽管如此,对军事和民用基础设施的EMP和EMP保护的兴趣正在增加。“在过去十年中,我们已经看到对EMP保护的要求大幅提升,”俄亥俄州蒂普市的EMP过滤专家Captor Corp.总裁斯科特·蒂姆斯表示,“美国承认其他国家拥有核弹能力,我们正在加强我们的系统以规避这一点。”

如何防范EMP

美国和欧洲的几家公司专门为军事和民用电子系统提供EMP保护。例如,位于马里兰州弗罗斯特堡的Instant Access Networks(IAN)LLC是一名EMP顾问,正在设计用于军事,政府和民用的便携式屏蔽式避难所,以保护计算机,数据网络和通信系统等关键基础设施。

“我们的目标是创造一种可大规模生产的手段,以保护10%的关键基础设施,其中大部分是在当地政府或私人手中,”IAN总裁查尔斯·曼托认为,“我们正在生产可用于计算机机架的大规模生产模块,这些模块可六面屏蔽,并带有超级电涌保护器,适用于箱式设备。”

我们还建造了一些可运输的房间不仅在墙壁上提供屏蔽,而且还在电缆,连接器和带有进出避难所的电气路径的天线中提供屏蔽,用于电信和应急通信等关键的市政基础设施。“我们可以将这些避难所安置在城市以外的农村地区,”Manto解释说。这些经EMP固化的独立房间很可能可由可再生能源的电网独立电力,例如风能和太阳能。

Timms说,Captor公司的工程师专门研究电子瞬态保护模块,主要用于军事应用的EMP保护。除了电磁干扰(EMI)滤波器外,Captor的瞬态保护模块还集成了瞬态设备,以减少瞬态脉冲。还包括传统的滤波装置,以及齐纳二极管。

“EMP和EMI而言需要通过一个军用标准',”Timms解释说。“你必须在穿过那个盒子的每条线上放一些东西,并保护每个针脚; 暴露的一切都必须被屏蔽。

“有时它相对简单,有时候它可能非常昂贵,”蒂姆斯继续道。“人们可能会在每个引脚上使用瞬态器件,有时可能需要额外的滤波。这取决于盒子里的内容,以及它对那些EMP的敏感程度。“

专家表示,一般而言,改造现有的EMP保护系统的成本远远高于设计从一开始就内置EMP保护的系统。

 

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