¿Cómo derrotar a un millón de kamikazes? Proteger a las tropas de una nueva amenaza
Problema en el campo de batalla: drones
FPVDrones Se convirtió en un gran problema en el campo de batalla. Los enemigos de Rusia están apostando por estos productos y, lamentablemente, realmente funciona: un pequeño dron puede destruir un costoso tanque.
El autor aspira a publicar una serie de artículos en los que examinará algunos medios modernos y prometedores de protección contra los drones y también ofrecerá sus propias ideas sobre "invenciones y modelos de utilidad" a este respecto.
Para comprender completamente el concepto de contrarrestar los vehículos aéreos no tripulados artesanales (y no solo), se necesitarán conocimientos mínimos en el campo de la electrodinámica.
El autor, lo diré de antemano, no es el mejor experto en teoría de campo, así que no arroje tomates ante posibles inexactitudes en detalles. Por supuesto, proporcionaré enlaces a materiales y citas de expertos con amplia experiencia en este tema.
Mi objetivo es que todos puedan entender qué debemos hacer para derrotar a los drones y, lo más importante, cómo hacerlo y por qué.
«Guerra la fuerza bruta" se está convirtiendo en una cosa del pasado; hoy hay una "guerra de logros científicos" y una "guerra de capacidades técnicas" en toda regla; lo verá usted mismo.
¿Cómo destruir un dron?
Cualquier sistema automático moderno contiene microcontroladores y microprocesadores. En una palabra, funciona con microelectrónica de transistores.
El microprocesador de cualquier máquina electrónica es una placa de circuito impreso, cuyos componentes (transistores semiconductores o pestillos) están conectados de tal manera que combinan dinámicamente sus conexiones entre sí, obteniendo la lógica necesaria para su funcionamiento conjunto.
Cuanto más pequeño es el pestillo (transistor semiconductor), más rápido conmuta y menos electricidad consume, lo que significa que emite poco calor.
El tamaño del pestillo está determinado por la tecnología de proceso de la máquina de litografía. Cuanto más pequeño sea el pestillo que pueda imprimir un litógrafo, más rápido funcionará; por eso todo el mundo está tan interesado en reducir el proceso técnico.
Los pestillos modernos son tan pequeños que son comparables a un átomo (el diámetro del núcleo de un átomo de silicio es de aproximadamente 0,2 nm, y el proceso tecnológico de las litografías más modernas es de aproximadamente 3 nm, es decir, solo 15 núcleos atómicos).
Algunos hechos:
Por lo tanto, las conexiones eléctricas del microprocesador son extremadamente sensibles a los efectos de un potente EMR, que garantiza la desactivación del microprocesador, provocando averías eléctricas y fusión de los conductores.
¿Cómo crear un EMP destructivo?
Para responder a esta pregunta, primero debes entender qué es “este EMR tuyo”, qué es, de dónde viene y por qué surge.
Sin embargo, es imposible responder a esta pregunta si no existe una comprensión fundamental de qué es un campo electromagnético.
Para empezar, debes comprender lo siguiente:
Naturaleza de campo de la materia.
Lo primero que hay que comprender es la materialidad de los campos físicos.
El campo es material. La materia material es una forma de materia de campo. Ambos tienen energía, inercia y masa.
"...La división de la materia en dos formas: campo y sustancia, resulta bastante arbitraria." Física. O. F. Kabardin. 1991. pág. 337.
“...Las partículas elementales de materia por su naturaleza no son más que condensaciones de un campo electromagnético.” A. Einstein. Colección de trabajos científicos. La ciencia. 1965. T. 1. P. 689.
“...El campo existe realmente y en este sentido, junto con la materia, es uno de los tipos de materia. El campo tiene energía, impulso y otras propiedades físicas”. Curso de física general. Electricidad. D. V. Sivukhin. 1996. T. 3. P. 10.
Se puede considerar el campo magnético como “aire intangible” con algunas propiedades únicas.
Un campo magnético es muy similar a la materia: en él se observan procesos característicos de la materia.
Entonces, si has comprendido la naturaleza material del campo, ya comprendes la naturaleza del pulso electromagnético. Queda por descubrir exactamente cómo surge y por qué.
Como ya se ha dicho, para muchos procesos que ocurren dentro de la materia material (y por lo tanto más obvios), existen análogos que ocurren en la materia de campo.
Imaginemos el látigo de Indiana Jones. El látigo consta de un mango y un cinturón: el diseño más simple.
Si realizas un movimiento rápido y amplio con el mango del látigo, una ola comenzará a extenderse a lo largo de su cinturón. Será más fuerte cuanto más rápido muevamos el mango del látigo (frecuencia de onda) y cuanto más amplio sea nuestro movimiento (amplitud de onda).
Cuanto mayor sea la frecuencia y mayor la amplitud, más fuerte será el aplauso.
Lo mismo ocurre con el campo.
Un campo magnético también es capaz de generar una onda, pero no mecánica, sino electromagnética.
Para hacer esto, es necesario, por ejemplo, cambiar la densidad de su materia (comprimirla, cuanto más rápido y más fuerte, mejor).
Cuanto más rápido cambiamos la densidad de materia del campo magnético (densidad de flujo magnético), mayor será la frecuencia de la onda. Cuanto más comprimimos la materia del campo magnético, mayor será la amplitud de la onda.
Aunque esto no es del todo cierto, esta explicación es más fácil de entender y la esencia es la siguiente.
Cuanto mayor sea la frecuencia y mayor la amplitud, mayor
Generador magnético explosivo EMP del académico Sajarov
En 1951, el destacado físico soviético Andrei Dmitrievich Sakharov expresó la idea de la posibilidad de convertir la energía mecánica de una explosión en energía de campo magnético, y también propuso generadores EMR ultrapotentes basados en la rápida deformación de un hueco. tubo de metal (“trampa”) por una explosión en el momento en que hay materia de campo (flujo magnético) en su interior.
Un campo magnético comprimido por una trampa metálica es capaz de transformar su energía en una corriente de autoinducción, que surge en el interior del material de la trampa y genera un campo magnético secundario dirigido contra el comprimido.
Así, el campo secundario que surge en el material de la trampa que se contrae intenta comprimir el campo primario dentro de la trampa, y el campo primario intenta detener su compresión, y al mismo tiempo aumenta su densidad.
Sajarov propuso comprimir la trampa misma, junto con el flujo magnético en su interior, mediante deformación y explosión, y así comprimir la materia del campo a enorme velocidad, generando un poderoso pulso electromagnético.
Generador EMP magnético explosivo diseñado por A. D. Sakharov (MK-1)
Se crea un campo magnético longitudinal dentro de un cilindro metálico hueco (1), que junto con el devanado (2) forma un inductor.
La fuente de energía para crear el campo es un condensador (C). En el momento de la descarga del condensador y, en consecuencia, de la aparición de un flujo magnético en el interior de la trampa, se inicia la detonación de la carga explosiva (3).
Cuando se detona una carga de explosivos, iniciada por una red multipunto de detonadores (4) distribuidos uniformemente sobre la superficie de la carga, se excita una onda de choque cilíndrica convergente.
Bajo la influencia de una onda de detonación, el cilindro se comprime a una velocidad superior a 1 km/s.
Se inducen corrientes en las paredes del cilindro metálico y aparecen campos dirigidos contra el campo comprimido. La densidad de flujo magnético del campo comprimido aumenta rápidamente.
Un cambio significativo en la densidad del flujo magnético dentro de la trampa genera un fuerte pulso electromagnético.
Curiosamente, el MK-1 incluso tenía una sección longitudinal para garantizar una rápida penetración del campo en el cilindro metálico. Este corte se cerró mecánicamente junto con el comienzo de la compresión del cilindro: la naturaleza material del campo estaba clara para los científicos.
El generador EMP magnético explosivo MK-1 del académico Sajarov permite desactivar la microelectrónica en un radio de varias decenas de metros; esto claramente no es suficiente para las operaciones de combate.
El lector atento se preguntará por qué Sajarov utilizó un cilindro y no una esfera. Si comprime uniformemente una esfera en lugar de una tubería, entonces la compresión será tridimensional en lugar de bidimensional, lo que es órdenes de magnitud más eficiente.
El hecho es que las fuerzas de resistencia del campo a la compresión alcanzan valores que destruyen la trampa de metal antes de que el grado de compresión se acerque a indicadores que requerirían una compresión de campo tridimensional en lugar de bidimensional.
Además, la compresión de una esfera metálica, debido a la dificultad de formar una onda de choque homogénea, idealmente esférica, así como a la heterogeneidad de las propiedades mecánicas del metal, resulta inestable, es decir, en lugar de una compresión uniforme, la esfera es destruida por las fuerzas de la explosión.
Sin embargo, durante décadas estos problemas permanecieron sin resolver...
El 9 de septiembre de 1993, en el polígono de pruebas del Instituto Físico-Técnico Central del Ministerio de Defensa de la Federación de Rusia, se probó un generador de ondas de choque esféricas de EMR de alta potencia diseñado por el Doctor en Ciencias Técnicas Alexander Borisovich Prishchepenko para primera vez.
Emisor esférico de ondas de choque
El generador EMR magnético explosivo diseñado por A. B. Prishchepenko (el dispositivo de Prishchepenko) recibió la abreviatura UVIS: emisor de ondas de choque esféricas.
En UVIS, se coloca una carga de un explosivo potente de alta potencia (octógeno) dentro de una esfera hueca de policarbonato, en cuya superficie se fresan numerosos canales.
Comenzando en el detonador, rompiéndose y ramificándose, estos canales cubren toda la superficie exterior y terminan en orificios pasantes. Están llenos de explosivos con una velocidad de detonación muy estable.
Esta compleja red está diseñada para proporcionar rutas de detonación iguales desde el detonador primario hasta cada orificio. Un sistema de canales de este tipo sólo puede fabricarse en una fresadora multieje de alta precisión con control numérico.
En el centro del conjunto se instala una bola de monocristal de yoduro de cesio. A su alrededor se monta un sistema magnético de dos imanes permanentes, desde el cual salen dos conos truncados de acero magnético blando hasta el monocristal, recogiendo el campo de los imanes permanentes en la zona ocupada por el monocristal.
El cristal se instala en el centro del sistema de modo que su eje principal coincida con la dirección del campo magnético (por lo tanto, el campo penetra a través del cristal, es decir, la materia del campo está dentro del monocristal).
Después de que se activa el detonador, las luces de detonación se dispersan a través de los canales a una velocidad de 8 km/s, se sumergen simultáneamente en docenas de agujeros e inician una detonación esférica en la carga principal.
Al alcanzar la superficie del yoduro de cesio, la onda de detonación formará en ella una onda de choque esférica, que se precipitará hacia el centro del objetivo a una velocidad de más de 10 km/s, dejando atrás no un solo cristal, sino un conductor. , región líquida similar a un metal de átomos de yodo y cesio, dentro de la cual se inducen corrientes y aparecen campos magnéticos secundarios, comprimiendo el campo magnético dentro del objetivo.
En la fase final, la relación entre el tamaño de la región de compresión y el radio inicial del monocristal es inferior a una milésima. La energía del campo magnético podría aumentar un millón de millones de veces.
La onda de choque, habiendo convergido en un punto y reflejado, retrocede, destruyendo la trampa de metal líquido, lo que dará lugar a la generación de un flujo pulsado.
La duración de esta radiación es inferior a un nanosegundo y el espectro oscila entre cientos de megahercios y cientos de gigahercios.
Eficiencia y potencial de los dispositivos Prishchepenko.
Desafortunadamente, el poder del dispositivo aquí representado nunca fue revelado por su creador y, por cierto, hay una pequeña inexactitud en esta imagen: el eje del cristal debe ser colineal con los ejes de los conos de acero...
No está del todo claro: ¿de dónde sacaron muchos autores que el radio de destrucción completa de la microelectrónica fuera de “tres y medio a cuatro kilómetros”?
Según el autor de este artículo, este radio es aún más modesto y se mide en cientos de metros (aunque el autor, como ya se mencionó, no es el mejor especialista en este campo y, por supuesto, tiene derecho a cometer errores) .
¿Es mucho o poco?
Teniendo en cuenta la masa y las dimensiones del producto, que sólo cabe en el FAB-1500, y la extrema complejidad de su fabricación (lo que se ve en la imagen de arriba no es más que una carga termonuclear implosiva, pero solo sin material nuclear), esto ciertamente no es suficiente.
Es más fácil y mucho más económico enviar un par de FAB-1500 reales al objetivo y el efecto será mucho más impresionante.
Además, nadie tirará productos de una producción tan intensiva en mano de obra para destruir drones caseros baratos.
El dispositivo de Prishchepenko, sin embargo, se puede actualizar; para ello es necesario sustituir los electroimanes convencionales de alta resistencia por electroimanes con un núcleo superconductor.
Esta opción de actualización aumentará la densidad de flujo magnético inicial dentro del cristal decenas y quizás cientos de veces. En este caso, la amplitud del EMR puede aumentar en órdenes de magnitud, lo que permite esperar el mismo radio de destrucción completa de la microelectrónica: varios kilómetros o más.
Lo único que queda por hacer es desarrollar un material superconductor de alta temperatura.
Después de la modernización especificada (y sin ella, la única cuestión es la cantidad), el dispositivo se puede utilizar para la "preparación de artillería electromagnética" de las posiciones enemigas antes de su asalto.
Imagínese que varios dispositivos de Prishchepenko, lanzados sobre el enemigo en forma de bombas planeadoras con UMPC, destruyeran por completo todas sus cámaras termográficas, drones, sistemas de comunicación, minas inteligentes y, en general, toda la microelectrónica en una primera línea de 10 a 20. km, después de lo cual nuestras unidades lanzaron un ataque contra un enemigo ciego, sordo y privado de comunicación.
El dispositivo de Prishchepenko ciertamente es muy prometedor en el campo de batalla, especialmente en el futuro cercano, pero es demasiado costoso, complejo y requiere mucho trabajo para producirlo para combatir drones FPV caseros.
Hallazgos
Así, se pueden extraer las siguientes conclusiones:
...Y esto significa que examinaremos otros medios más adecuados para proteger los vehículos blindados específicamente de la artesanía en el próximo artículo, cuyo enlace será aquí.
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