Электромагнитный терроризм — новая угроза в информационно-энергетической среде

Информационные технологии всё более широко используются в различных сферах деятельности людей и влияют на безопасность их жизни. Объекты электроэнергетики  и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) являются мощными источниками электромагнитных излучений (ЭМИ), пронизывающих всё прилегающее к ним пространство.

Электромагнитная среда непрерывно усложняется: повышается интенсивность электромагнитных полей, расширяется частотный диапазон, увеличивая спектр опасностей, вызванных функционирующими системами и оборудованием. Традиционные информационные технологии, которые на определённом этапе развития были не восприимчивы к электромагнитным волнам, при усложнении электромагнитной обстановки и увеличении уровня возмущений, стали чувствительны к ним. Сами объекты сегодня подвергаются преднамеренному воздействию мощных внешних электромагнитных излучений (ЭМИ) со стороны террористов.

Электромагнитный терроризм в качестве мощного средства деструктивного воздействия на инфраструктуры современного мира является предметом возрастающей обеспокоенности мирового сообщества. Ещё 15-20 лет назад эти проблемы волновали лишь узкий круг специалистов. В условиях глобализации и тотальной информатизации реальных систем угроза преднамеренного электромагнитного воздействия (ЭМВ) на электроэнергетические  и информационные системы по своим последствиям может быть сопоставима с террористической атакой.Глобализация и информатизация социально-экономических процессов

Трудно назвать область производственной или бытовой деятельности людей, в которой не использовались бы ЭВМ. По глубине и широте проникновения в различные отрасли Интернет-технологии занимают одно из ведущих мест в информационном мире. Пользователями Интернета в мире уже в начале 2014 г. являлось 2,7 млрд человек. Всемирная сеть начинает оказывать влияние на территориально-общественные системы, включая как хозяйство, так и общество в целом. Ошибки в работе и сбои электронного оборудования могут привести к опасным ситуациям и риску нанесения вреда здоровью людей, оборудованию и окружающей среде.

Тенденция расширенного применения микропроцессорных устройств релейной защиты, управляющих энергетическим оборудованием — с одной стороны, и увеличения плотности элементов в микрочипах, сопровождающаяся снижением их устойчивости к внешним ЭМВ — с другой, на фоне прогресса в области создания мощных средств дистанционного деструктивного ЭМВ образуют опасный вектор для государственной и военной инфраструктуры.

В последнее время повысилось внимание к проблеме электромагнитного терроризма (ЭМТ), под которым подразумевается ЭМВ в виде шума или сигналов, воздействующее на электрические и/или радиоэлектронные системы, приводящее к нарушению функционирования или повреждению этих систем. До настоящего времени источниками помех являлись:

— природные воздействия: грозовые разряды, радиоволны, генерируемые космическими источниками при некоторых процессах, происходящих в атмосфере Земли, при возбуждении колебаний в ионосфере Земли, ЭМИ, вызванные движениями тектонических плит,

— явления техногенного характера: индустриальные помехи, побочные ЭМИ и наводки от смежного оборудования, электромагнитный импульс ядерного взрыва.

Электромагнитное оружие США

Первым о возможности создания электромагнитного оружия (ЭМО) задумался Никола Тесла. В теории электричества Н.Теслы основополагающим было понятие эфира – невидимой субстанции, передающей колебания со скоростью, во много раз превосходящей скорость света. Каждый миллиметр пространства, полагал Н.Тесла, насыщен бесконечной энергией, которую нужно лишь суметь извлечь. Вместо абстрактного эфира в современной науке введено понятие «физический вакуум», а «бесконечное количество доступной энергии» заменено конечным количеством энергии в единице пространства.

«Люди погибнут от неумения пользоваться силами природы и от незнания истинного мира» — гласит надпись на пирамиде Хеопса. Несмотря на то, что с электрическим полем человечество знакомо более трёх тысяч лет, по словам   Н.Теслы, за 80 лет знакомства с электричеством он по-прежнему не в состоянии ответить на вопрос: «что же такое электричество». Р.Фейнман определял электрическое поле как нечто, обладающее энергией, находящееся между заряженными телами, обеспечивающее действующую между ними силу. В соответствии с представлениями Фарадея-Максвелла пространство заполнено реальной физической субстанцией — электромагнитным полем. А.Эйнштейн в 1952 г. после признания эквивалентности массы и энергии предложил «отказаться от понятия вещества и построить чистую физику поля». Таким образом, концепция полевой среды после новых открытий астрофизиков и возникших космогонических теорий становится актуальной.

Рис 1. В лаборатории Теслы в Колорадо-Спрингс, США. 1900 гг.

В 1928 г. американским физиком Артуром Комптоном было предсказано возникновение электромагнитного импульса как поражающего фактора ядерного взрыва. Об эффекте Комптона пришлось вспомнить после испытательного взрыва первой водородной бомбы в 1958 г. над Тихим океаном, когда возникли осложнения на расстоянии сотен миль от места взрыва: погасли уличные фонари на Гавайях, были полностью нарушены системы радионавигации в Австралии и радиосвязь во многих других регионах. Причиной послужил мощный импульсный поток электронов.

Электромагнитный импульс ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ)– кратковременное ЭМИ, возникающее при взрыве ядерного боеприпаса в результате взаимодействия гамма- излучения и нейтронов, испускаемых при ядерном взрыве, с атомами окружающей среды. ЭМИ является поражающим фактором ядерного оружия (ЯО), оказывает воздействие на радиоэлектронную аппаратуру и электротехническое оборудование на большом расстоянии. Основными параметрами ЭМИ ЯО, характеризующими его поражающее действие, являются изменения напряжённости электрического и магнитного полей во времени и их ориентации в пространстве, а также величина максимальной напряжённости поля. Очевидно, с этого момента и начинается история ЭМО.

Несмотря на признание США невозможности победы в ядерной войне, различные аспекты поражающего действия ЯО продолжают обсуждаться. В одном из сценариев начального периода ядерной войны особое место отводится потенциальной возможности вывода из строя радиоэлектронной техники в результате воздействия мощного ЭМИ ЯО. Считается, что подрыв на высоте 400 км одного боеприпаса мощностью более 10 Мт приведёт к такому нарушению функционирования радиоэлектронных средств в обширном районе, при котором время их восстановления превысит допустимые сроки для принятия ответных мер. По расчётам американских экспертов, оптимальной точкой подрыва ядерного боеприпаса для поражения радиоэлектронных средств (РЭС) почти на всей территории США, была бы точка в космосе с эпицентром в районе географического центра страны, находящегося в штате Небраска. Теоретические исследования и результаты физических экспериментов показывают, что ЭМИ ЯО может привести не только к выходу из строя полупроводниковых электронных устройств, но и к разрушению металлических проводников кабелей наземных сооружений. Кроме того, возможно поражение аппаратуры ИСЗ, находящихся на низких орбитах.

Первый экспериментальный ядерный взрыв США «Аргус-1» был произведен 27 августа 1958 г. в рамках не совсем обычной операции. В Южной Атлантике на высотах 160, 290 и 750 км были произведены ядерные взрывы боеголовок W-25 мощностью 1,7 кг («Аргус-Н» — 30 августа и «Аргус-Ill» — 6 сентября 1958 г.). Вывод боеголовок на номинальную высоту производился ракетами «Локхид Х-17А» с борта надводного корабля ВМС США. Задачей этих испытаний была проверка идеи создания искусственных радиационных поясов Земли при распаде осколков деления в земной магнитосфере, которые могли бы выводить из строя ядерные боеголовки противника, движущиеся в околоземном космическом пространстве. Идея подтвердилась наполовину — искусственные радиационные пояса действительно возникли, но по ряду объективных физических причин плотность частиц высоких энергий в них не могла достичь значений, необходимых для поражения ядерных боеголовок [Укрощение ядра, 2003].

Последние исследования показали, что ядерный взрыв, произведённый в ближнем космосе (на высоте 200–300 км), практически не будет замечен населением страны, над которой он был произведён, за исключением того обстоятельства, что все системы жизнеобеспечения (энергоснабжение, водоснабжение, телекоммуникация, связь и т. д.) одновременно будут выведены из строя. В связи с этим существуют даже стандарты МЭК, в которых описана методика проведения испытаний на устойчивость оборудования электрических сетей к воздействию высотного электромагнитного импульса (high-altitude electromagnetic pulse, НЕМР). Не забыты и первые опыты с ядерными взрывами в атмосфере. Специально для проведения таких испытаний разработаны мобильные симуляторы, генерирующие импульсы, аналогичные тем, которые наводятся в проводах ЛЭП во время НЕМР (рис.2).
Рис.2 Испытания ЛЭП 35 и 110 кВ с помощью симулятора НЕМР

По данным, приведенным в международном стандарте IEC/TR 61000-1-3, при воздействии НЕМР на обесточенные ЛЭП, перенапряжения достигают такой величины, что происходит пробой даже линейных изоляторов класса 35 кВ и, естественно, всех изоляторов более низкого класса. При воздействии этого же импульса на ЛЭП под напряжением пробиваются изоляторы класса 110 кВ. Не приходится говорить обо всём остальном оборудовании, имеющем прямые, индуктивные или ёмкостные связи с проводами ЛЭП.

HERP– потенциальная опасность, которая существует для персонала, который подвергнут влиянию электромагнитного поля достаточной интенсивности, чтобы нагреть человеческое тело. Если поглощена существенная мощность, может произойти увеличение температуры тела с негативным воздействием на метаболические процессы. Радары и системы ЭМО представляют большую потенциальную угрозу для персонала из-за их высоких выходных мощностей передатчиков и особенностей антенн.

Испытания электромагнитного оружия в СССР

22, 28 октября и 1 ноября 1962 г. на полигоне вблизи Джезказгана были проведены 3 ЯВ на больших высотах: «К-3» на высоте 290 км, «К-4» на высоте 150 км и «К-5» на высоте 59 км (рис.3).

Рис 3. Испытания электромагнитного оружия в СССР

В этих взрывах использовались термоядерные заряды с энергетическим выделением в 300 кт. Для ракетных пусков использовалась баллистическая ракета Р-12. Одной из задач операций «К» в дополнение к исследованию поражающих факторов ЯО являлось получение экспериментальных данных о геофизических явлениях, сопровождающих высотные ЯВ. Исследования выполнялись в интересах систем обнаружения ЯВ при их проведении. Для решения данной задачи в ходе операции «К» был выполнен значительный объём наземных и спутниковых наблюдений. ЭМИ ЯВ, порождённый мгновенным гамма-излучением, достиг на расстоянии 570 км воздушной телефонной линии Джезказган-Жарык и вызвал в ней ток величиной 2500 ампер (по замерам на искровых промежутках), сжёгший плавкие предохранители. Более поздний магнитогидродинамический ЭМИ оказался достаточно низкой частоты, чтобы проникнуть под поверхность земли на 90 см и добраться до бронированного кабеля 1000-километровой силовой линии Акмола-Алматы, приведя к его перегрузке, к воспламенению линейных выключателей и к пожару на электростанции г. Караганда. Прочие последствия испытания: повреждения радиоаппаратуры на расстоянии до 600 км, прекращение работы радара на удалении 1000 км.

В 1980-х гг. Советский Союз неоднократно проводил эксперименты с ЭМО в космосе, в результате которых случались аварии в энергосистемах различных штатов США [shocking history of Soviet Russia’s Electromagnetic (EM) war attacks on the United States — http://www.bayside.org/news8/soviet]. В те же годы в СССР параллельно проводились эксперименты с генерацией супермощных электрических разрядов с помощью мощных источников ЭМИ (рис.4).

Рис.4. Экспериментальное оборудование Истринского филиала Всероссийского электротехнического института: а) установка КТ3 МВ; б) ГИН-9МВ

В американских СМИ сообщалось о необычайно мощных электрических разрядах, не наблюдаемых ранее при полном отсутствии грозовой деятельности, которые были зафиксированы над территорией СССР. О возможностях генерации таких импульсов см. информацию на сайте Истринского филиала Всероссийского электротехнического института (ВЭИ).

Постижение реальности

Первые теоретические идеи о возможности создания неядерных ударно-волновых излучателей (УВИ) сверхмощных электромагнитных импульсов были высказаны ещё в начале 1950-х гг. академиком А.Д.Сахаровым во время исследований реакций ядерного синтеза. В 1960-е гг. не только учёным, но и политикам стало понятно, что такого рода источники сверхмощных ЭМИ могут стать основой для создания нового вида оружия. Свидетельством этому стали выступления Н.С.Хрущёва, в которых он упоминал о «фантастическом оружии».

Для создания нового оружия на основе теоретических разработок требовалось время. Об УВИ как о самостоятельном устройстве для создания сверхмощных ЭМИ в качестве оружия впервые заявил советский учёный А.Б. Прищепенко после успешных испытаний 2 марта 1984 г. на полигоне Красноармейского научно-исследовательского института «Геодезия» в Московской обл. (ныне ФКП НИИ «Геодезия»).

Позднее, им были сформулированы общие принципы боевого применения электромагнитных боеприпасов. Принцип действия УВИ (рис.5) заключается в формировании мощного импульса электромагнитного излучения в момент резкого сжатия резонатора.

Рис.5. Принцип действия УВИ

Специальный источник (даже маломощный), установленный извне, инициирует в резонаторе стоячую электромагнитную волну. Её можно либо поддерживать во времени, либо создавать за несколько мгновений до взрыва. Взрыв обычного взрывчатого вещества мгновенно сжимает резонатор. Электромагнитное поле не может выйти за пределы резонатора и резко сжимается, как следствие, повышается частота его колебаний. Так часть энергии взрыва переходит в энергию электромагнитных колебаний.

По сравнению с первоначальной мощность энергии возрастает во много тысяч раз. В этот момент с помощью пиропатрона разрушают один из торцов резонатора, и стоячая волна превращается в бегущую, развивая при этом огромную импульсную мощность. По опубликованным данным, продолжительность этого импульса составляет десятки или сотни микросекунд, а амплитудные значения возникающего тока достигают десятков млн ампер. Для сравнения: при грозовом разряде сила тока в молнии обычно не превышает 20–30 кА и лишь в очень редких случаях может достигать 100 кА.

Сегодня интенсивные исследования в области ЭМО ведутся в США,  Англии, Германии, России, Китае, Индии и других странах. В США такие исследования возглавляют самые большие компании военно-промышленного комплекса, а также многие гражданские организации и университеты. В Германии уже в течение многих лет работы в этой области возглавляет компания Rheinmetall Weapons and Munitions.

В России этим направлением занимается целый комплекс научных организаций, входящих в состав Объединённого института высоких температур РАН. О своих исследованиях в области ЭМО мировому сообществу сообщили в 1994 г. российские учёные А.Прищипенко, В.Киселев и С.Кадимов в докладе «Радиочастотное оружие на будущем поле боя» на Международной конференции во Франции. Доклад произвёл настоящий фурор, после этого данные вопросы стали обсуждаться в открытой печати.

Технические средства электромагнитного деструктивного воздействия

Вопросы электромагнитного терроризма обсуждаются и на научных конференциях, а в Интернете можно не только найти подробное описание ЭМО, но и приобрести Е-бомбу. Не используя атомную бомбу, учёные научились получать импульсы, сопоставимые с теми, что возникают в ЭМИ ЯВ. Активно разработкой этого оружия сейчас занимаются шведы, англичане, американцы и китайцы. Опасность такого оружия заключается в том, что, электромагнитное излучение, не имея ни цвета, ни запаха, никак не ощущается человеком. Выход из строя электронной системы управления самолётом, телефонной станции или линией электропередач — это трагедия, делающая людей беззащитными. Необходимо срочно создавать электронику, позволяющую определять наличие такого оружия.

Для создания мощного направленного пучка электронов, сжигающего электронные и электрические цепи на своём пути, сегодня уже не нужны устройства взрывного типа. В качестве излучателей используются простейшие, обладающие наибольшей способностью деструктивного электромагнитного воздействия устройства (рис.6). Их радиус действия может доходить до 1000 м; частота следования импульсов 1 кГц и более; угловая расходимость 5-10 рад.Рис.6. Технические средства электромагнитного терроризма

Современная электронная аппаратура может генерировать направленные пучки энергии, соизмеримые по мощности с взрывом Е-бомбы. На сайте Новосибирского института сильноточной электроники РАН указаны реквизиты для заказа компактных генераторов мощных направленных волновых пучков сверхширокополосного электромагнитного излучения мощностью до 1 ГВт.

Новым видом угрозы, приводящеим к уничтожению, искажению и блокированию информации в средствах и системах информатизации, являются преднамеренные силовые электрические и электромагнитные воздействия, осуществляемые целенаправленно по цепям электропитания, линиям связи, металлоконструкциям и по эфиру. В качестве этих источников могут выступать генераторы сверхкоротких электромагнитных импульсов (ГСКИ), производимые для нужд медицины, науки и пр. Благодаря развитию полупроводниковых технологий высокая мощность (пиковые значения в десятки тераватт аналогичны по поражающим параметрам ЭМИ ЯО) и малое потребление энергии этих устройств сочетаются с малогабаритностью исполнения, позволяющей беспрепятственно доставлять их к местам применения.

Табл. 1. Последствия действия ГСКИ на информационные системы

Вид информационной системы Вид воздействия Последствия
Локальная вычислительная сеть Последовательность сверхкоротких ЭМИ с напряженностью электрического поля в точке воздействия 2-10 кВ/м инжектирование последовательности сверхкоротких электрических импульсов в цепь питания и линии связи Зависание и перезагрузка компьютеров, обнуление базовых установок в системе ввода-вывода BIOS PK, значительное снижение информационного трафика вплоть до его полной остановки
Средства связи и навигации Сверхкороткие ЭМИ с напряженностью электрического поля в точке воздействия 1,5-3,0 кВ/м Уменьшение эффективной дальности связи от 2 до 10 раз, ложные показания либо зависание навигационного оборудования
Технические средства охраны Зависание устройств считывания и контроллеров СКУД. Ложные срабатывания датчиков охранно-пожарной сигнализации. «Застывший кадр» цифровых ТВ-камер и веб-камер.

В табл.1 перечислены опубликованные в открытой печати результаты воздействий ГСКИ на информационные системы и средства, а также на оборудование безопасности и связи.

Рассматривая ГСКИ как средства электромагнитного нападения, отметим ряд особенностей, дающих им преимущество над традиционными средствами:

— дистанционное воздействие на объекты атак, позволяющее применять ГСКИ из-за пределов контролируемых зон объектов;

— маскировка электромагнитной атаки под электромагнитные помехи;

— отсутствие явных демаскирующих признаков наличия средств электромагнитного нападения;

— возможность поэлементной доставки средств нападения с их последующей сборкой в непосредственной близости от объекта атаки;

— отсутствие в действующем законодательстве юридической основы, предусматривающей ответственность за проведение электромагнитных атак.

В табл. 2 представлены последствия нарушения работы средств информатизации в  различных отраслях. Анализ этих данных свидетельствует, что угроза негативного электромагнитного нападения соизмерима с прямыми террористическими атаками, а в ряде случаев может являться единственным возможным способом силовых действий. Помимо этого, ГСКИ могут успешно применяться как вспомогательные средства, способствующие реализации основных угроз ЭМТ.

Табл. 2. Последствия нарушения работы средств информатизации в различных отраслях

Сферы применения Возможные последствия
Управление технологическими процессами Инициирование запроектных аварий для вывода из строя технологического оборудования, остановка/замедление технологических процессов.
Мониторинг и кризисное управление Выход кризисной ситуации из-под контроля, неадекватное управление ситуацией с непредсказуемыми последствиями.
Банковская инфраструктура Парализация банковской деятельности, создание условий для несанкционированного снятия денежных средств с банковских  счетов.
Безопасность объектов Создание условий для совершения террористических атак, снижение уровня защиты от природно-техногенных угроз; ложное срабатывание систем безопасности при отсутствии угроз.
Жизнеобеспечение Нарушение электроснабжения предприятий, инициирование аварий систем электроснабжения; создание дискомфортных условий для персонала.
Транспорт Нарушение управления транспортными перевозками и контроля над ними; нарушение работы средств безопасности на железной дороге; нарушение работы средств управления и навигации воздушного судна.

Работы в области ЭМО в России сконцентрированы, в основном, в трёх научно-исследовательских центрах: Объединённом институте высоких температур (ОИВТ РАН, Москва) под руководством академика В.Фортова, в Институте сильноточной электроники (ИСЭ СО РАН, г. Томск) под руководством академика Г.Месяца и в Троицком институте инновационных и термоядерных исследований (ТРИНИТИ) под руководством профессора В. Черковца. В ОИВТ РАН ведутся работы по созданию взрывомагнитных генераторов сверхмощных ЭМИ (рис. 7).

Рис.7. Оборудование ОИВТ РАН: а) взрывомагнитный генератор с выходным током 1 МА и напряжением 1 МВ (мощность 800 кДж); б) установка 13Я3 «Сфера», рассчитанная на взрыв, эквивалентный 1 т тринитротолуола.

В Томском ИСЭ СО РАН разрабатываются сверхмощные ультраширокополосные генераторы направленного электромагнитного излучения не взрывного действия (рис.8).

Рис.8. Сверхмощные ультраширокополосные импульсные генераторы направленного сверхвысокочастотного электромагнитного излучения ИСЭ СО РАН с выходной мощностью до 1 ГВт, что сопоставимо с мощностью энергоблока АЭС.

В ТРИНИТИ создаются сверхмощные установки и изучаются физические эффекты сверхмощных ЭМИ (рис.9). Основой установки служит 8-модульный генератор электрических импульсов. Комплекс рассчитан на получение электрических импульсов мощностью до 12 ГВт.

Рис.9. Установка «Ангара-5-1» для генерации импульсов сверхвысоких электрических мощностей.

В последней разработке ОИВТ РАН речь идёт о взрывном электромагнитном генераторе с импульсной мощностью в миллиард ватт, размером с небольшой чемодан. Этот генератор способен при взрыве выжечь всю электронику в радиусе многих сотен метров. По некоторым сведениям, из строя выходит даже выключенная электронная аппаратура. Мощный импульс электромагнитного излучения, попадая в тракт любой электронной системы, например, радиотелефона, сжигает входной транзистор,  наводит большое напряжение и пробивает схему. Такие генераторы используются в Институте теплофизики экстремальных состояний РАН при имитации ударов молнии в линии электропередач.

Основными каналами СДВ на электронную аппаратуру являются сети электропитания всех классов напряжения, контрольные кабели и проводные линии связи, эфир. На них деструктивное воздействие может быть очень сильным и одновременно скрытным. Наиболее опасными для интегрированных систем безопасности являются беспроводные ТС СДВ. Особенно это относится к мощным мобильным ТС СДВ, деструктивное действие которых может осуществляться с неохраняемой территории.

Наиболее удобными в применении и наиболее продвинутыми в исследованиях являются высокочастотные электромагнитные средства СДВ, в том числе, магнетроны, клистроны, гиротроны, лазеры на свободных электронах, плазменно-лучевые генераторы, а также виркаторы, которые имеют низкий КПД (единицы процентов), но легче всего перестраиваются по частоте. Наиболее широкополосными являются плазменно-лучевые генераторы. Особенностью гиротронов является то, что они работают в миллиметровом диапазоне с высоким КПД (десятки процентов).

Наиболее скрытым и эффективным является канал СДВ по эфиру с использованием мощного короткого ЭМИ. В этом случае возможно реализовать достаточно компактные электромагнитные ТС СДВ, размещаемые за пределами объекта атаки на достаточном для маскировки атаки удалении от коммуникаций.

СДВ, реализуемое по проводным и беспроводным каналам, а также по сетям питания, является серьёзным оружием против систем защиты объектов, в частности, интегрированных систем безопасности и защищённых помещений. Это оружие оправдывает свое название “электромагнитной бомбы”, и по эффективности воздействия является более грозным, чем программное разрушающее оружие для компьютерных сетей. Существенно повышает скрытность электромагнитного нападения то обстоятельство, что анализ повреждений в уничтоженном оборудовании не позволяет однозначно идентифицировать причину возникновения повреждения, так как причиной повреждений может быть как преднамеренное нападение, так и непреднамеренное (например, индукция от молнии) СДВ. Это позволяет злоумышленнику успешно использовать данную технологию неоднократно.

Растущее присутствие преднамеренных излучателей, расположенных по всему миру, является существенным вызовом вооруженным силам всех стран. Подобные реалии ХХI в. заставляют рассматривать традиционную проблему ЭМС применительно к системам вооружения шире, включая ЭМО.

Электромагнитное оружие

Электромагнитное оружие (ЭМО) – это такое оружие, в котором в качестве поражающего фактора используется мощный импульсный поток радиочастотного электромагнитного излучения. При воздействии такого излучения на электронное средство в его цепях наводятся токи, вызывающие временное или стойкое повреждение полупроводниковых элементов. Основой ЭМО могут служить мощные источники электромагнитной энергии, взрывомагнитные генераторы и излучатели, способные концентрировать эту энергию в узком телесном угле и с малым разбросом частот в спектре формируемого излучения (виркаторы, гиротроны, магнетроны др.). Сравнительно малые габариты источника энергии и излучателя делают возможным создание электромагнитных боеприпасов в виде боевых частей ракет и даже артиллерийских снарядов.

ЭМО представляет значительную угрозу, не требуя для своего создания труднодоступных материалов и сложных лабораторий. Оно способно вывести из строя электронику в большом радиусе от точки применения. ЭМО относится к разряду стратегических, так как способно влиять на действия во время крупной операции. ЭМО и ЭМТ обусловлены бурным развитием уникальных возможностей электроники в двух направлениях:

— микроэлектроника, на базе которой строятся системы наведения, прицеливания, коммуникации. Эти устройства становятся всё миниатюрнее и чувствительнее. Соответственно, токи и напряжения, используемые в этих устройствах, измеряются тысячными долями ампера или вольта. Системы управления, связи, сбора и обработки данных проникли во все сферы нашей жизни, и мы критически зависим от них.

— электроника больших мощностей. Здесь генерируются электрические импульсы в миллионы ампер, электромагнитные поля мощностью в миллиарды ватт – гигаватты. 1 МВт – это мощность чернобыльского блока. В небольшом мобильном устройстве размером с чемодан может быть заключена мощность целой электростанции.

Два этих перспективных направления встретились на поле боя, которое называется ЭМО. Одним из первых образцов ЭМО, продемонстрированных ещё в конце 1950-х гг. в Лос-Аламосской национальной лаборатории США, был генератор с взрывным сжатием магнитного поля. В дальнейшем было разработано множество модификаций такого генератора, развивавших энергию воздействия в десятки мегаджоулей (МДж), причём уровень пиковой мощности достигал десятков тераватт (ТВт), а производимый генератором ток в 10-1000 раз превышал ток, порождаемый разрядом молнии. В настоящее время некоторые из образцов ЭМО уже приняты на вооружение и прошли проверку в районе Персидского залива и Югославии.

Актуальность проблемы защиты от электромагнитного СДВ возрастает ещё и в связи с тем, что ряд исследовательских работ закончились разработкой опытных образцов информационного оружия.

Последствия ЭМТ по своим масштабам могут превзойти любые другие способы запугивания общества. Американский образец оружия данного класса под условным названием MPS-II представляет собой генератор высокомощного СВЧ-излучения, использующий зеркальную антенну диаметром 3 м. Он развивает импульсную мощность около 1 ГВт (напряжение 265 кВ, ток 3,5 кА) и обладает большими возможностями для ведения информационной войны. Основная его характеристика — зона поражения 800 м от устройства в секторе 24 градуса. Лицам с электронными стимуляторами сердца доступ к этой установке запрещён. Используя данную установку, можно эффективно стирать не только кредитные карточки, но и записи на любых магнитных носителях.

Использование фазированных антенных решёток позволяет осуществить СДВ сразу по нескольким целям. Примером может служить система GEM2, разработанная по заказу фирмы Boeing южно-африканской фирмой PCI. Система состоит из 144 твердотельных излучателей импульсов длительностью менее 1 нс с суммарной мощностью 1 ГВт. GEM2 может устанавливаться на подвижных объектах.

Данные примеры свидетельствуют о больших возможностях нового информационного оружия, что необходимо учитывать при защите информации, тем более что во время войны в Персидском заливе уже было зафиксировано боевое применение подобного оружия в ракетном варианте.

Электромагнитный терроризм

Широкомасштабное развитие элементной базы силовой микроэлектроники; использование беспроводных каналов передачи информации; насыщение оборудования микропроцессорными средствами; появление новых энергоёмких накопителей энергии способствуют распространению электромагнитного терроризма (ЭМТ).

Объектами ЭМТ являются электротехнические и радиоэлектронные средства государственных инфраструктур и органов власти. Размещаемые в незащищённых зданиях, использующие общегородскую систему электроснабжения и незащищённые информационные и охранные системы государственных учреждений наиболее уязвимы для ЭМТ. Государства попадают во всё большую зависимость от высоких технологий, а значит, и растущей уязвимости инфраструктурных систем. Оптоволоконные кабели позволяют телефонным компаниям осуществлять десятки тысяч разговоров по одной линии, что повышает эффективность и снижает расходы. Отрицательной же стороной такого прогресса является повышение рисков при аварии данной системы. Обрыв оптоволоконного кабеля способен вызвать катастрофическую цепь событий. Снижение аварийного резерва превращает данную инфраструктуру в привлекательную цель терроризма.

Общественности уже известны факты использования технических средств ЭМТ, например, при захвате дагестанского города Кизляр. Банда террориста Радуева использовала устройство, излучающее электромагнитные волны и, так называемый, «джеммер», которые блокировали милицейскую радиосвязь. В Москве в марте 1995 г. преступнику удалось вывести из строя охранную сигнализацию двух магазинов. Террористы Ирландской республиканской армии использовали системы электронного воздействия для вывода из строя банковских компьютеров Лондона. Террористические акты с применением ЭМО использовались в ходе боевых действий в Югославии.

В отличие от ядерного, химического, биологического терроризма электромагнитное воздействие не оставляет следов, не требует применения средств защиты и маскировки для самих террористов, может осуществляться по большому числу целей дистанционно и с использованием мобильных средств. Возможны функциональные поражения информационно-коммуникационных и радиоэлектронных средств. Идентифицировать СДВ очень сложно, а вероятность использования ЭМО сегодня весьма велика.

Противодействие электромагнитному терроризму

Полностью защитить высокочувствительное электронное оборудование электростанций и подстанций от естественных и преднамеренных электромагнитных воздействий, вряд ли удастся. Воздействие мощного электромагнитного излучения на электронную аппаратуру приводит к появлению в её цепях высоких напряжений (киловольты) и протеканию больших токов, вызывающих взрывообразное термическое разрушение электронных компонентов или электрический пробой диэлектриков и электронных переходов в полупроводниковых элементах. Провода высоковольтных сетей представляют собой антенны, поглощающие высокочастотное излучение и обеспечивающие его транспортировку к электронным и микропроцессорным реле защиты, и далее к системам передачи данных. Экранирование проводов, идущих от трансформаторов к реле, в данном случае не защищает, так как помеха проходит внутри экранированного кабеля.

Размещение высокочувствительной аппаратуры в стандартных металлических шкафах также малоэффективно, поскольку высокочастотное излучение способно проникать даже через небольшие отверстия, вырезы, окна и щели в металлических корпусах, через плохо экранированные интерфейсы. Низковольтная распределительная сеть напряжением 220 В является огромной антенной, принимающей и доставляющей разрушительное излучение через цепи питания электронной аппаратуры. Телефонные линии, часто используемые в качестве каналов передачи данных в электроэнергетике, представляют ещё одну возможность для электромагнитной интервенции.

Любое отверстие, ведущее внутрь оборудования, ведёт себя как щель в микроволновой полости, позволяя микроволновой радиации формировать пространственную стоячую волну внутри оборудования. Компоненты, расположенные в противоположных узлах стоячей волны, будут подвергаться воздействию сильного электромагнитного поля и перенапряжений. Особо чувствительны к воздействиям такого рода элементы памяти и микропроцессоры с высокой степенью интеграции компонентов. Помехоустойчивые оптоволоконные системы оказываются подверженными воздействию мощных электромагнитных импульсов, что подтверждается сбоями в работе этих систем при воздействии молниевых токов на ЛЭП.

Универсальное средство, способное обеспечить стопроцентную защиту от ЭМТ, найти весьма сложно. При решении проблемы борьбы с ЭМТ возникает задача немедленного обнаружения факта преднамеренного электромагнитного воздействия, определения направления на источник нападения, его обнаружения и подавления. Между тем, существует достаточно средств, позволяющих существенно ослабить воздействие мощного высокочастотного излучения на электронную аппаратуру. В области спецсвязи используются специальные устройства, предотвращающие излучение высокочастотных сигналов с компьютеров и аппаратуры связи в эфир и в питающие сети, с целью предотвращения утечки важной информации. В этих же системах связи для полного гальванического отделения от сетей питания напряжением 220 В используется мотор-генераторы с диэлектрическим валом. Такого же рода технические решения могут быть использованы для защиты электронной аппаратуры от проникновения в неё высокочастотных излучений.

На рынке электроэнергетического оборудования появились оптические трансформаторы тока и напряжения (на все классы напряжений), например трансформаторы Канадской фирмы NxtPhase, которые в совокупности с оптоволоконными линиями способны существенно ослабить влияние мощных электромагнитных излучений. Кроме того, существуют и давно известные методы: например, уменьшение импеданса цепей заземления, особенно на высоких частотах; более осторожный подход к замене старых электромеханических реле защиты новыми микропроцессорными.

На Западе бурно развивается индустрия, направленная на производство силовых высокочастотных фильтров разных размеров и мощностей, промышленных элементов защиты от перенапряжений и комбинированных устройств, сочетающих в себе высокоэффективные фильтры с быстродействующими разрядниками. Наряду с экранированием и схемотехническими мерами защиты целесообразно распространить защитные мероприятия и на элементную базу. Используемые в наиболее ответственных узлах микросхемы должны производиться с интегрированными в их структуру специальными элементами для блокировки перегрузок по току и напряжению.

Существующие способы защиты (специальные шкафы, электропроводные прокладки и смазки, фильтры и т. п.) также могут существенно ослабить влияние внешних электромагнитных излучений на высокочувствительную аппаратуру. Затраты на разработку систем противодействия ЭМТ существенно возросли в связи с развитием инфраструктуры высокочувствительных систем и ростом её значимости для современной цивилизации.

В США проблемой защиты от ЭМВ занят ряд правительственных организаций, включая специальный отдел ФБР. После кибернетической атаки из Ирана, предпринятой в 2003 г. на Электрическую компанию Израиля, в Израильской службе внутренней безопасности было создано специальное подразделение SHABAK. Аналогичное подразделение создано и в Научно-техническом центре «Атлас» при ФСБ России.

Для защиты от ЭМИ ЯВ разработана специальная нормативная база, представленная в комплексе международных стандартов МЭК 61000. Несмотря на то, что в сфере электромагнитной безопасности ситуация потенциально тревожная, существует целый ряд возможностей для её разрешения:

— расширение трансграничного сотрудничества в сфере правовой помощи в деле борьбы с компьютерной преступностью и ЭМТ;

— принятие законов об электронной безопасности в соответствии с действующими международными стандартами и Конвенцией Совета Европы о борьбе с кибернетической преступностью;

— разработка более совершенных методов, теории и практики создания и защиты электронных и информационно-коммуникационных систем, которые обеспечат целостность функциональной безопасности на всём жизненном цикле систем.

Современные импульсные генераторы могут успешно использоваться и с антитеррористическими целями. Компактные и экономичные ЭМИ – генераторы, обладающие гигаваттной пиковой мощностью, могут эффективно воздействовать как на гражданские, так и военные микроэлектронные системы с целью блокирования радиоуправляемых взрывных устройств.

Электромагнитные «пистолеты» успешно применяются для принудительной остановки преследуемых автомобилей путём воздействия на их электронные системы впрыска топлива и зажигания. В Швеции и США проведены успешные испытания по остановке автомобилей путём радио-облучения их бортовых компьютеров.

Заключение

Целями ЭМТ являются жизненно важные объекты: системы охраны, видеонаблюдения, связи, обработки информации, передачи данных и т.п., системы электроснабжения. Основную угрозу безопасности этих систем создаёт не столько несанкционированное раскрытие обрабатываемой информации, сколько нарушение её функциональной целостности. Выведение из строя банковских электронных сетей, систем управления воздушным движением или правительственных систем связи может серьёзно угрожать стабильности государства. Комплексные национальные системы представляют потенциальную опасность, так как удар по жизненно важным узлам может привести к полному нарушению управления системами жизнеобеспечения.

Среди систем и средств информатизации особое место занимает высокотехнологичное оборудование, обеспечивающее деятельность в режиме реального времени. К ним относятся управление технологическими процессами, защита от природных, техногенных и террористических угроз, мониторинг оперативной обстановки, кризисное реагирование. Повышая готовность к отражению ЭМТ, можно исключить уязвимость глобальных инфраструктурных систем и сохранить инфраструктуру управления системами жизнеобеспечения и стабильности государства.

Литература

1.Тихонов М.Н., Богословский М.М. Обратная сторона новых сетевых технологий // Сознание и физическая реальность, 2012, том17, №11, с.46-55.
2.Кастельс М., Киселева Э. Россия в информационную эпоху // Мир России, 2001, №1.
3.Тесла Н. Лекции и статьи. – М.: Tesla Print.-2003.
4.Прищипенко А. Новый вызов террористов – электромагнитный // Независимое военное обозрение, 05.11. 2004.
5.Сахаров К.Ю., Михеев О.В., Туркин В.А. и др. Исследование воздействия сверхкоротких электромагнитных импульсов на персональные компьютеры // Технологии ЭМС, 2006, №2.
6.Карташев И. Провалы напряжения. Реальность прогнозов и схемные решения защиты // Новости электротехники, 2004, № 5 (29).
7.Прищепенко А.Б. Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона: Учебное пособие по специальности 170103– М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
8.Балюк Н.В., Кечиев Л.Н., Степанов П.В. Мощный электромагнитный импульс: воздействие на электронные средства и методы защиты.– М.: ООО «Группа ИДТ», 2008. -478 с.
9.Добрыкин В.Д., Куприянов А.И., Пономарёв В.Г., Шустов Л.Н. Радиоэлектронная борьба: силовое поражение радиоэлектронных систем.- М.: 2007.
10.Соколов Ю.И. Риски высоких технологий. – М.: ВНИИ ГОЧС, 2009.В Томском ИСЭ СО РАН

2 комментировали

Комментарии:

Внимание! Ваш e-mail не будет опубликован. *поля для обязательного заполнения!

Cancel reply

2 Comments

  • Физик
    05.07.2015, 17:08

    Оружие Будущего?

    REPLY
  • В. И. Гуревич
    30.04.2016, 14:52

    Это плагиат чистейшей воды! 70% текста и почти все рисунки скопированы авторами М.Н. Тихоновым и М. М. Богуславским из более ранних публикаций В. И. Гуревича ( http://www.gurevich-publications.com )

    REPLY