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整理人: only(2000-07-16 16:15:58), 站内信件
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资讯攻击的利器--电磁脉波武器现代高度工业化的国家依赖电脑和通讯网路系统
的程度与日俱增，而电脑和通讯网路系统则是由现代化高密度的半导体元件所组
成的，因此设计用来破坏或损毁半导体元件的武器乃成为使用半导体设备的致命
威胁。随着科技的日益成熟，全球资讯战发展趋势，以及比传统毁灭性核子武器
经济的考量，建造这种破坏电子系统装备的武器已渐受重视，这些武器称之为「
电磁脉波武器」。
所谓「电磁脉波武器」，是利用强烈的电磁脉波辐射，来破坏敌方的雷达、通信
、电脑、动力等与电磁有关的设备，以夺取战场优势的一种武器系统，国外称之
为电磁脉波(Electron-Magnetic Pulse;EMP)武器。EMP武器的作战对象，主要是
敌方的电子资讯系统。它能够对较大范围内的敌方各种电子资讯设备的内部关键
组件，同时实施压制性和摧毁性的硬杀伤。所以，EMP武器是一种性能独特、威力
强大的硬杀伤性资讯武器。美国从1970年开始研制核电磁脉波武器，前苏联自19
74年以来也在积极进行电磁脉波武器的试验。由於核电磁脉波武器不像以往的核
武器那样以杀伤有生力量为目的，而专以敌方的电子资讯武器系统和电力系统为
杀伤对象，以瘫痪指挥控制为目的。因此，在现化资讯战时代中，它具有比普通
核武器更大的作战威力。据国外专家预测，随着新技术、新材料的不断发展，电
磁武器在军事领域有着广泛的应用前景。特别是电磁发射技术研究的突破性进展
，将使高技术化战场上各种武器打击的精度、速度和威力极大的提高，届时的战
场情况，将会更复杂、激烈和残酷，也将使核战争的危险进一步增大了。
电磁脉波炸弹概念
在现有研制中的EMP武器，最主要的是「电磁脉波炸弹」（Electromagnetic Bom
bs,E-bombs）的发展。一如电子战，在资讯战中，要是「软」的破坏渗透不成，
就必须以「硬」的手段，例如藉由无害人??与建??的「电磁脉波炸弹」，制造瞬
间巨大电流，烧毁电脑硬体，破坏通讯与电脑网路；而随着电脑元件本身趋於微
小化，干扰破坏所需的电磁能量也就愈少。电磁脉波炸弹是利用大功率微波束的
能量，直接杀伤破坏目标或使目标丧失作战效能的武器，亦称为微波武器。这种
武器由飞机或导弹在空中发射并爆炸後，其强大的脉波功率，可将敌方防备的电
子灵敏元件，甚至整个电子设备烧毁。这种武器的破坏目标，通常不是指某一种
电子设备，而是对某一地区的几乎所有的电子设备。例如俄罗斯研制的电磁脉波
炸弹，可将爆炸能转变成电能的强烈脉波，一次释放能量100兆焦耳，对北约的雷
达和C3I系统威胁极大。英国研制的微波炸弹，能烧毁某一区域内的电脑电路和电
话线。电磁脉波炸弹爆炸时释放出的大功率电脉波，还能扰乱敌人的大脑神经系
统，使人暂时失去知觉。
电磁脉波炸弹技术背景
要制造非核武的电磁脉波炸弹，必须先有可瞬间产生强大电磁能且可将此能量携
至目标区的装置，其中关键的成熟技术有：爆炸的流量压缩产生器(Flux Compre
ssion Generator;FCG)、磁石发电机-流??动力产生器(Magneto-Hydrodynamic D
riven;MHD)、和高能微波源虚阴极装置(Vircator Device)。
(1)爆炸流量压缩产生器(Explosive FCG)
流量产生器(FCG)是一种可在数十至数百微秒内产生百万焦耳(megajoules)峰值电
能的装置，而这装置可以达到简单且量轻的需求。当FCG产生的功率达数十亿仟瓦
至数百亿仟瓦时，其所产生的电流将是一般闪电电流的一千倍以上。FCG的工作原
理是利用快速爆炸的机械能转换为电磁场的装置。如图(一)所示的螺旋式FCG为最
常被运用在炸弹和弹头的设计上。FCG在爆炸电荷产生之前需有一预置的电磁通量
，称之为预置通量。此预置通量通常经由FCG的电流放电所产生，此电流称为启动
电流。此启动电流理论上可由任何可产生数十至数百万安培脉波电流之装置来达
成。最常用的装置为高压电容组。当启动电流达到峰值时，此爆炸即被启动。这
爆炸将使电枢管(Armature Tube)膨胀变形，使与传输线圈(Stator Winding)形成
短路，并中断启动电流。当爆炸持续进行，电枢管将变形为张角12至19度之角锥
状，并沿轴向传递前进。此种持续前进的短路，将会压缩电磁场并减少线圈电感
，使线圈电流直线上升，直到产生器崩溃为止。已展示过的资料显示，上升时间
约为数十至数百微秒，峰值电流为数千万安培，峰值能量为数千万焦耳。
(2)爆炸推进趋动MHD产生器(Explosive and Propellant Driven MHD Generator
s)
目前被使用的技术是磁石发电机-流??动力装置(Magneto-Hydrodynamic Device;
MHD)产生器MHD装置的设计的基本原理，是在磁场中移动将一个传导??，产生电流
改变磁场及传导??运动的方向。
(3)高能微波源--虚阴极(Vicator)
流量产生器(FCG)的致命性受限於低於一兆赫之低能脉波的偶连效率(Coupling e
fficiency)而使用高能微波装置则可获得较佳的偶合效率，亦使其更加致命。目
前较适合应用於军事用途的高能微波装置(即高能产生器)是虚阴极振汤器(Virca
tor Oscillator)，因为它具有简单便宜强固，且能产生高达数十千兆瓦的微波能
量。虚阴极振汤器的工作原理比流量产生器(FCG)复杂。其基本原理系根据加速电
子束至相对论速度(光速)，此速度可将电子打击穿过阳极电网，这些通过阳极电
网的电子，会在阳极後方形成一团空间的自由电荷泡，称之为虚阴极。虚阴极振
汤器系利用低阻抗的二极??以产生远超过空间电荷极限电流(Space-Charge Limi
ting Current)的高电流，此高电流使得在与阴极对称的位置形成一虚阴极，而将
後来的电子反射回去，这些电子就在阴极与虚阴极之间来回振汤而产生微波，因
其所产生的微波频率与其电子束密度平方根成正比，而利用一外加轴向磁场强度
之变化可改变其电子束之密度，因而改变其所产生的微波频率，若其外加轴向磁
场可作快速之变化，则其产生之微波波长也随之作快速之变化。在适当的条件下
，假如将不稳定的虚阴极放在微波腔中，则会在微波腔内振汤，而产生微波频段
的电磁波。因此如使用已成熟的微波工程技术，可从振汤的虚阴极中抽取大的峰
值能阶。而阳极将会在约1μSec左右汽化或融化。由於振汤的频率与电子束持性
参数密切相关，且Vircator有随电子束电流量而改变模态和频率漂移的特性。因
此适当的调控电子束电流，可变频至较宽的频段。由已发表的实验资料显示，可
在Ｄ至Ｋ频段产生峰值功率在170 Kw至40 Kw之电磁脉波。
电磁脉波弹头的杀伤力
电磁脉波武器的杀伤力研究是相当复杂的。虽然计算一个已知电磁脉波装置设计
，已知半径内的电磁场强度是很直接的；但要决定此条件
下，E-bomb对一群目标的杀伤力却很困难。原因有二，其一是不同类型目标对抗
电磁破坏的能??不尽相同，具备加固措施的电子设备可以对抗相同等级电磁场强
度的电磁脉波攻击，而且不同制造商所生产的同类型电子设备也可能有不同的抗
电磁脉波能力。其二是决定E-bomb杀伤力的主要问题在於E-bomb的偶连效应效率
(couplingefficiency)，简单地说，偶连效率系指武器产生的电磁场可以有多少
能量传到目标物的一种量测，只有偶连进入目标物的电磁场能量能对其造成杀伤
。
(1)偶连模式
电磁场能量的偶连效率是E-bomb杀伤力的一个指标。根据目标的两种基本分类：
目标物本身(如电子设备及设施)，及连结电子设备及设施之间的硬??(如电话线及
电线、电缆线等)；偶连效率也可以分成两种偶连模式：前门偶连模式(FrontDoo
r Coupling;FDC)及後门偶连模式(Back Door Coupling;BDC)。前门偶连模式系指
当E-bomb或电磁脉波武器所产生的电磁场能量，偶连进入雷达或通讯装备系统的
天线，因为天线本身的设计就是提供雷达或通讯装备系统能量偶连的进出路径，
因此，也给从E-bomb或电磁脉波武器的能量进入目标装备的一个有效途径，并造
成电子设备本体的破坏与伤害。後门偶连模式系指当E-bomb或电磁脉波武器所产
生的短暂电流或驻波，引起的电磁场偶连进入固定电(缆)线所造成的偶连效应，
此时，电(缆)线所连结的电子设备(雷达或通讯装备)会间接地受到伤害。图叁是
低频E-bomb弹头示意图。低频E-bomb武器可以对电(缆)线基础建设(如电话线、电
脑网路线、及沿街道的电力线)产生有效的偶连效应。图四是E-bomb武器的杀伤半
径，E-bomb产生的电磁场能量增强，则其偶连效率随之增加。一般而言，由於微
波武器可以比其他低频武器更快速地产生偶连效应，也可以瞬间通过那些被设计
来阻止低频偶连的保护装置，所以微波武器有较大的杀伤能力。
(2)电磁脉波炸弹杀伤力最大化
为了得到最大的电磁脉波炸弹杀伤力，就必须让进入目标物的偶连能量最大化。
E-bomb杀伤力最大化的第一步就是要能得到最大的武器峰值能量(peak power)及
最长的辐射持续时间(duration radiation)；第二步就是要使进入目标物的偶连
效率最大化，即让武器频宽内的所有可利用的偶连效应都能进入目标体。对於一
已知炸弹空间之尺寸限制而言，为得到最大的杀伤力，可以使用如图五所示的整
合FCG及HPM炸弹内的虚阴极来达成。图六是一个典型的HPM E-bomb组合图。此外
，适当的爆炸高度也是能得到最大伤杀半径及效益的条件，如图七及图八所示。
电磁脉波炸弹於适当的高度??炸，产生强烈的电磁脉波辐射，对敌方电子资讯系
统造成摧毁性的硬杀伤。
(3)精确目标电磁脉波炸弹
导引电磁脉波炸弹攻击目标的工作也是很复杂的。例如加装了全球定位系统/惯性
导引(GPS/Inertial Guidance)是一种提高电磁脉波炸弹杀伤力的有效方法，可以
使E-bomb更精确地指向所欲攻击的目标，造成更大的杀伤力。图九是GPS导引的示
意图，图十是其投送方式示意图。此外，利用隐形无人驾驶载具(Unmanned Aeri
al Vehicles;UAV)投送E-bomb攻击目标也是一个很有效的提高杀伤力的手段。
四、电磁脉波炸弹面面观
本节介绍E-bomb原理与技术外的其他应用观点。
电磁脉波炸弹的投送(Delivery)电磁脉波炸弹的爆炸弹头及电磁弹头占据了大部
份的物体空间，也有相当的重(质)量决定了炸弹内部硬体的密度，其重量允许裕
度必须可以配合投送载具。根据资料，已知现有的电磁弹头可以配置於巡戈飞弹
载体。虽然牺牲了一些巡戈飞弹燃料容量，却可以让电磁弹头尺寸增加，以提高
E-bomb的杀伤力。尽管如此，巡戈飞弹载??的选择则是限制了电磁弹头的重量。
所有这些限制都是为了携带电磁能量贮存装置(ElectricalEnergy Storage Devi
ce)，以提供使用FCG的电容充电。较之於相同重量的传统炸弹而言，由於电磁脉
波炸弹潜在的大范围杀伤半径，使它可以审慎地在远距离投射炸弹。这特性同时
也满足武器(如巡戈飞弹)固有的特性，使电磁弹头装置可以应用於滑翔炸弹、攻
舰飞弹及空对空飞弹，这些飞弹都可具有不同类型之发射後不管(fire and forg
et)的导引方式，以允许飞发射电磁弹头飞弹或投射E-bomb後，在炸弹爆炸前离开
数哩外。现在，GPS卫星导航的应用更提供了投射E-bomb的另一种最佳方式，GPS
的应用提高了E-bomb的投射精确度。图十是利用GPS/Inertial导引E-bomb的投射
任务剖析图。
电磁脉波炸弹的防护(Defense)E-bomb所产生的电磁脉波对通信系统有很大的影响
。试验证明，核电磁脉波通过天线、电缆、架空明线的感应能烧毁供电系统、通
信机输入端的保险丝、放电管等保护装置，使供电和通信系统工作中断。为防止
电磁脉波的干扰和破坏，可以根据各种不同情况，采用屏蔽、隔离、滤波、限幅
等等防护措施，尽量降低感应到电子系统装备中的电磁脉波分量。其他措施包括
使用对电磁脉波不敏感的光纤通信、使用受电磁脉波影响较小的真空管及使用地
(岩)通信等。图(＋一)是电脑房抗电磁脉波武器攻击的基本设施。
图（＋一）加强电脑房硬度以防电磁脉波攻击
电磁脉波炸弹的限制(Limitations)电磁脉波武器的限制取决於武器的配置(Impl
ementation)及其投射的方法。两者都限制了电磁脉波武器的杀伤力。此外，武器
的配置又决定了在给定半径内可达到的电磁场强度以及它的频率分布。投射的方
法则限制了武器攻击预设目标的精确度。在选用军事装备上，必须注意到利用热
离子技术(thermionic technology)，即真空管装备，作为固态元件技术的代用品
；因为热离子技术对电磁脉波武器效应的承受力较强。因此，在重要的武器、C4
I系统中使用热离子技术(如高速二极管，或全面更换军制式电子固态元件之主件
，使用抗电磁脉波隔微晶片、砷化镓半导??等，使武器受到较少或不受电磁脉冲
破坏。例如1960年代的前苏联军事装备，就很难以电子硬杀攻击之。此外，电磁
脉波武器的另外限制是很难去评估它的杀伤力。有辐射源发射之目标如电达或通
信装备，仍然可以在它们的接收器和资料处理器受到破坏摧毁後，仍然持续发射
电磁波。也就是说，装备受到成功地电磁脉波武器攻击後，仍然可以运作。相对
地，在攻击即将展开时，敌方可能关闭其电磁波发射源，而使无法立刻得知攻击
的成功与否。投射方法对电磁脉波武器的限制，决定於武器本身的??积及尺寸大
小，以及它的投射精确度。给定的引爆高度下，投射误差应该和杀伤半径成比例
，投射误差将使杀伤率显着地变小。当评估具导引能力之E-bomb的杀伤率时，这
点限制是非常重要的，对使用了GPS导引之E-bomb计算其投射误差会更具有实质上
的意义。
电磁脉波炸弹的扩散(Proliferation)
目前，由於科技技术的深入及其设计武器的经验，美国和前苏联是两个已知会制
造电磁脉波炸弹的国家。然而，也因为流量产生器(FCG)和阴虚极(Vircator)的简
单化，使得任何国家即使只有1940年代的科技，只要拥有武器的工程图及规格，
就可以制造电磁脉波炸弹。因此，当第一世界的国家受益於流量产生器(FCG)和阴
虚极(Vircator)的简单化，而在平畦及战时都能以低成本生产电磁脉波炸弹武器
的同时。
低度开发的国家同样地也可能大量生产电磁脉波炸弹武器。这是一个值得警惕的
问题。已开发国家现代化的经济过度依赖资讯科技基础建设，所以一旦受到电磁
脉波炸弹武器的攻击，反而使武器可以对这些国家造成更高的易损性。易损性的
主要考量是，通信与资料通信架构是以铜缆为传输介质。如果铜缆介质由光纤介
质取代以达成宽频的目标，结果是光纤通信建设抗电磁脉波攻击的能力会明显地
增加。然而，现在的运用趋势，使即存的传输媒介如有线电视及电话线以及同轴
线网际网路装备，都提高了有线系统的易损性。使用这些易成为电磁脉波攻击目
标的资料和服务通信基础建设是不合理的。
电磁脉波炸弹的使用准则(Doctrine)
电磁脉波炸弹的使用方式可分成战略性攻击和战术性攻击。在战略性攻击方面，
可以在敌境距地面约10公里的高空引爆电磁脉波炸弹，产生大区域范围的电磁脉
冲效应，将使得供电设备烧毁，造成电力输送中断，产生严重的民生问题。在战
术性攻击方面，可以在对敌进行登陆作战前，对敌使用电磁脉波炸弹战术攻击，
将其C4I系统摧毁，以利夺取制资讯权，使後续作战行动任务得以顺利达成。此外
，还必须考虑下列使用准则。
(1)应用电磁脉波炸弹进行电子作战
电子作战(Electronic Combat;EC)运作的中心目标，是利用软硬杀方法达成控制
电磁频谱，以攻击敌方的电子系统。控制电磁频谱的目的就是要中断或减低敌方
防空系统、空中运作环境，以及各武器系统单元之间的资讯流。应用於电子作战
中，电磁脉波炸弹的能力可以伤害许许多多类型目标，最常用的就是利用E-bomb
造成敌方电子系统无法正常工作，特别是防空系统或C3系统及其他军事系统。
与一个反幅射飞弹(AntiRadiation Missile,ARM，追踪目标雷达幅射源而施以攻
击的一种飞弹)比较起来，一个E-Bomb可以在其涵盖范围内对各类型的多目标造成
杀伤。由此观点，电磁脉波装置可以说是一种电子式大量摧毁的武器(Weapon of
Electrical Mass Destruction;WEMD)。因此，电磁脉波武器在电子作战中是一
个特别的武力倍增器。当电子作战开启时，使用大量的电磁脉波炸??能够迅速地
取得制电磁权，因为E-Bomb较传统武器可以更迅速地造成电子系统的损害。传统
的电子作战方式是在开战初期，即集中力量使敌方电子防护形成饱和，中断其资
讯并破坏其电子系统，武力的倍增器E-Bomb就能达成此一目的。相较於那些只攻
击特殊目标的武器(如ARM必须装置幅射源定位系统)而言，E-Bomb的成本较低。E
-Bomb不是专门的电子战方法，却是成本效益非常高的电子作战手段。
(2)应用电磁脉波炸弹进行战略空中攻击
现代战略层次的空中攻击反映在资讯战IW的许多观点上，就是要摧毁或破坏敌方
的资讯基础建设。现代战略性空中攻击理论的基础就是Warden在1995年提出的五
环圈模式(Warden’s Five Rings model)，如图十二所示。图十二表示由内而外
重耍性的递减，最重要的是国家的领导中心及支援C3的相关系统，然後是它的经
济基础建设、交通网路、人口及其兵力。电磁脉波武器都可以对五环圈模式的任
一元素造成伤害，尤其能提供对工业高度发展且密集的区域更高的报复，造成更
大伤害。值得一提的是，从战略的观点来看，不像「核」电磁脉冲武器人员设备
同时产生伤亡与破坏，电磁脉波武器只对电子设备产生杀伤，对人员的伤害较小
。这种对杀伤效应的选择性使电磁脉波武器可以很快地成为战略空中攻击武器，
而减少政治上的冲击；这对执行包括和平维持等具高度政治敏感的军事行动尤具
重要意涵。
图（＋二）五个环的战略攻击模式
(3)应用电磁脉波炸弹进行空中攻击性反制
电磁脉波炸弹对空中攻击性反制(Offensive Counter Air;OCA)运作是非常有用的
。现代先进的飞机都配置高密度的电子设备，对电磁脉波炸弹而言，飞机是高易
损的目标。由於现代飞机的电子设备占有整架飞机极高的成本比例，其电子设备
的备份件也就很有限，因此，当电磁脉波武器对飞机的电子设备造成破坏後，会
使飞机很长的时间内无法备战。此外，利用电磁脉波炸弹攻击机场，会使通讯、
空中交通控制设备、辅助导航及运作支援装备等无法正常工作，如果这些设施没
有适当加固措施的话。所以，飞机与机场的OCA必须包括电磁脉波炸弹的使用，以
降低敌人的空优。
(4)应用电磁脉波炸弹进行空对海攻击
如同现代飞机，海面舰艇也装置了大量的电子设备，以执行类似的目标侦测、交
战与攻击等功能。因此，如果没有加固措施的话，它们相对於电磁脉波炸弹也有
很高的易损性。攻击海面舰艇的传统方法包括使用攻舰飞弹的饱和攻击，或是结
合反辐射飞弹(ARM)与攻舰飞弹的攻击。而电磁脉波炸弹的攻击可以在电磁脉波效
应半径内，造成海面舰艇防空武器及其他电子设备(如电子反制设备)的失效，因
此失去战力。
(5)应用电磁脉波炸弹进行空对地面战场攻击
现代地面战斗强调机动性，典型的作战行动也是同时进行地面战斗。协调与管制
是确保作战行动成功的要素，而这正给予电磁脉波炸弹另外一个攻击的机会。协
调与管制站是陆军单位的重要元素，也集中了通讯及电脑装备，因此，它们都会
被E-bomb所攻击造成陆上军事行动指管的中断。此外，通信及火控系统也是遭受
E-bomb攻击的目标。
(6)电磁脉波炸弹在资讯战中的运用构想
以美国为例，美军实施资讯战的战法是：以资讯战武器装备的优势，实施资讯威
吓；以先期侦察，先发制人的手段，实施可靠的资讯压制与攻击的“硬杀伤”；
通过资讯压制和攻击，实施资讯遮断；以电脑病毒的“软杀伤”，摧毁敌方的资
讯系统 以资讯保密和资讯攻击手段，实施资讯封锁；透过资讯攻击和资讯防护，
争取“资讯支配优势”或夺取“资讯控制权”。在这个战法中，除了「动态资讯
防护系统」（dynamic informationdefense system）扮演资讯防护的角色外，E
-bombs更是实施资讯压制和攻击的直接手段。
(7)应用模拟技术进行电磁脉波炸弹运用之研究
模拟是一种研究、解决作战问题的方法，其评估系统方案的基础是定量分析。为
使电磁脉波炸弹有最佳的作战使用效益，就必须对其作理论性的探讨、进行模式
发展与模拟测试，以期充份了解电磁脉冲的特性，并有效改善现有电子系统防护
措施。
五、结论
电磁脉波炸弹产生的电磁效应，进入电子设备後，会产生强大的瞬间电流，使电
子设备元件过载而烧毁。这种强大的电磁脉波能量可以对几十公里之内工作着的
电子设备起到摧毁或破坏作用。利用电磁脉波炸弹摧毁电子设备，不是专门的资
讯战或电子战方法，但却是成本效益非常高的硬杀手段。电磁脉波炸弹所产生的
核电磁脉波效应，虽然仅是核爆全部能量的极小部份，但对以电子设备为基础元
件的武器导控雷达、C4I系统等伤害却很大。面对未来资讯作战的发展趋势，各国
对电磁脉波武器的研究、防护及应用技术亦日益考究和重视，以期在受到核爆後
仍能维持C4I系统的能力。
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mmm...
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