А. Белоус - Кибероружие и кибербезопасность. О сложных вещах простыми словами

Уровни энергии, достаточные для поражения (необратимой деградации) СВЧ излучением полупроводниковых элементов (диодов. транзисторов, микросхем) РЭА сегодня достаточно хорошо известны [7–9]. В таблице 2.2 представлены известные экспериментальные данные о величине энергии, достаточной для поражения некоторых полупроводниковых элементов в зависимости от длительности СВЧ импульса.

Например, энергия поражения р-i-n диодов, используемых в ограничителях и антенных коммутаторах радиоэлектронных средств (РЭС), лежит в пределах 5x10-5… 10-4 Дж, при длительности импульса десятки наносекунд [9]. В ряде случаев выход из строя приемного модуля РЭС определяется отказом малошумящего усилителя, который в современной аппаратуре СВЧ-диапазона проектируется на основе полевого транзистора с затвором Шоткп (ПТШ GaAs) [9]. Его энергия поражения приведена в таблице 2.2.

Таблица 2.2

Энергия поражения полупроводниковых приборов [Дж] при различных длительностях СВЧ-импульса [нс]

Наиболее чувствительными, а значит и наиболее уязвимыми, элементами РЭА являются детекторные головки средств доставки ядерных боеприпасов, в которых чаше всего используются смесительные диоды Д603 (в коаксиальных устройствах) и Д608 (в волноводных устройствах). Экспериментально полученные пороги перегорания смесительных диодов детекторных головок РЭА лежат в интервале 10-5… 10-3 Дж. при длительности СВЧ импульса десятки наносекунд [7. 9]. Известно, что уровень энергии поражения в рабочем режиме ниже в 5… 10 раз. а при воздействии импульсной последовательности уменьшается в 10…100 раз [7-13]. В таблице 2.3 представлены значения напряженности СВЧ поля, при которых обычно наступает деградация микросхем различных типов [8, 9].

Таблица 2.3 Уровни деградации интегральных микросхем

Как известно, источником мощного СВЧ излучения могул являться мощные радиолокационные станции, а также СВЧ установки специального и военного назначения, некоторые из которых будут более детально рассмотрены ниже.

В настоящее время широко обсуждается и используется термин «СВЧ-оружие» (в англоязычной печати также используется термин «микроволновое оружие») [6, 11–14]. Основным поражающим фактором СВЧ-оружия является импульсное электромагнитное излучение с длиной волны от 0,1 до 10 см. Как было указано выше, испытания такого оружия и его элементов проводились США при проведении военных операций в Праке [13,14]. однако официально

такого оружия нет (пока) на вооружении ни у одного государства.

СВЧ-оружие эксперты разделяют на два вида: первый — СВЧ установки, второй — СВЧ боеприпасы. В свою очередь. СВЧ боеприпасы могут подразделяться на обычные и ядерные. В обычных СВЧ боеприпасах источником энергии является взрывомагнитный генератор на основе обычного взрывчатого вещества, а в ядерном — на основе ядерного заряда. Нагрузкой взрывомагнитного генератора является специальная генерирующая система, которая преобразует электрический импульс со взрывомагнитного генератора в импульс электромагнитного излучения СВЧ диапазона [6]. В таких СВЧ установках в качестве источника энергии могут использоваться емкостные накопители и взрывомагнитные генераторы с обычным взрывчатым веществом, а в качестве источника СВЧ излучения — генераторы на основе сверхмощных СВЧ приборов [9]. В таблице 2.4 приведены основные ожидаемые параметры СВЧ оружия, взятые на основе анализа источников [6-13].

Таблица 2.4

Ожидаемые параметры СВЧ оружия

Как уже было отмечено выше, в зависимости от назначения СВЧ-оружие может быть космического (воздушного) и наземного (морского) базирования, что обусловливает достаточно широкий спектр его применения. На рис 2.8 изображены несколько типовых боевых ситуаций, которые можно разбить на два класса. Первый класс — характерный для СВЧ установок, второй — для СВЧ боеприпасов.

Рис. 2.8. Типовые варианты боевого применения СВЧ оружия

Отличительной особенностью ситуаций первого класса является то. что главный максимум диаграммы направленности антенны СВЧ установки может быть точно направлен на цель, например, с помощью РЛС обнаружения и наведения. Для ситуаций второго класса, т. е. для СВЧ боеприпасов, особенность заключается в том, что в момент его задействования возможно значительное отклонение главного максимума диаграммы направленности антенны СВЧ боеприпаса от точки цели, но при этом цель попадает в угол раствора диаграммы направленности СВЧ боеприпаса . Пути проникновения СВЧ излучения в радиоэлектронную аппаратуру достаточно хорошо известны [7-13]. однако механизмы проникновения не достаточно исследованы. Однозначно установлено, что СВЧ излучение может проникать в РЭА через антенно-фидерные устройства (АФУ). щели, отверстия и стыки в корпусах аппаратуры, через открытые разъемы, а также может непосредственно воздействовать через радиопрозрачные (пластиковые) элементы конструкции, например, на заряды твердого топлива.

Воздействие СВЧ излучения на РЭС цели через антенно-фидерное устройство можно оценить по его параметрам [б]. Проникновение СВЧ излучения в отверстия, щели и стыки корпуса — явление значительно более сложное для анализа. Известны отдельные результаты экспериментальных исследований эффектов проникновения СВЧ излучения через отверстия, которые показали, что максимум проникающей способности СВЧ излучения наблюдается при соблюдении резонансных условии, т. е. в том случае, когда размеры отверстий кратны длине волны излучения. Проникающая способность резко уменьшается на волнах длиннее резонансной волны отверстия, но наблюдаются небольшие случайные пики на резонансных длинах волн отдельных проводников, находящихся внутри корпуса. На волнах короче резонансной длины волны отверстия наблюдается более медленный спад проникающей способности, но возникают острые резонансы благодаря множеству типов колебаний в объеме корпуса аппаратуры [6, 8].