不算是大突破，但中国摸到了NNEMP的门槛，这样就不需要核武器了

摘要：这是1962年美国进行的一次高空核试验，代号“海星一号（Starfish Prime）”，是“鱼缸行动（Operation Fishbowl）”系列中的重要一环。

在讨论真空核爆炸时，很多人会提到这样一张图：一团绚丽的光芒在夜空中炸裂，却没有蘑菇云，也没有冲击波。这不是电影特效，而是真实发生过的历史事件。

这是1962年美国进行的一次高空核试验，代号“海星一号（Starfish Prime）”，是“鱼缸行动（Operation Fishbowl）”系列中的重要一环。

这次试验中，一枚当量高达140万吨TNT的热核弹头，由PGM-17“雷神”导弹发射，升空至约400公里高度（已接近地球轨道），在太平洋上空引爆。由于爆炸地点已处于近地太空区域，几乎没有空气介质，因此没有形成传统意义上的冲击波或蘑菇云。

当核弹在高空爆炸时，其所释放的巨大能量无法通过机械冲击波向外传播（因为缺乏足够的大气传递动能），于是能量便以光、X射线、伽马射线和带电粒子等形式迅速释放出来。这种现象可以类比于：一台电机在轴被突然卡死的情况下，无法将电能转换为机械能，于是电流大量堆积在电路中，转化为热量将其烧毁——核爆也是类似的过程，只不过能量密度要高得多，释放也更猛烈。

敲黑板，划重点，伽马射线成为这次高空核爆中最主要的能量释放形式，而这也直接触发了一个关键物理过程：康普顿效应（Compton Effect）。

伽马射线在穿透地球高层大气（尽管极为稀薄）时，会与大气分子或自由电子发生康普顿散射，将大量高速电子从原子中打出。这些被释放出来的电子被称为“康普顿电子”，它们在地球磁场中高速螺旋运动，形成一个短时间、超高密度的电流脉冲扰动，最终在地面感应出陡峭上升沿、极高电压的电磁脉冲（EMP）。

这种由康普顿电子主导的电磁波段被称为E1型EMP，它的上升时间可以达到纳秒级别，而电压可以高达几万伏/米，足以摧毁地面大量电子设备。

这场试验所造成的后果远远超出了美军原本的预期——由于对高空核爆电磁干扰效应估算不足，导致了1300公里外的夏威夷出现大面积街灯熄灭、通信中断、电力系统故障和电子设备烧毁的情况，甚至远在轨道上的多颗卫星也在随后几个月中陆续失效。

在今天的学术文献中，有些保守的表述会称这是一场“意料之外的核试验副作用”；而在更诚实的描述中，它其实是一场由于计算失误所引发的灾难。

1963 年，有报道称海星一号产生了一条 MeV 电子带。1968年，有报告称一些海星电子在大气中停留了5年。

最终这件事情的结果是直接推动了《外层空间条约》，条约禁止人类在太空中部署和使用核武器。原因很简单——再这么玩，即便是搞实验，不仅地球受不了、人类文明也受不了。

1000个字了，给大家讲了一下今天说的事情的背景。

那么屏住呼吸，咱们继续深入讨论海星一号给大家带来的军事财富，去他娘的《外层空间条约》，条约的约束力哪有武器效能的吸引力诱人呢？海星一号的爆炸机制使EMP炸弹在“计算失误”下成为了现实。这东西太诱人了！你只要在合适的高度上释放一枚足够大当量的核弹，你就可以烧毁方圆几千公里范围内的电子设备，在人类在战场上越来越依赖电子设备的情境下，没有任何武器可以比EMP炸弹更有军事价值。读到这里，你应该理解为什么W君在前面用这么大的篇幅给大家介绍背景信息了吧？你也应该知道EMP炸弹的威力所在了。

这是一个战略级的瘫痪手段，即便是一个幅员辽阔的大国，也只需要2-3枚EMP炸弹，就可以让这个国家滚回原始社会。别幻想什么文明的跌落，怎么着也只会跌落到蒸汽时代。在现代的电子化的前提下，我们只有能用电的现代化和不能用电的原始社会的两个状态，指着EMP攻击之后再造蒸汽机是来不及的。

但人嘛……总是不知足，这才是人类的天性。EMP这么大的威力已经远远超过了一般的国家领土范围，例如在法国上空引爆一枚EMP炸弹，遭殃的就不仅仅是法国这么一个国家，周边的德国、英国一样不能幸免。而且每次引爆都要用一枚核弹在高空爆炸这件事真要下决心这么搞决心也是难下啊。于是就有了今天的标题NNEMP的概念。

世界各国都在探索着用“非核弹”的方式实现小规模EMP炸弹的方式，这就是NNEMP（Non-Nuclear Electromagnetic Pulse Weapon）的研究方向。嗨了吧？你想想这是什么一种存在？我们不用瘫痪几千公里范围内的电子设备，我们只需要瘫痪几十公里范围甚至几公里范围内的电子设备，配合着侦查和精确打击，可以点穴式的让对方失控。这才是EMP武器真正厉害的地方，不用“重启地区文明”，而是立刻致盲敌军——炸瘫一个机场、一座雷达站、一列通信节点，也就更符合现代战争的要义。

怎么搞？有谁在搞，以及谁搞出来了。才是我们军迷应该关心的问题。

通常意义上的NNEMP的技术路线是利用高能炸药爆炸激励线圈产生电磁波烧毁特定范围内的电子设备。

在2012年美国空军试验了CHAMP（Counter-electronics High Power Microwave Advanced Missile Project，反电子高功率微波先进导弹项目）。其核心部件是一台（Explosively Pumped Flux Compression Generator，爆炸磁通压缩发电机）。原理图是这样的：

系统通电后，储能电容器通过开关向定子导线注入高强电流，在线圈周围产生初始磁场，这是整个装置的能量基础。爆炸装药被触发，引爆波沿着空心金属电枢从一端向另一端高速推进。随着爆炸波前推进，金属电枢内壁迅速膨胀，与定子线圈接触形成运动短路，这会将定子从初始电源中断开，进入“电磁封闭”状态。短路波前推动下，原有磁通量被迅速压缩到一个极小体积中，磁场强度急剧上升，最终在短时间内产生一个极高强度、短持续时间的电磁脉冲（EMP），可瞬间干扰或摧毁周边电子设备。

这种装置的核心物理机制基于法拉第电磁感应定律与磁通守恒原理。通过将一个初始磁场在闭合空间中进行“爆炸驱动式压缩”，瞬间提高磁场密度并强行释放能量。输出功率可以达到上亿瓦级的峰值，尽管持续时间极短（通常为纳秒至微秒量级），但足以造成周边电子系统瘫痪。

这个核心的实物是这样的：

实物我们都能看到了，原理也很简单，但是这些都是理论层面的东西，在工程层面上来看就得保证这套装置结构在剧烈的爆炸中必须得坚持那么几十毫秒的时间。以便于磁场压缩激励线圈放出强大的电磁波。

原因很简单，装置面临的是剧烈的爆炸，因此在很多人想象中的几个线圈几块磁体的结构在组装和实现上并不比组装一枚核弹的价格简单。这也是为什么Champ的造价堪比核弹，并没有真正在战争中使用的缘故。在2022年7月美国在中国湖测试场测试了丐版的小型NNEMP武器HiJENKS（High Power Joint Electromagnetic Non-Kinetic Strike，高功率联合电磁非动能打击器）大幅度的降低了系统结构设计复杂度。

让这个系统更加小型化也更加便宜，但作用距离也就相对缩小了，据地面测试的结果推算，其作用距离不足10公里，主要以1~6 GHz波段的电磁波对雷达、电子设备进行覆盖攻击。其能量峰值达到了300兆瓦，攻击窗口小于100纳秒。核心的总体重量约为100公斤，可以由中型无人机、小型战机携带。

对于美国的这种设计，其实俄罗斯也有。在俄罗斯的叫法叫做射频武器。

基本上原理和美国的装置类似。研究在上世纪80年代就取得了一定的成果，不过还是因为贵以及苏联的解体没有得以大范围应用。在2018年，俄罗斯的反卫星武器计划中又提出了利用NNEMP对卫星系统进行打击的方案，这一尘封已久的武器系统就又浮出水面了。间接的证明俄罗斯的NNEMP也在实战中可以应用。

为什么现在美国和俄罗斯在NNEMP领域领先呢？其实这件事和冷战有关。当初两国一方面不断的加大自己的核武器库库存另一方面在互相拉扯削减核武器的数量。本身两国国家都有共识是未来核武器无法大规模使用，因此都在核武器的周边寻求更多的技术积累。利用替代性的武器来达成核武器的目标。这有点类似于当年的协约战舰了，一旦给了一个国家最终的战舰配额，这些国家就会挖空心思去在现有的“配额”中，尽最大的努力发挥武器效果。换句话说也就是也正因为《华盛顿条约》的签订，大大的加快了世界各国对战舰技术的提升。

核武器也是这样。NNEMP虽然不是核武器，但和核武器的关系过于紧密。这是冷战的红利，因此美国和俄罗斯实际上是吃到红利的一方。长期以来NNEMP，技术也就一直被美俄垄断以至于在美国的航空周刊介绍这个技术的时候他们甚至用了“Leave Them Sitting In Silence, In The Dark（让他们静静的坐在黑暗中）”这样的词语，你可以细品这句话到底有多么黑暗。

那么最后的一个问题——我们呢？中国军迷的特点就是不怕别人有，就怕知道了别人有自己没有很尴尬。

其实我国从70年代开始也研制过EMP武器，注意是“EMP”。但是由于咱们自己的核试验数量太少，很难积累出太多的核爆炸数据，因此我们的EMP研究一直是处于“原理知道，但实践很少”的阶段。同时，咱们其实没有在任何核裁军的协议和条约中签过字，所以，NNEMP也不是特别迫切，于是一耽误就耽误了30多年。2023年实际上的成果就出来了。其实我们不用美俄一直采用的线圈了方案了，咱们用的是“压电陶瓷”技术。

这个东西的开创性有点类似于当年氢弹的泰勒-乌拉姆构型和于敏构型的区别。

传统的NNEMP，一路走的是泰勒-乌拉姆式“豪华三明治套餐”：靠炸药挤压金属壳，驱动线圈磁通压缩，把磁场像灌香肠一样封闭起来，然后瞬间释放。理论很性感，实验也很带感，但问题是，它需要定子、线圈、电枢、炸药、封装和大功率电容器的高精度协同。这玩意和核弹一个毛病：你不是造不出来，而是造出来之后根本不舍得扔。哪怕是CHAMP这样的高空投送版，也是几千万美元一套，不是打得起的问题，是打得“冤”。

而压电陶瓷NNEMP这条路线更像是于敏构型：不靠结构叠加搞复杂联动，而是从材料物理层面上直接找“电场-力学-声波”的共振点。

压电陶瓷，尤其是锆钛酸铅（PZT）类材料，具备极高的压电常数，在受力变形的瞬间可以释放数千伏甚至上万伏的电压。你给它一个机械冲击，它给你一束短促但极高能量密度的电压脉冲。这种冲击源，可以是定向炸药，也可以是磁驱激波，关键是：我们的NNEMP不再需要复杂的磁通压缩环节了。压电陶瓷NNEMP的核心结构非常简单：一组压电陶瓷叠层模块 + 放大驱动电路 + 短波天线。爆炸驱动冲击波打在陶瓷模块上，瞬间释放出的高压电流直接激发耦合天线，向外辐射微波EMP。

好处是——结构简单，极易微型化：没有电枢金属膨胀、没有定子线圈烧毁问题，基本上就是“炸一下，电出来，啪地放出去”。反应速度极快：电压跃变时间可小于10纳秒，甚至达到皮秒级别，非常适合打“短时、尖峰”式电子瘫痪波；压电装置重量低、功率密度高，可集成于巡飞弹、无人机、乃至手抛式扰断器里头。

当然，它也不是完美无缺：压电NNEMP的电磁波通量不如爆炸磁通压缩法强大，作用距离一般在几百米到两三公里之间，属于战术级、点穴式电磁武器。

说下基本原理，这是一种叫做冲击极化效应（shock induced polarization, SIP）的技术，冲击波在固体介质中传播时，材料内部的载流子（电子、离子等）被强迫迁移，在材料两端形成电压或电流的现象。这个过程不同于压电效应，也不是热电效应，它往往伴随高应变率、大变形甚至材料破坏。

当炸药爆炸的爆轰波作用于特殊材料的时候，会导致这些材料中的电子逸散，从而在微秒级别释放出电场。

根据我们最新的研究成果，论文中提到的BNT-BA陶瓷在短路模式下释放的电荷密度高达 38 μC/cm²，换算过来理论上每千克BNT-BA可以提供的电功率达到了3.6X10⁸瓦。

同时，采用这种材料的NNEMP摒弃了大量的线圈，因此可以依据爆炸模型将外形制作得更适用于爆轰。其实这也正是新材料NNEMP最大优点之一，就是它的“集成友好性”。你想想，把一坨高能炸药裹着几十克陶瓷，外面包一个螺旋天线，然后装进弹头里，不比你上天找个定子绕圈圈来得实在？而且，它对载体的需求极低，不需要大电源，不需要磁通压缩空间，不怕结构受震，也不怕金属部件变形。实战里你只需要解决一个问题：怎么把它“送到”目标边上。

那这就意味着什么？意味着无人机、弹道终端、巡飞弹、反辐射导弹、甚至特种兵手雷，全都可以“嫁接”这种压电EMP弹头。小到你可以拿来打固定站点、野战雷达、野外指挥车，大到你能用它做成对抗无人集群的“瞬间致盲弹”，只要一炸，目标附近几十米甚至几百米范围的摄像头、遥控系统、控制终端，全都像断电一样进入“短时植物状态”。