Diferencia entre revisiones de «Pulso electromagnético»

Revisión de 21:08 12 feb 2011

Se denomina pulso electromagnético a la emisión de energía electromagnética de alta intensidad en un breve período de tiempo. A nivel práctico, consiste en suministrar una elevada tension (también llamada voltaje o diferencia de potencial) por medio de una descarga o inducccion, a una frecuencia o tiempo de pulso de cortisima duracion, comunmente por medio de bobinas y condensadores eléctricos (capacitores).

Es un efecto secundario descubierto con las pruebas atómicas de gran altitud. La mayor parte de la energía de una explosión nuclear se libera en forma de radiaciones ionizantes. La radiación gamma, sobre todo, es altamente penetrante e interactúa con la materia ionizando incluso el propio aire circundante. La radiación gamma se consume enseguida y crea un campo electromagnético que puede interferir en sistemas eléctricos y electrónicos provocando picos de tensión que pueden dañarlos

Efectos:

Todo aparato eléctrico, por el mero hecho de estar constituido con cables y circuitos, es susceptible de captar el campo electromagnético del pulso, lo que induciría una corriente en sus circuitos. Si el campo es elevado, la corriente también lo es, lo que resultaría en algo similar a una fuerte descarga eléctrica, como un rayo. De hecho, los tendidos eléctricos son lugares potencialmente peligrosos durante un ataque con pulso, por ser muy susceptibles de sufrir fuertes corrientes inducidas que pueden ocasionar incendios.

La electrónica es especialmente sensible a las grandes fluctuaciones de campo eléctrico y a las subidas de tensión. Paradójicamente, cuanto más arcaica es la tecnología, menos se ve afectada por estas fluctuaciones.

Así, los circuitos integrados quedan fácilmente destruidos y los transistores fallan, pero es menos probable que un tubo de vacío quede dañado y menos probable aún que un motor eléctrico o un inductor deje de funcionar. Es por esto que algunos aviones durante la guerra fría conservaban sistemas eléctricos elaborados con tubos de vacío para hacerlos menos vulnerables a este tipo de ataque.

Una bomba electromagnética detonada cerca de fuerzas enemigas podría afectar seriamente a sus sistemas electrónicos. Dada la profusión de tecnología en los ejércitos modernos, esto puede suponer un serio revés táctico.

Protección:

Como se ha dicho, todo aparato eléctrico es susceptible de captar el campo generado por el pulso, no es necesario que el aparato esté encendido y ni siquiera conectado a la red.

No obstante, una protección sencilla es encerrar el aparato dentro de una jaula de Faraday (una simple jaula o caja metálica, como el interior de un coche o un ascensor). Eso sí, nada debe conectar el interior de la jaula con el exterior, por lo que los aparatos dentro de estas jaulas no deben estar conectados a la red eléctrica.

Dentro de estas protecciones los aparatos están a salvo de los campos electromagnéticos. Por este mismo motivo, dispositivos como los teléfonos móviles o las radios no funcionarían correctamente aunque cuenten con baterías propias, y sólo recibirían estática.

La confección de protecciones que permitan el funcionamiento del aparato son mucho más complejas y se deterioran con el uso.

Un caso curioso sería el de los submarinos. Dado que el agua es un buen aislante ante los campos electromagnéticos, un submarino sumergido se encontraría totalmente a salvo frente a este tipo de ataque, al tiempo que incomunicado.

Finalmente, aunque una serie de dispositivos se hayan podido mantener a salvo del ataque, un pulso de suficiente intensidad y alcance podría producir un fallo generalizado en las infraestructuras de todo un país, convirtiendo a estas instalaciones protegidas en islotes tecnológicos. A la larga, la carencia de suministros y repuestos puede conseguir que la puesta fuera de servicio haya sido simplemente diferida.

Generación del un pulso electromagnético:

Antes de tratar de explicar cómo generar un pulso de alta intensidad conviene introducir algunos conceptos acerca de campo y de flujo electromagnético.

Campo electromagnético, inducción y flujo:

Un campo electromagnético es un campo físico que afecta a partículas con carga eléctrica (electrones, protones, iones…). Fijado un sistema de referencia podemos descomponer el campo electromagnético en una parte eléctrica y en una parte magnética.

Una carga eléctrica estática genera un campo eléctrico de intensidad proporcional al valor de dicha carga. La unidad de medida del campo eléctrico es el voltio por metro (V/m). La mayoría de los circuitos electrónicos resultan abrasados al ser sometidos a un campo eléctrico de 4.000 V/m.

El campo magnético, por el contrario, es generado por cargas eléctricas en movimiento y es proporcional al valor de la carga y de la velocidad de la misma. Es decir, una corriente eléctrica circulando a través de un conductor produce un campo magnético.

Otro concepto importante es el de flujo magnético a través de una superficie. Si el campo magnético es perpendicular a dicha superficie el valor del flujo (fi) es el producto del campo magnético (B) y la superficie (S).

Manteniendo la superficie constante, la variación del campo magnético produce una variación del flujo. Igualmente, bajo un campo constante, la variación de la superficie supone también una variación del flujo. Las variaciones de flujo inducen una corriente eléctrica, siendo esta la base de los generadores de electricidad alterna.

Como resumen, el objetivo es crear un importante campo magnético que, al manifestarse de forma instantánea, (es decir, al suponer una importante variación del flujo) inducirá en los circuitos electrónicos enemigos (o en cualquier otro elemento conductor) una corriente eléctrica de gran intensidad, destruyéndolos.

Bombas atómicas:

Artículo principal: Bomba de Arco Iris

La forma más rudimentaria y efectiva de generar un pulso electromagnético importante es mediante la detonación de una bomba atómica. En un primer momento, la explosión libera gran cantidad de energía en forma de radiaciones ionizantes. Como consecuencia, el entorno se llena de electrones de alta energía, cargas eléctricas en movimiento, en definitiva. A más energía en la explosión, mayor número de cargas y mayor velocidad de las mismas. Así, hemos generado ese importante campo magnético que deseábamos.

Como puntualización, señalar que la radiación gamma se disipa con rapidez al interactuar con la materia, transformándose en otras formas de energía (calor, presión…). Una detonación atmosférica hará que la radiación se disipe en poco espacio (unos pocos kilómetros) reduciendo la zona afectada por el campo. Si la detonación se efectúa, sin embargo, varios kilómetros por encima de la atmósfera, la radiación gamma ha podido expandirse a lo largo de una gran zona antes de empezar a actuar con la atmósfera y disiparse, con lo que se conseguirá que el pulso afecte a un área mucho mayor.

Bombas electromagnéticas:

Se puede crear un arma de pulso electromagnético sin necesidad de recurrir a detonaciones nucleares.

Se trataría de generar un campo eléctrico de alta intensidad durante un breve periodo de tiempo, lo que se puede hacer combinado generadores de microondas o condensadores con antenas y otros dispositivos.

Este tipo de armas está siendo investigada con interés por tener la ventaja de evitar la destrucción material y la radiación remanente propias de la bomba atómica. Pero sobre todo, por evitar las consecuencias políticas del uso de armamento nuclear.

Se especula que el ejército de EE.UU. ya ha experimentado con estas bombas electromagnéticas. Se trataría de misiles convencionales que convertirían la energía de la explosión convencional en un pulso de energía radiante. De hecho, estos dispositivos son conocidos desde principios de los años cincuenta y se utilizan en investigación para la creación de importantes campos magnéticos. Son los llamados generadores de compresión de flujo magnético.

Generadores de compresión de flujo magnético:

Hay que decir que aunque el campo magnético no se comprime o confina, tiene propiedades similares a los gases que permiten utilizar esta jerga como analogía.

Se tratan de dispositivos que mediante el uso de un potente explosivo comprimen un flujo magnético e incrementan el valor del campo, lo que genera un pulso electromagnético de gran poder. Su aplicación como arma daría lugar a una bomba que puede ser transportada por un solo hombre.

Requieren de un pequeño campo magnético inicial que será creado por la descarga de un condensador eléctrico en el conductor, un solenoide o una única espira en el ejemplo más sencillo. Alrededor del conductor (la espira) se colocará el explosivo, cuyo cometido es comprimir la espira, reduciendo el área atravesada por el flujo del campo magnético creado.

La técnica de compresión de flujo magnético requiere ser aplicada en un tiempo extremadamente corto para que la pérdida de corriente sea despreciable y así el flujo magnético a través de la espira se mantenga constante incluso aunque cambie la forma y el tamaño del área definida por la espira.

El proceso seguiría los siguientes pasos:

1. El condensador descarga una corriente inicial que atraviesa la espira. Esta corriente induce un campo magnético que atraviesa perpendicularmente el área definida por la espira.
2. La espira se comprime por la detonación. La pérdida de área hace que, en principio, se pierda flujo en la misma proporción (el flujo es proporcional al área). Pero la variación de flujo magnético induce una corriente eléctrica en la espira que crea un nuevo campo magnético que se añade al ya existente, de forma que el flujo total en el interior de la espira permanece constante.
3. Como resultado final, se ha conservado el flujo magnético a través de la espira, se ha aumentado el valor del campo magnético y se ha creado una corriente inducida en la espira.

En el caso dado de que el campo magnético sea perpendicular a la espira, el flujo magnético (fi) que atraviesa un área determinada (el interior de la espira) es el producto del valor del campo (B) por el valor del área (S).

Con lo cual se observa claramente que si el flujo es constante, el campo magnético aumenta en la misma proporción en la que disminuya el área. Si gracias a la explosión reducimos el área mil veces su tamaño, entonces aumentamos mil veces el valor del campo.

Radio frecuencia de alta energía:

Son armas que utilizan ondas de radio de alta energía para estropear aparatos eléctricos al inducir un alto voltaje en los mismos. El concepto viene a ser similar a los anteriores, un campo electromagnético induce una corriente dañina que fríe los circuitos.

Tienen la ventaja de que pueden ser dirigidas y focalizadas mediante deflectores parabólicos.

Supuestamente, el dispositivo que produce el campo es un generador de ondas de alta energía convenientemente amplificado, no muy distinto en realidad del rayo de microondas. Esto tiene la ventaja adicional de que no requiere el uso de explosivos, con lo que podría desarrollarse un arma reutilizable o recargable.

El problema reside, por supuesto, en la dificultad de generar un campo de la intensidad necesaria.

Pulsos electromagnéticos en la ciencia ficción

Los efectos reales de un hipotético pulso electromagnético han sido muy exagerados en la ciencia ficción.

En el ciberpunk los pulsos ya habían sido utilizados con profusión por su facultad casi mágica de erradicar la tecnología. En Neuromante (1984), de William Gibson se menciona cómo los pulsos electromagnéticos (denominados EMPos, por su siglas en inglés) se utilizan para repeler ataques aéreos, inutilizando los aviones empleados en el ataque.

Con frecuencia ha sido utilizado como recurso para erradicar completamente la tecnología de todo un país, como es el caso de Rescate en Los Angeles (1996), donde los guionistas no parecían conocer demasiado bien el funcionamiento de estos mecanismos. En esta película, una red de satélites era capaz de igualmente de estropear el motor eléctrico de un coche como de producir el apagón definitivo en todo Estados Unidos. Tal y como se ha explicado, la tecnología necesaria para dirigir con precisión el ataque, hasta el punto de estropear un único aparato, es completamente diferente a la necesaria para realizar un ataque de gran amplitud.

En Goldeneye (1995) podemos ver en acción de nuevo a un satélite que emite un pulso electromagnético dirigido, esta vez sin pretensiones de arrasar grandes zonas, sino objetivos muy concretos.

Dark Angel (2000) se puede considerar un poco más realista en este aspecto. En el año 2009 Estados Unidos ha sufrido un ataque terrorista mediante una bomba nuclear detonada a gran altitud. El pulso generado no ha paralizado completamente al país. Las agencias gubernamentales siguen siendo poderosas y tecnológicamente avanzadas. Sin embargo, se ha producido una importante crisis económica y una desaparición de la tecnología de consumo. Se ven pocos teléfonos móviles o televisores, los suministros se han visto afectados, escasea la gasolina y, en definitiva, el país parece haber retrocedido varias décadas en cuanto al bienestar de sus ciudadanos.

Otras obras más futuristas hacen uso de pequeños aparatos generadores de pulsos de corto alcance, como es Matrix (1999), donde este arma es de gran importancia táctica contra enemigos que son máquinas. En la serie de televisión Firefly (2002) y en su secuela para el cine, Serenity (2005), esta nave también cuenta con defensas de este tipo, los llamados cañones electromagnéticos que, por su característica de arma direccional, deben ser considerados como emisores de ondas electromagnéticas de alta energía.

Un último caso curioso sería el de Ted Sprague, un personaje de la serie de televisión Héroes (2006). Ted es un superhumano (un mutante) capaz de emitir radiación hasta el punto de provocar una reacción en cadena que termine en una explosión. En un episodio de la primera temporada consigue afinar su habilidad hasta el punto de emitir únicamente luz (radiación gamma), provocando un pulso electromagnético que desactiva los aparatos de seguridad.