Forskere antyder, at amerikanske ambassader blev ramt af højeffektmikrobølger - her er, hvordan våbnene fungerer

Den mystiske lidelse, der har ramt amerikanske ambassadepersonale og CIA-officerer af og til i løbet af de sidste fire år i Cuba, Kina, Rusland og andre lande ser ud til at være forårsaget af højeffektmikrobølger, ifølge en rapport udgivet af National Academies. Et udvalg bestående af 19 eksperter inden for medicin og andre områder konkluderede, at pulserende radiofrekvensenergi er den "mest plausible mekanisme" til at forklare sygdommen, døbt Havana syndrom.

Rapporten opklarer ikke, hvem der var målrettet mod ambassaderne, eller hvorfor de blev målrettet. Men teknologien bag de formodede våben er velkendt og går tilbage til den kolde krigs våbenkapløb mellem USA og Sovjetunionen. Mikrobølgevåben med høj effekt er generelt designet til at deaktivere elektronisk udstyr. Men som Havana-syndromet viser, disse energiimpulser kan skade mennesker, såvel.

Som en elektrisk og computeringeniør, der designer og bygger kilder til højeffektmikrobølger, Jeg har brugt årtier på at studere disse kilders fysik, herunder arbejde med det amerikanske forsvarsministerium. Direkte energimikrobølgevåben omdanner energi fra en strømkilde - et vægstik i et laboratorium eller motoren på et militærkøretøj - til udstrålet elektromagnetisk energi og fokuserer den på et mål. De rettede højeffektmikrobølger beskadiger udstyr, især elektronik, uden at dræbe nærliggende mennesker.

To gode eksempler er Boeings Counter-electronics High-powered Microwave Advanced Missile Project (CHAMP), som er en højeffekt mikrobølgekilde monteret i et missil, og Tactical High-power Operational Responder (THOR), som for nylig blev udviklet af Air Force Research Laboratory til at slå sværme af droner ud.

Oprindelse fra den kolde krig

Disse typer af rettet energimikrobølgeapparater kom på banen i slutningen af ​​1960'erne i USA og Sovjetunionen. De blev muliggjort af udviklingen af ​​pulserende kraft i 1960'erne. Pulserende strøm genererer korte elektriske impulser, der har meget høj elektrisk effekt, hvilket betyder både højspænding - op til et par megavolt - og store elektriske strømme - titusinder af kiloampere. Det er mere spænding end højspændings-langdistance-transmissionsledningerne, og om mængden af ​​strøm i et lyn.

Plasmafysikere indså på det tidspunkt, at hvis du kunne generere, for eksempel, en 1-megavolt elektronstråle med 10-kiloamp strøm, resultatet ville være en stråleeffekt på 10 milliarder watt, eller gigawatt. Konvertering af 10 % af denne stråleeffekt til mikrobølger ved hjælp af standard mikrobølgerørsteknologi, der går tilbage til 1940'erne, genererer 1 gigawatt mikrobølger. Til sammenligning, udgangseffekten af ​​nutidens typiske mikrobølgeovne er omkring tusind watt - en million gange mindre.

Udviklingen af ​​denne teknologi førte til en delmængde af det amerikansk-sovjetiske våbenkapløb - et mikrobølgekraft-derby. Da Sovjetunionen brød sammen i 1991, Jeg og andre amerikanske videnskabsmænd fik adgang til russiske pulserende kraftacceleratorer, ligesom SINUS-6, der stadig arbejder i mit laboratorium. Jeg havde et frugtbart årti med samarbejde med mine russiske kolleger, som hurtigt sluttede efter Vladimir Putins magtovertagelse.

I dag, forskning i højeffektmikrobølger fortsætter i USA og Rusland, men er eksploderet i Kina. Jeg har besøgt laboratorier i Rusland siden 1991 og laboratorier i Kina siden 2006, og investeringen foretaget af Kina dværger aktiviteten i USA og Rusland. Dusinvis af lande har nu aktive højeffektmikrobølgeforskningsprogrammer.

Masser af kraft, lidt varme

Selvom disse højeffekts mikrobølgekilder genererer meget høje effektniveauer, de har tendens til at generere gentagne korte impulser. For eksempel, SINUS-6 i mit laboratorium producerer en udgangsimpuls i størrelsesordenen 10 nanosekunder, eller milliardtedele af et sekund. Så selv når der genereres 1 gigawatt udgangseffekt, en 10 nanosekunders puls har et energiindhold på kun 10 joule. For at sætte dette i perspektiv, den gennemsnitlige mikrobølgeovn på et sekund genererer 1 kilojoule, eller tusind joule energi. Det tager typisk omkring 4 minutter at koge en kop vand, hvilket svarer til 240 kilojoule energi.

Dette er grunden til, at mikrobølger genereret af disse højeffekts mikrobølgevåben ikke genererer mærkbare mængder varme, endsige få folk til at eksplodere som bagte kartofler i mikrobølgeovne.

Høj effekt er vigtig i disse våben, fordi generering af meget høj øjeblikkelig effekt giver meget høje øjeblikkelige elektriske felter, hvilken skala som kvadratroden af ​​potensen. Det er disse høje elektriske felter, der kan forstyrre elektronik, hvilket er grunden til, at forsvarsministeriet er interesseret i disse enheder.

Hvordan det påvirker mennesker

National Academies-rapporten forbinder højeffektmikrobølger med påvirkninger på mennesker gennem Frey-effekten. Det menneskelige hoved fungerer som en modtageantenne for mikrobølger i det lave gigahertz-frekvensområde. Impulser fra mikrobølger i disse frekvenser kan få folk til at høre lyde, hvilket er et af symptomerne rapporteret af det berørte amerikanske personale. Andre symptomer, der lider af Havana-syndrom, omfatter hovedpine, kvalme, høretab, svimmelhed og kognitive problemer.

Rapporten bemærker, at elektroniske enheder ikke blev forstyrret under angrebene, hvilket tyder på, at de nødvendige effektniveauer til Frey-effekten er lavere, end det ville være nødvendigt for et angreb på elektronik. Dette ville være i overensstemmelse med et højeffekts mikrobølgevåben placeret i nogen afstand fra målene. Effekt aftager dramatisk med afstanden gennem den omvendte kvadratlov, hvilket betyder, at en af ​​disse enheder kunne producere et effektniveau ved målet, der ville være for lavt til at påvirke elektronik, men som kunne inducere Frey-effekten.

Russerne og kineserne besidder bestemt evnerne til at opstille højeffekt mikrobølgekilder som dem, der ser ud til at være blevet brugt i Cuba og Kina. Sandheden om, hvad der faktisk skete med amerikansk personale i Cuba og Kina – og hvorfor – kan forblive et mysterium, men den teknologi, der sandsynligvis er involveret, kommer fra lærebogsfysik, og verdens militære magter fortsætter med at udvikle og indsætte det.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.