Elektromagnetische Impulse: So schützt man ein Gebäude vor EMP

Dieses Jahr die Sonne wird das solare Maximum erreichen, eine Periode maximaler magnetischer Aktivität, die etwa alle 11 Jahre auftritt. Das bedeutet mehr Sonnenflecken und häufigere intensive Sonnenstürme. Hier auf der Erde führt dies zu wunderschönen Polarlichtaktivitäten, aber auch zu geomagnetischen Stürmen und der Gefahr elektromagnetischer Impulse (EMP), die weitreichende Schäden an elektronischen Geräten und Kommunikationssystemen verursachen können.

Und die Sonne ist nicht die einzige Quelle elektromagnetischer Störungen. Künstliche EMP-Generatoren Auf Lastwagen oder Flugzeugen montiert, können sie als taktische Waffe zum Ausschalten eingesetzt werden Drohnen, Satellitenund Infrastruktur. Noch schwerwiegender ist, dass eine in großer Höhe explodierte Atomwaffe zu den katastrophalsten Auswirkungen einer weitreichenden EMP-Explosion gehören könnte. IEEE-Spektrumsprich mit Yilu Liuwelches war Forschungs-EMPs am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee über die möglichen Auswirkungen des Phänomens auf Stromnetze und andere elektronische Geräte.

Was sind die Unterschiede zwischen verschiedenen Arten von EMPs?

Yilu Liu: Eine nukleare Explosion in einer Höhe von über 30 Kilometern würde ein EMP mit einem viel breiteren Spektrum als das einer Bodenwaffe oder einem geomagnetischen Sturm erzeugen und in drei Phasen auftreten. Zuerst kommt E1, ein starker Impuls, der sehr schnelle Hochfrequenzwellen erzeugt. Die zweite Phase, E2, erzeugt einen Strom, der dem eines Blitzschlags ähnelt. Die dritte Phase, E3, liefert eine langsame, variable Wellenform, ähnlich wie Gleichstrom. [DC], das kann mehrere Minuten dauern. Eine bodennahe elektromagnetische Waffe wäre wahrscheinlich so konzipiert, dass sie Hochfrequenzwellen aussendet, die denen einer E1 ähneln. Sonnenmagnetische Störungen erzeugen eine langsame, variable Wellenform ähnlich der von E3.

Wie schädigen EMPs Stromnetze und elektronische Geräte?

Liu: Die E1-Phase induziert einen Strom in den Leitern, der sich zu empfindlichen elektronischen Schaltkreisen ausbreitet, diese zerstört oder Fehlfunktionen verursacht. Über E2 machen wir uns keine großen Sorgen, weil es wie ein Blitz ist und Netzwerke dagegen geschützt sind. E3-Phasen- und solarmagnetische EMPs injizieren fremden Gleichstrom in Übertragungsleitungen, der Transformatoren sättigt und zahlreiche hochfrequente Ströme verursacht, die zu Stromausfällen geführt haben.

Wie kann man die Auswirkungen eines EMP untersuchen, ohne eines zu erzeugen?

Liu: Wir haben die Ausbreitung elektromagnetischer Wellen geringer Intensität beim Rundfunk in einem Gebäude gemessen. Wir wollten wissen, ob physische Strukturen wie Gebäude als Filter wirken können. Deshalb haben wir Funksignale innerhalb und außerhalb eines Wasserkraftwerks und anderer Gebäude gemessen, um festzustellen, wie viel eindringt. Unsere Computermodelle verstärkten dann die Messungen, um die Auswirkungen eines EMP auf die Ausrüstung zu simulieren.

Was haben Sie über den Schutz von Gebäuden vor EMP-Schäden gelernt?

Liu: Verwenden Sie beim Bau von Gebäuden unbedingt Bewehrungsstäbe im Beton. Es ist ein sehr wirksamer Schutz gegen elektromagnetische Wellen. Große Fenster sind Eintrittspunkte. Platzieren Sie daher keine ungeschirmten Steuerkreise in der Nähe. Und wenn Strom- oder Kommunikationskabel in das Gebäude gelangen, stellen Sie sicher, dass sie gut geschützt sind. andernfalls fungieren sie als Antennen.

Haben Solar-EMPs in der Vergangenheit Schäden angerichtet?

Liu: Das zerstörerischste Ereignis der letzten Zeit war in Quebec im Jahr 1989, was zu einem Stromausfall führte. Sobald ein Transformator gesättigt ist, beträgt der Strom, der durch das Netzwerk fließt, nicht mehr nur 60 Hertz, sondern ein Vielfaches von 60 Hz, und es löst die Kondensatoren aus, dann bricht die Spannung zusammen und das Netzwerk kommt zum Zusammenbruch. Die Branche ist nun besser vorbereitet. Aber man weiß nie, ob Der nächste Sonnensturm werden die der Vergangenheit übertreffen.

Dieser Artikel erscheint in den Juni-Ausgaben 2024 unter dem Titel „5 Fragen an Yilu Liu“.