Ein elektromagnetischer Impuls oder EMP, der von einer Atomwaffe ausgestrahlt wird, die hoch über den Vereinigten Staaten explodiert ist, könnte die elektronischen Schaltungen vieler Geräte deaktivieren, die für die militärische Verteidigung und das moderne Leben unerlässlich sind.

Dazu können komplizierte Waffensysteme ebenso gehören wie Telefone, Laptops, Kreditkarten und Autocomputer. Auch Hausgeräte, Tankstellenpumpen und Bankkonten können in Schwierigkeiten geraten.

Glücklicherweise ist die militärische Ausrüstung so konzipiert, dass sie gegen verschiedene Stufen von EMP immun ist, und die Gültigkeit ihrer Designs – und einige zivile Designs wurden ebenfalls von einem “freundlichen” EMP-Generator getestet und verbessert, der in einer kürzlich renovierten Anlage der Sandia National Laboratories installiert wurde.

Der ElectroMagnetic Environment Simulator, kurz EMES, besteht aus einem nilpferdgroßen Marx-Generator, der allein in einem kleinen Labor steht. Die große Kondensatorbank speichert elektrische Energie und gibt sie auf Befehl ab. Der resultierende Energiestoss in Form eines elektromagnetischen Impulses kann alle 15 Minuten auf ein Ziel fokussiert werden. Absorber am anderen Ende der Prüfkammer verschlingen die nicht vom Prüfling aufgenommene Energie.

“Ein EMP-Impuls, der von einem Gegner erzeugt wird, wäre ein Versuch, unsere Kommunikation oder andere Geräte zu stören”, sagte Leonard Martinez, der Sandia-Forscher, der für das Zeit- und Zündsteuerungssystem verantwortlich ist. “Die jüngsten Fortschritte ermöglichen es uns nun, diesen Impuls innerhalb einer Mikrosekunde nach dem Zeitbedarf der Einheit bereitzustellen.”

Die Idee ist es, die Auswirkungen des Energieimpulses zu erforschen, indem ein Gegenstand zu kritischen Zeiten während seiner Prozesse getestet wird. Das Erlernen, wann und wo ein Problem in der Einheit auftreten kann, ermöglicht es den Ingenieuren, eine bessere EMP-Abschirmung zu entwickeln, um solche Störungen zu vermeiden.

Der EMES-Testprozess von Sandia besteht darin, die Komponenten in den Zielbereich zu zerlegen, sie dem schnell ansteigenden EMP zu unterziehen und sie dann zu entfernen, um Platz für den nächsten zu testenden Gegenstand zu schaffen. Vorläufige Ergebnisse werden sofort zur Verfügung gestellt, sagte Martinez, und ein längerer Bericht mit umfangreicherer Analyse wird später veröffentlicht.

“Die Bauherren oder Eigentümer bitten meine Gruppe im Allgemeinen um Hilfe, wenn es um zusätzliche Abschirmungsdesigns geht”, sagte Martinez. Der Designfokus kann vom Schutz winziger elektronischer Bauteile bis hin zur Abschirmung größerer Subsysteme von militärischen Geräten reichen.

“Unsere Kunden können sich entscheiden, zwischen den Tests eine zusätzliche Abschirmung für ihr Gerät einzuführen oder das Gerät sogar in ihr Labor zurückzubringen, um eine zusätzliche Abschirmung zu entwerfen und hinzuzufügen”, sagt Martinez. “Dann würden sie es zurückbringen, um es erneut zu testen.”

Wenn das Gerät den Test auf Spezifikationsebene bei normalem Energiebedarf besteht, können seine Besitzer die Prüfeinrichtung auffordern, die EMP-Elektrofeldamplitude in inkrementellen Schritten zu erhöhen, um die Fähigkeiten des Geräts bei höheren Bedrohungsstufen zu bestimmen. “Das gibt dem Kunden ein besseres Vertrauen in sein Produkt”, sagt Martinez.

Frühere Versionen der Impulserzeugungsmaschine wurden erstmals von 1978 bis 1994 in Betrieb genommen. Die Testeinrichtung lag brach, bis nach den Anschlägen vom 11. September, als sie wiederauferstanden war, um die Kommunikation im ganzen Land zu testen, für den Fall, dass ein Gegner einen EMP-Impuls in oder in der Nähe der Vereinigten Staaten erzeugen konnte. “Können wir noch kommunizieren? Würden unsere Radios, Fernseher, Mikrowellenherde und Kühlschränke funktionieren, wenn ein solcher Impuls eintrifft, war die Frage”, sagte Martinez.

Die renovierte Anlage sollte die Mission der National Nuclear Security Administration unterstützen, kam aber im Laufe der Zeit dazu, militärische Missionen und zivile Bedürfnisse zu erfüllen. Sie tut dies weiterhin. Sandia-Forscher arbeiten daran, EMES in ein nationales EMP-Testzentrum zu integrieren, das sich darauf konzentriert, die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes des Landes zu erhöhen.