随着无人机的军事应用日益普及，其高速性、敏捷性与低可探测性使传统拦截手段失效。本文通过可控实验室环境研究高功率微波脉冲对无人机及细胞培养物的影响，论证微波武器作为反制新兴威胁的有效性。实验采用两套辐射峰值达50千伏/米场强、3兆瓦功率的紧凑型高功率微波（HPM）发生器，结合混响室/微波暗室的实验室配置及陆海实战化部署场景开展验证。Marx发生器与横电磁波室耦合产生场强高达200万伏/米的强电磁脉冲（HEMP），揭示了宽频/超宽频高压瞬态脉冲对生物体分子层面的作用机制，为解析此类武器引发人体表型与基因型改变的生物学路径提供依据。
实验证实HPM脉冲可对无人机实现软硬杀伤：场强超50千伏/米时再现器件烧毁现象，辐射能量亦被证明可损伤机械部件。研究发现电磁屏蔽失效源于结构形变导致的法拉第屏蔽效能崩溃。HEMP脉冲实验显示其仅引发生命过程瞬时改变而不影响DNA结构；而HPM脉冲暴露使健康细胞DNA在4小时后可逆性变异，线粒体变化则干扰细胞能量代谢与周期调控——值得注意的是前列腺癌细胞与神经母细胞瘤经辐射后出现异常加速分裂。研究表明HPM脉冲能有效防御无人机威胁，但不同物理参数的微波频段脉冲电磁场对基因的毒性效应仍存争议：多数研究认为短期细胞暴露未发现直接基因毒性或诱变效应，该领域因结论冲突仍处于科学论辩阶段。
背景深化：商用无人机普及浪潮引发全球安防新挑战。塑料、环氧树脂等材料导致其雷达散射截面显著缩小，需依赖光电技术进行识别。竞速无人机200公里/时极速与新型喷气式"见证者-238"（Shahed238）600公里/时的高速性能，配以低空飞行特性与微小有效雷达截面，迫使防御系统需采用发射频谱特征分析、运动轨迹解算及光学识别等复合手段。俄乌冲突证实，熟练操作员通过FPV眼镜操控的高速无人机可使物理拦截策略失效——后者存在成本高昂、易被数量压制等固有缺陷。本实验延续军事装备技术研究院电磁兼容实验室的早期研究（200MHz-18GHz频段，10/20/50伏/米场强），重点探索了紧凑型HPM源对飞行器数字系统的瘫痪机制。
波兰"定向能领域新型武器防御系统"国家战略计划框架下的"高功率微波脉冲防护方法与装备"项目（依据国防部装备委员会建议由科技部长于2009年批准国防预算资助），其核心目标即满足作战需求文件E0840"定向能-攻防能力"的具体要求。
杀伤机理：军事术语中"软杀伤"指辐射停止后系统无法自行恢复功能的状态。本项目重点检验HPM脉冲对商用无人机核心系统（含自动驾驶模块）及消费电子产品（手机、智能手表、闪光电路等）的破坏效应。实验室通过混响室环境实现超50千伏/米场强的3兆瓦辐射，并辅以陆海平台实战化测试数据。研究立足无人机的根本弱点：其高度依赖的半导体与微机电系统（MEMS）虽可实现加速度计/气压计定向功能，却极易受外部电磁干扰。鉴于数字晶体管系统的脉冲易损性，团队着力研究了利用该特性瘫痪核心功能的路径。当前技术条件下，紧凑型HPM发生器已具备远距瘫痪飞行器关键数字系统的能力。特别值得注意的是，该武器能突破法拉第笼的电磁屏蔽防护，且在禁用传统致命武器的特殊环境中具有独特优势——故常被称作"人道主义武器"或"非致命性武器"[2][3]。
健康隐忧：然而HPM脉冲对人体健康的安全性引发日益增长的疑虑。既往微波生物效应研究聚焦军用雷达辐射，据此制定了安全使用标准。但HPM脉冲的健康风险尚未系统评估，学界对其暴露影响尚未形成科学共识[4]。现有急性暴露研究显示：当比吸收率(SAR)＞1-2瓦/千克时，细胞/组织/生物体会出现超1℃的显著温升（等同蓄意加热效果）；功率密度＞5瓦/平方米可能导致0.5-1℃体温升高的热效应[5]。雷达设备操作人员长期暴露于非热效应微波辐射的案例中，已观察到慢性神经系统紊乱、脂肪组织变异、眼部损伤（晶体混浊、角膜病变）及血液病变（贫血）[5]。分子层面研究进一步表明非热微波暴露存在生物效应[6]。
HPM脉冲设备运行时产生的超强电磁场，通过电场强度幅值或生物体内感应电场变化率干扰生理过程。热弹性效应引发的组织瞬时温升可激发声波传播，导致不同强度的机械应力。建立HPM脉冲设备安全操作指南亟需明确瞬态电磁场暴露的潜在风险[7]。但迄今为止，无论细胞组织稳态层面抑或人体健康领域，相关科学研究数据仍不充分。
原文
相关内容
微信扫码咨询专知VIP会员