Защита электроники и транспорта от электромагнитного импульса (ЭМИ)

Физика воздействия ЭМИ и уязвимость компонентов

Поражающее действие электромагнитного импульса (ЭМИ) обусловлено возникновением критических напряжений и токов в любых проводниках достаточной длины — линиях электропередачи, кабелях связи и внутренних трассах аппаратуры. Наведенные токи приводят к пробою изоляции, выгоранию трансформаторов, разрядников, предохранителей и повреждению p-n переходов в полупроводниковых радиодеталях и микросхемах.

В зоне риска оказываются не только подключенные к сети приборы, но и обесточенная аппаратура: длинные проводники и даже дорожки на платах работают как приемные антенны. Наиболее стойкими к импульсу и коротким замыканиям остаются компоненты на радиолампах, тогда как миниатюрная микроэлектроника уязвима даже в отключенном виде, если не обеспечено надлежащее физическое экранирование.

Способы экранирования: от фольги до многослойных ящиков

Идеальной защитой от электромагнитной волны считается полное укрытие помещения или прибора сплошным металлическим экраном. На практике эффективны следующие варианты укрытий:

• Металлические контейнеры и кейсы: для защиты достаточно листовой стали толщиной от 0,3 мм или готового цельнометаллического ящика с плотно прилегающей крышкой без щелей.
• Многослойные конструкции: степень ослабления поля зависит не столько от толщины стенки, сколько от количества слоев и расстояния между ними. Рекомендуется схема: металлический ящик, внутренняя металлическая решетка (сетка), слой диэлектрика и сам прибор.
• Материалы с высокой магнитной проницаемостью: обычный алюминий имеет низкий коэффициент проницаемости, сталь — средний (100–5000), а пермаллой — до 50 000, что делает пермаллоевую фольгу одним из лучших материалов для обертывания кейсов и сумок.
• Подручные средства: в качестве временного экрана применяют несколько слоев бытовой пищевой фольги или антистатические металлизированные пакеты от материнских плат и компьютерных комплектующих.

Правила заземления укрытий и линий связи

Вопрос необходимости заземления защитного кейса вызвал дискуссию: существует мнение, что достаточно положить ящик на грунт для стекания заряда, однако при стационарном размещении аппаратуры заземление критически важно. При монтаже защитного контура учитывают следующие нюансы:

• Контур заземления для защиты аппаратуры обустраивается с сопротивлением 4–6 Ом. К нему категорически запрещено подсоединять другие бытовые приборы или рабочий «ноль» электросети.
• По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) полноценный контур представляет собой траншею (глубиной 0,8 м в форме треугольника 3х3х3 м) с забитыми по углам стержнями или уголками длиной 2,5–3 м (диаметром от 16 мм), обваренными стальной полосой или арматурой сечением не менее 8 мм. Ввод выполняется медным проводом сечением от 16 мм² на надежном болтовом соединении.
• При угрозе воздействия аппаратура переводится в режим полной автономии: отключаются все внешние силовые фазы и рабочий ноль (поскольку наведенный ток в нулевой жиле способен сжечь блоки питания), антенные фидеры отсоединяются от приборов и переключаются на земляной фидер.

Стратегия сохранения данных и носители информации

При попытке сохранить терабайты технической литературы и баз знаний на случай ЧС упор делается на правильный выбор носителей:

1. Оптические диски (CD/DVD): полностью невосприимчивы к воздействию ЭМИ, так как информация записана оптическим способом на поликарбонатной основе, лишенной полупроводниковых цепей.

2. Резервный недорогой нетбук: хранится в экранированном контейнере в выключенном состоянии с извлеченной батареей и служит только как считыватель.

3. Флеш-накопители и внешние HDD: упаковываются в металлизированные экранирующие пакеты и укладываются в металлический бокс.

4. Бумажные копии: критически важные справочники по медицине и первой помощи разумнее дублировать в виде распечаток — бумаге электромагнитное воздействие не угрожает.

Уязвимость автомобилей и подготовка транспорта к ЭМИ

Современные автомобили, напичканные микроэлектроникой (ЭБУ, датчики, иммобилайзеры, сигнализации), в момент воздействия с высокой вероятностью выйдут из строя, так как штатная бортовая проводка служит огромной приемной антенной для наводок.

Для сохранения транспорта на ходу формулируются следующие требования:

• Полное отсутствие сложной электроники: карбюраторные модели отечественного автопрома (УАЗ «буханка», ВАЗ классических серий, Нива 2121) либо простой механический дизель.
• Доработка дизельного мотора: замена штатного электромагнитного клапана в ТНВД на полностью механический привод (с управлением глушением двигателя через тросик, по аналогии с тракторной техникой).
• Правила консервации: хранение машины в железобетонном или металлическом заземленном гараже с обязательным физическим отключением и снятием аккумулятора.
• Запасные детали: у бензиновых карбюраторных машин под действием импульса могут выгореть катушка зажигания (из-за огромного количества витков в обмотке) и высоковольтные провода. Комплект запасных проводов, распределитель и катушку необходимо хранить отдельно в герметичной экранированной упаковке.