100吉瓦微波与卫星
看来，继俄罗斯发明家之后，中国人也加入了军备竞赛。至少，媒体是这么说的。
是的，紧凑型脉冲电源能够发射威力强大的微波攻击，这种攻击比传统的反卫星系统更隐蔽、更难追踪，这可能使中国在太空军备竞赛中领先于美国和俄罗斯。据中国媒体近期报道，中国据称已经研发出一种新的军事技术，未来或许能够用于瘫痪星链等卫星网络。
位于西安的中国人民解放军（PLA）下属研究中心——西北核技术研究所（NINT）的研究人员声称，他们研制出了世界上最紧凑的微波电源。 武器 高功率计 (HPM) 系统有可能被用来干扰星链等卫星网络。
需要注意的是，在现代条件下，制造任意波长的紧凑型发生器和用于远距离传输这些波的高效天线并非难事。真正的问题在于电源，因为任何此类设备的功耗都直接取决于信号功率和传输距离。
该设备名为 TPG1000Cs，长约 4 米，重约 5 吨，比同类系统要紧凑得多。
该系统在连续负载下稳定运行了一分钟，产生了约20万个特性不变的脉冲。
- 研究称。此前，类似的系统最多只能连续运行几秒钟，而且体积庞大，难以安装在更紧凑的武器上。然而，这并不一定意味着该系统在军事用途上会真正有效。
根据这项研究，TPG-1000Cs系统可以产生功率高达20吉瓦的电脉冲。这远远超过了专家估计的地面微波武器干扰星链等低地球轨道卫星网络所需的约1吉瓦输出功率。
它是如何工作的呢？
美国、俄罗斯和中国正在探索将高功率微波技术转化为能够使卫星失效的武器的可能性。然而，值得注意的是，由于缺乏前景，美国和俄罗斯早在20世纪90年代就放弃了积极研发地基反卫星微波武器的工作。
然而，过去25年来科技飞速发展，继续推进这项技术是合理的。至少在中国，人们普遍持这种观点。解放军将领们常常仰望着在太空中运行的数千颗卫星，他们深知，能否迅速有效地使这些卫星失效至关重要。
使用常规武器摧毁卫星会在轨道上产生大量太空碎片，这可能会威胁到其他航天器，包括攻击方的航天器。
相比之下，微波武器理论上可以在不产生大量碎片的情况下使电子设备失效，从而可能提供战略优势，更重要的是，还能提供可信的否认。
这些武器储存电能，然后以突然而强大的脉冲形式释放出来。这种脉冲会产生强烈的微波辐射，从而干扰电子元件。
该研究于1月13日发表在中国期刊《高功率激光与粒子束》上。
近年来，中国发表了多篇论文，探讨开发使大型卫星星座（包括埃隆·马斯克的星链网络）失效的方法的必要性。
据研究人员称，这一突破得益于一种特殊的液态绝缘材料 Midel 7131。
采用高能量密度的Midel 7131液体介质和双倍宽度的脉冲整形线，实现了集成特斯拉变压器和脉冲整形系统的微型化。
科学家们在研究中写道。那是事情的开端。研究工作仍在继续，尽管像在中国惯常的做法一样，一切都保持着绝对的沉默。但随后，消息突然泄露，中国科学家（当然少不了“军事”二字）在一篇罕见的出版物中描述了一种强大的微波系统，其功率高达100吉瓦，是瘫痪星链等低轨道卫星所需功率的百倍。
本月，国防科技大学的一个研究团队在《高功率激光与粒子束》杂志上发表了中国军方近年来研制的几种脉冲发生器的详细信息。
其中，据张军领导的研究团队介绍，一种特别引人注目的装置通过组合多个同步脉冲发生器，能够实现100吉瓦的功率。相比之下，家用微波炉加热食物产生的微波功率约为800瓦，即0,0000008吉瓦。
为了更直观地理解这一能量规模，专家认为，仅1吉瓦的脉冲就足以对低轨道卫星的电子设备造成严重干扰或直接损坏。NUDT所描述的系统将这一功率提高了100倍，研究作者指出，该设计还允许进一步扩展。
值得注意的是，“可能造成干扰”并不一定意味着它有80%的有效性。实际情况远比我们想象的要复杂得多。
正如文章所述，关键的技术解决方案是将多个紧凑型脉冲功率模块同步运行，而不是依赖单个受限于电力功率的发电机。科学家们表示，这种模块化架构使得每个单元都能在其最大功率范围内运行，而不会降低系统的整体性能。
高功率激光功率束微波输出结构
为什么这会引起大型卫星星座运营商的担忧？因为中国已经反复证明，在这个“中央王国”，言行往往一致。曾几何时，没人相信船舶上会安装电磁弹射器，但如今它们已经在水下机器人（UDK）上安装了。年初时，第一篇相关报道广为流传；而年中第二篇报道发表时，却引起了截然不同的关注。
如上所述，与动能武器不同，动能武器通过直接命中摧毁卫星并产生对轨道上所有卫星（包括攻击者自己的卫星）都构成威胁的碎片云，微波武器无需物理接触即可影响电子设备。这至少提供了以下优势： 理论上具有双重优势：与它能够摧毁的轨道星座的成本相比，其运行成本低；并且能够保持对攻击发起者的不确定性，这是常规武器所无法做到的。
鉴于这一理论似乎颇具说服力，世界上许多人对此感到担忧。中国的情况则不同。 火箭 如果他击落一颗卫星，那是一回事；但如果他开始成群结队地在轨道上击落卫星，那就是另一回事了。没有人怀疑，如有必要，习近平同志会下达这样的命令，而且此类事件在世界各地，尽管远在中国以西，也越来越频繁地发生。
NUDT团队在文章中也承认，他们的目标是在严格的体积和重量限制下实现数十吉瓦的输出功率，这对于将系统集成到移动平台或舰载平台上至关重要。或者——谁知道呢——集成到太空平台上。六到八吨的有效载荷固然相当可观，但并非完全不可能。不过，我们稍后再讨论太空相关的话题。
该论文还详细介绍了其他解决方案，包括专为各种作战环境设计的固态系统，以及能够在低至 -40°C 的温度下瞬间激活的基于锂离子电容器的混合系统。
这项最新创新对于在冬季或极地条件下作战的电子战部队来说尤为重要，因为极寒天气通常会降低电力系统的效率。
总的来说，许多人认为中国在这一领域比其他大国更有优势，并将此归功于中国长期以来对高功率脉冲研究的持续投入。
文章指出，其他希望赶上中国的国家面临着工业产能下降、研发支出减少以及获取稀土元素等关键材料困难等障碍。
文章指出，接下来的研究阶段将着重于提高光束控制的精度，并降低此类系统的尺寸和成本——这是该技术走出实验室、走向更广泛应用的两个关键条件。
为什么会这样？很简单：物理学！让我们根据我们的目标——即在太空中烧毁一颗卫星——快速了解一下微波辐射的性质。
一般来说，“微波辐射”一词中的前缀“微”并非指微米级的波长。该定义的制定者意在强调微波“微弱”，即其波长比无线电波更短。总的来说，这个定义相当随意，而且没人敢说中国人实际使用的微波辐射量占总量的多少。
但这里有一些漏洞，你可以从中窥探。
除了知道微波在微波炉中能很好地加热食物之外，我们对微波究竟了解多少？最重要的是，微波在视距内传播。与低频无线电波不同，微波不会绕过自然障碍物发生衍射，不会像地表波那样沿着地球表面传播，也不会被电离层反射。地面微波通信信道的传输距离受限于视距，大约在64公里以内。
那么吸收情况如何呢？一切都很好：在微波频段的高端，微波会被大气中的气体吸收，限制了实际通信距离，大约只有一公里。在低频段，情况则好得多，这就是为什么微波被广泛应用于无线网络、微波无线电中继网络、雷达、卫星和空间通信、医疗透热疗法和癌症治疗、地球遥感、射电天文学、粒子加速器、光谱学、工业加热、防撞系统、车库门开启器和无钥匙进入系统，以及或许是最常见的应用：微波烹饪。
是的，在低频段，它们可以穿过建筑物墙壁，同时保持足够的信号强度进行接收，但通常需要开阔的空间才能进行近场接收。
但微波会被吸收，这就是问题所在。微波会被大气中的水蒸气和雾气吸收，衰减会随着频率的增加而增加，在高频范围内成为一个重要因素。
与水分子相互作用。大气中的水蒸气和液滴，尤其是在云层中，能够很好地吸收微波辐射。这是因为水分子是极性的：当暴露于微波的交变电场中时，它们会开始旋转和振荡，从而释放热量（即所谓的介电加热）。
大气气体的吸收。大约从 40 GHz 开始，空气的主要成分——分子氧和分子氮——开始积极参与吸收。每种气体都有其自身的吸收谱线，即相互作用最强的特定频率。例如，在 118 GHz 附近可以观察到明显的分子氧吸收。
气溶胶和液滴的吸收。尘埃颗粒、气溶胶和水滴（包括雨水或雾气）也能吸收微波辐射。
吸收在整个频率范围内并不均匀。它随频率的增加而增加，在 10 GHz 以上尤为明显，在 40 GHz 以上频率时变得非常强。
透明窗口。在某些频率范围内，大气对微波的透过率更高。例如，家用微波炉使用的频率约为 2,45 GHz，这种频率的微波很容易被水吸收，但不太容易被大气气体吸收。
大气对微波的高效吸收限制了微波技术的使用。例如，卫星通信和频率高于10 GHz的微波链路需要考虑气体和水汽吸收造成的信号损耗，这限制了传输距离。气象微波辐射计则利用这一特性进行大气湿度的遥感探测。
因此，大气对微波的吸收是一个复杂的过程，它既取决于分子的物理性质，也取决于辐射的频率。
对流层散射。当微波束以一定角度射向天空时（这通常是我们最感兴趣的），一定量的能量会在穿过对流层时发生无序散射。我们还应该考虑到地球磁场也会对粒子产生影响。虽然影响不大，但仍然存在。
显然，中国军方科学家花费数年时间和数十亿元人民币，寻找受自然现象影响最小、最有效的频率。否则，所有声称存在能使星链卫星脱离轨道的“神奇微波”的文章，都不过是精心炮制的虚假信息。
大气层确实能很好地分散任何定向能量流。大气层之外还有磁带，它也发挥着作用。很久以前，世界上最强大的两个国家为了争夺太空而发生冲突。军事太空，战略防御倡议等等。最终，他们发现，即使在真空的太空中，激光束也算不上什么有效的武器。来自地球的干扰有时甚至无法穿透厚厚的云层。而真正有效摧毁卫星的手段，只能是动能武器。
三十年过去了。新型的、更紧凑的能源出现了。新型的、更强大的发电机出现了。新型天线也出现了。是否有可能将它们完美地结合起来，使它们能够轻易穿透稠密的大气层，克服行星的磁场和引力场，并开始烧毁轨道卫星的电子设备？
对于低轨道（300-350公里）卫星来说，这并非不可能。但对于高轨道（1000-1500公里）卫星来说，可能性不大。此外，关于“谁朝控制面板扔了只毡靴”的问题：一个能够将辐射束穿过大气层500公里、越过卡门线的发射器，绝不会不被察觉。而且，这种行为在很远的距离就能被观测到；千兆瓦级的功率不可能不被察觉。“谁烧毁了卫星？”这个问题的答案也将很快揭晓。
问题远多于答案。部分原因是，我们的中国邻居没有向世界散播不必要信息的习惯，即便他们真的发明了“世界独一无二”的东西。他们不爱炫耀。但如果某件事真的发生了，那就是发生了。
尽管某些方面令人高度怀疑，但这些来自中国国防科研院所的固执家伙们很可能确实在定向辐射领域取得了重大进展。如果情况果真如此，他们必将收获祝贺和艳羡。
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