Grande sensacionalismo tem sido feito em torno do perigo de um conflito nuclear entre as grandes potências. Documentários, livros, artigos em jornais e revistas, além de filmes, mostram a destruição, a contaminação por radiação e as alterações genéticas que uma explosão atômica causa. No entanto, além desses perigos existem outros, muitos dos quais tão grandes que merecem uma análise muito mais cuidadosa do que tem sido feita até agora. Dentre esses perigos adicionais pouco explorados destacamos o EMP ou Pulso Eletromagnético (Do inglês Electromagnetic Pulse) capaz de destruir todo sistema de comunicações e transmissão de energia, num raio de muitos quilômetros, a partir de uma explosão nuclear. Este fenômeno será o assunto que abordaremos neste artigo.
Não precisamos falar muito dos efeitos destrutivos diretos de uma explosão nuclear.
Temperaturas de milhões de graus são produzidas no centro do evento causando a vaporização instantânea de qualquer substância conhecida, além da emissão de enorme quantidade de radiação.
A onda de choque que se segue arrasa com qualquer coisa que ainda tenha permanecido em pé.
Mesmo depois de algum tempo decorrido os efeitos ainda persistem, com a queda dos resíduos lançados na atmosfera que trazem enorme quantidade de radioatividade, comprometendo assim a vida nas imediações e mesmo em locais mais distantes.
Todas essas consequências são terríveis trazendo preocupações a muitos governos quanto à maneira de se proteger as populações com abrigos, sistemas de salvamento ou deslocamento de pessoas atingidas.
No entanto, além desses perigos, uma explosão nuclear também pode comprometer diversos tipos de serviços importantes no momento crítico como, por exemplo, as telecomunicações e a própria transmissão de energia, mesmo sem atingir de modo visível qualquer equipamento.
Isso acontece porque existem efeitos elétricos poderosos, que acompanham uma explosão nuclear, capazes de destruir diversos tipos de equipamentos, e a distância de dezenas ou mesmo centenas de quilômetros do local da explosão.
Que tipos de efeitos elétricos ocorreriam numa explosão? Que tipo de destruição pode causar o EMP ou Pulso Eletromagnético? Este será o assunto analisado nas próximas linhas.
O EMP ou Pulso Eletromagnético
O ar em condições normais é isolante, não conduzindo a eletricidade, mas deixando passar diversas formas de sinais eletromagnéticos como, por exemplo, a luz e as ondas de rádio.
No entanto, elevadas temperaturas podem ionizar o ar, ou seja, arrancar elétrons de seus átomos, tornando-o assim um excelente condutor de eletricidade.
Quando isso acontece, as propriedades condutoras influem diretamente na capacidade do ar de deixar passar radiações eletromagnéticas e muito mais que isso, pode provocar a própria produção dessas radiações.
Temos um exemplo disso nas próprias descargas naturais que ocorrem durante uma tempestade, conhecidas como raios, em que além da forte onda de choque e boa quantidade de luz produzida, também temos uma movimentação de cargas elétricas que produz uma radiação eletromagnética cobrindo uma boa faixa das comunicações. (figura1)
Sintonizando seu rádio de AM fora de estação em dia de tempestade você pode ouvir as fortes interferências, na forma de estalos, produzidas por estas descargas elétricas.
Entretanto, as descargas produzidas por um simples raio não significam muito em relação ao que pode ocorrer com a ionização provocada pela explosão de uma bomba atômica.
As elevadíssimas temperaturas geradas no local de uma explosão nuclear ionizam o ar e com isso manifestam-se fenômenos elétricos de enorme intensidade.
A própria radiação atômica ajuda a excitar o ar ionizado provocando a produção de impulsos elétricos de curtíssima duração mas de enorme intensidade.
Estes impulsos podem se propagar pelo espaço, do mesmo modo que qualquer onda de raio (eletromagnética),e ao atingir equipamentos sensíveis causam sua destruição.
A sensibilidade dos equipamentos eletrônicos a impulsos elétricos que se propagam tanto pelo espaço como por elementos condutores materiais é bem conhecida.
Os equipamentos de telecomunicações, por exemplo, que trabalham com sinais recebidos por uma antena, não podem admitir em seus circuitos tensões acima de certos valores.
Se um sinal acima de certa intensidade os atingir, a tensão em seus circuitos ultrapassa os limites admitidos e os danos permanentes ocorrem.
Mesmo os equipamentos de computação são sensíveis a estes sinais de grande intensidade. Atingindo as linhas de alimentação ou mesmo suas estruturas, os pulsos podem induzir tensões suficientemente elevadas para causar danos imediatos.
Na figura 2 damos as características comparadas do pulso eletromagnético gerado por uma explosão atômica e do pulso gerado por um raio numa tempestade.
O pulso eletromagnético tem uma duração muito menor que o produzido pelo raio, concentrando assim mais energia num espaço menor de tempo, o que significa um maior efeito destrutivo.
O espectro de frequências que este pulso abrange também é importante, pois se estende a centenas de MHz (Megahertz), afetando inclusive equipamentos de comunicações na faixa de VHF.
Propagando-se com a velocidade da luz, este pulso corresponde a um campo elétrico/magnético capaz de efeitos bastante destrutivos sobre aparelhos eletrônicos.
Como o EMP é produzido
Os efeitos de um pulso eletromagnético gerado por uma explosão nuclear já haviam sido notados há um bom tempo, por exemplo, em 1958, quando um este nuclear no Pacífico conseguiu paralisar momentaneamente a rede de iluminação no Havaí a 1 000 quilômetros de distância.
No entanto, foi somente depois de 1962 que maior atenção começou a ser dada ao fenômeno.
Se bem que todas as explosões nucleares possam produzir um pulso eletromagnético, sua intensidade varia de acordo com a maneira como a explosão se realiza.
Isso nos leva a pensar no dia em que as potências militares se preocuparem com o EMP como um recurso tático, produzindo-o de modo controlado com a finalidade de danificar apenas os meios de comunicação inimigos.
O que se sabe hoje, por exemplo, é que uma explosão a baixa altitude, até 100 metros do solo, não produz um pulso de maior intensidade.
O que ocorre neste caso é que o pulso é dirigido para cima, conforme mostra a figura 3.
Se a explosão ocorre em uma altitude maior, digamos entre 100 metros e 10 quilômetros, os efeitos do pulso já serão maiores.
O aquecimento violento no local da explosão ioniza o ar, e excita com isso elétrons que, movimentando-se em alta velocidade, criam as correntes capazes de gerar o pulso.
O caso mais grave é quando a explosão ocorre acima da atmosfera, em altitudes entre 10 e 1 000 quilômetros.
Uma explosão acima da ionosfera, ou nela, por exemplo, a mais de 500 quilômetros de altura, teria consequências gravíssimas em termos de pulso gerado.
Nesta altura não existe um meio material suficientemente denso para absorver a energia irradiada.
O resultado é que a partir do local da explosão, a energia liberada se propaga na forma, principalmente, de raios X e raios gama que podem então atingir a camada superior da atmosfera numa frente relativamente ampla, conforme mostra a figura 4.
Ao atingir a camada superior da atmosfera, ocorre então uma ionização que curto-circuita o ar, tornando-o condutor, e provocando gigantescas movimentações de cargas elétricas.
Gera-se então o forte pulso eletromagnético que se propaga em todas as direções a partir desse ponto.
Na figura 5 mostramos um gráfico em que colocamos as intensidades de campo produzidas por uma explosão de 20 megatons (1 megaton equivale ao poder detonante de 1 milhão de toneladas de TNT), em diversas distâncias.
Veja que, a 8 quilômetros do local do evento, a intensidade de campo chega a 10 000 volts por metro! Objetos metálicos de grandes dimensões funcionariam como verdadeiras “antenas" recolhendo a energia deste pulso com o aparecimento de tensões elevadíssimas.
Aparelhos eletrônicos com antenas externas, ou dependentes de linhas de transmissão, seriam extremamente vulneráveis ao pulso, pois ficariam sujeitos à indução de tensões suficientemente altas paca causar a destruição dos componentes mais sensíveis.
Dentre os aparelhos que podemos destacar como sensíveis estão os receptores de rádio com semicondutores e que possuem antenas externas (mesmo telescópicas), as linhas telefônicas, os computadores e microcomputadores ligados na rede de alimentação local e não dotados de recursos para eliminar transientes, instalações com lâmpadas fluorescentes etc.
Tensões de milhares de volts induzidas nestes elementos poderiam causar sua destruição imediata!
Precauções
É interessante observar que dispositivos elétricos e eletrônicos como as lâmpadas incandescentes, as válvulas eletrônicas e mesmo os rádios portáteis dotados apenas de antenas de ferrite (sem antenas externas) são relativamente imunes ao pulso eletromagnético.
Num aparelho a válvula, por exemplo, na presença da tensão elevada induzida pelo pulso, ocorre simplesmente um arco entre os elementos internos capaz de absorver a energia que, de outra forma, destruiria o componente.
No entanto, no caso de dispositivos semicondutores que têm conexão com antenas ou linhas que possam trazer a alta tensão induzida pelo pulso, os efeitos são destrutivos.
Todos sabem o que ocorre com microcomputadores e outros dispositivos semelhantes quando um transiente, muito menor que o produzido pelo EMP, consegue chegar ao circuito, daí as precauções na forma de filtros e aterramentos que normalmente são tomadas.
Não há arco entre eletrodos, pois não há meio gasoso entre eles. O arco, na realidade, fura as capas isolantes das camadas semicondutoras, como nos transistores de efeito de campo, causando sua imediata destruição
Talvez seja importante que as autoridades militares, tão preocupadas com problemas estratégicos, se preocupem também com o fato das forças do Pacto de Varsóvia somente usarem em seus equipamentos de telecomunicações antiquadas (?) válvulas e não transistores.
Não seria isso antes um produto de uma inteligente estratégia e não uma demonstração de atraso tecnológico?
Diversas são as precauções que podem ser tomadas para se evitar efeitos destrutivos em equipamentos elétricos e eletrônicos.
Como cabos condutores e elementos metálicos de grande porte são ótimos captadores do pulso, será conveniente desconectar qualquer aparelho da rede ou de antenas na iminência de um conflito nuclear.
Receptores comuns podem ser protegidos com a ligação de protetores, como diodos em oposição e com polaridade oposta, como mostra a figura 6, formando assim um sistema amortecedor de pulsos.
Equipamentos sensíveis como microcomputadores, receptores como semicondutores etc., devem ser instalados dentro de gabinetes metálicos e ligados à terra.
Finalmente, é conveniente deixar de reserva e funcionando, em bom estado, aquele velho rádio de válvulas do tempo do vovô. Ele pode ser útil.
