美国电磁脉冲威胁防御领域动态述评

冯寒亮 张 平

美国电磁脉冲威胁防御领域动态述评

冯寒亮 张 平

电磁脉冲是一种在瞬间产生的强大电磁场，会对电力、电子器件及信息化武器装备造成严重影响甚至损伤。其中，通过高空核爆炸产生强大的电磁脉冲称之为高空核爆电磁脉冲（HEMP），其影响范围更广和危害程度更大，因此受到美、俄等军事大国的长期重视。

过去数年间，美国国会、军方、政府部门等机构均在电磁脉冲防御工作中取得了不少进展。特别是2001年和2006年两度成立的电磁脉冲攻击威胁评估委员会，于2004年和2008年分别向美国国会提交了评估报告，并向美国国防部、国土安全部等联邦机构提出了17项保密建议和75项非保密建议，主要关注高空电磁脉冲攻击所产生的破坏性效果。除此之外，美国国防部、能源部、国土安全部等联邦机构也采取了不少举措，并且将一些研究成果应用于基础设施的电磁脉冲防护之中。尤其是自2015年以来，在立法、战略规划以及制定具体行动方案等实质性措施的推动下，美国电磁脉冲防御工作迈开了关键步伐。

国会立法支持电磁领域工作

在2015年底，美国国会通过了3项涉及电磁脉冲防御的议案，包括《2016财年国防授权法》《修复美国地面运输法》《关键基础设施保护法》。其中，前两项法案已分别于2015年11月25日和12月4日经总统签署生效，后一项法案则于2015年11月16日在众议院通过，之后提交到参议院待议。

相关法案为防御基础设施遭受电磁脉冲破坏做出了规定，包括要求国土安全部、能源部对电磁脉冲的潜在威胁展开研究并做出应对安排，也要求电力和其他公用事业运营商针对电磁脉冲的威胁采取具体的防御措施。

美国国会被部分媒体、研究组织、行业（特别是电力）部门等认为长期忽视了电磁脉冲对国家安全可能构成的严重威胁。但仅在2015年底两个月里连续通过了数项与电磁脉冲防御相关的议案，以及“国会电磁脉冲攻击威胁评估委员会”的第3次组建，表明美国并未放松相关工作的开展，政府和国会正逐步采取措施，通过立法的形式来逐步加强落实电磁脉冲防御工作。总之，这些法案的通过将对美国加强电磁脉冲防御起到重要推动作用。

《2016财年国防授权法》《2016财年国防授权法》决定重新组建“国会电磁脉冲攻击威胁评估委员会”。该委员会是2001年初次组建，2006年重建后，时隔10年第3次组建。与之前相比，本次关于委员会重组的法案条款中，电磁脉冲的定义有所扩展，加入了“非核电磁脉冲武器、地磁暴产生的天然电磁脉冲、潜在对手使用与其他攻击媒介相结合的电磁脉冲武器”；调整了委员会的职责及评估内容，更专注于人为电磁脉冲攻击威胁、目前相关领域内已取得的进展、防护的优先性问题及易损性程度。

《修复美国地面运输法》

《修复美国地面运输法》在“关键电力基础设施安全”和“战略性变压器储备”相关章节列出了与电磁脉冲防御相关的规定。法案规定，在《联邦电力法》中加入“关键电力基础设施安全”章节；对“大容量电力系统”“关键电力基础设施”“国防关键电力基础设施”“电磁脉冲”“地磁暴”“电网安全紧急情况”等进行了明确定义；强调能源部与国土安全部、其他相关联邦部门和机构，以及其他公用事业运营商进行协调；明确了能源部长在此项工作中的职责与权力；强调关键电力基础设施信息保护与共享。

《关键基础设施保护法》 议案由亚利桑那州联邦众议员的弗兰克斯提出，拟对《国土安全法》（2002年）进行修改。主要内容涉及4个方面：增加“电磁脉冲”定义；规定电磁脉冲的计划、研发、保护与准备；电磁脉冲的研究与开发；关键基础设施保护和如何应对电磁脉冲事件的建议策略。

美国空军地勤人员正准备将AGM-86巡航导弹装载到B-52轰炸机上

军方持续开展相关研究

国防威胁降低局作为国防部指定的电磁脉冲生存能力评估中心，长期负责电磁脉冲领域的相关研究。2015年—2016年以来，国防威胁降低局通过大规模杀伤性武器防御技术项目下的核生存能力、核与辐射效应两个子项目，持续开展相关研究。项目涉及的主要内容包括：编写、制定、更新涉及电磁脉冲的军标、手册等；开发创新型技术，用于保护重要人员、关键军事与国家防御系统、核事件中的指挥与保障系统等，提高系统核生存能力，邀请小型企业参与商业研发项目，为关键基础设施创建有电磁脉冲防护的微电网；开发建模工具以保障军事作战计划、武器效应预测、战略系统设计决策，如系统电磁脉冲模拟代码、电磁可靠性与效应预测工具、源区电磁脉冲模型；针对武器装备开展电磁脉冲评估研究，试验对象包括军舰、电网变压器等。

除国防威胁降低局的工作外，2015年11月24日，美国国防高级研究计划局启动了快速攻击检测、隔离和表征系统项目，其目标是针对有可能导致美国电力系统瘫痪的安全威胁，研制出能应对电力损失的自动化系统，以使电网在遭攻击情况下7天内恢复电力供应；白沙导弹靶场在2016年对AGM-86巡航导弹进行了核电磁脉冲环境下的生存能力试验，以检验该导弹继续服役的年限；美军2016年投资1175万美元，计划在马里兰州帕图克森特河海军空中武器站新建垂直极化电磁脉冲模拟器，预期2017年6月完成；美军还开始对格陵兰岛Thule空军基地的弹道导弹早期预警系统雷达展开HEMP防护性能加固工作，为期5年；美国陆军联合国防工业部门正在研究一种能够适配155毫米炮弹发射系统的电磁脉冲炮弹。

总体而言，美国军方的电磁脉冲研究与加固防护工作在持续进行，不少工作也早已成为军方的例行任务，电磁脉冲攻击能力研究也在持续推进。特别是国防威胁降低局，有长期的项目支持，保证了工作的持续性。近2年，该部门也承担了民用设施的电磁脉冲研究工作。

政府部门间合作取得进展

近年来，美国国土安全部、能源部和联邦能源管理委员会等部门，已经采取了不同的行动来评估电网的电磁风险。在2016年，政府部门就关键基础设施电磁脉冲防护问题进行了评估，能源部也发布了《联合电磁脉冲弹性战略》，并着手制定具体行动方案来落实电网的电磁脉冲防护工作。这表明，政府部门正在逐步明确责任权限，与国家实验室、电力工业等部门的合作步入具体实施阶段。

为了应对高空电磁脉冲给美国电网带来的日益增长的潜在威胁，从2015年后期开始，美国能源部长就指示能源部与电力工业界合作，制定一个电磁脉冲弹性战略。2016年1月，能源部开始与电力研究院共同研究制定《联合电磁脉冲弹性战略》，并于2016年7月18日颁布。该联合战略是美国能源部与电力研究院合作制定，强调协作并致力于满足应对未来日益增长的电磁脉冲威胁的指导性要求。目标为改善并共享对于电磁脉冲威胁、效应和影响的认识；鉴别各基础设施优先性；测试和提升用于缓和与防护的方法；提升应对电磁脉冲攻击的响应与恢复能力；在政府和工业界、国内外共享最佳实践经验。在此之后，2017年1月10日，能源部又根据该《联合电磁脉冲弹性战略》的要求，颁布了《电磁脉冲弹性行动计划》。其目的就是通过各部门间以及与国家实验室、工业部门和国际合作伙伴等的协调，进一步改善和指导能源部的活动，从而降低电磁脉冲易损性并改善能源部门在电磁脉冲事件中的响应和恢复能力。同时，电力研究院也与电力工业和电力协调委员会合作，制定提高工业部门响应的行动方案。

2016年4月，应美国国会请求，美国政府问责局发布了《关键基础设施防护：联邦机构需要采取行动应对电磁风险并进一步评估风险、加强合作》的报告。报告呼吁国土安全部、能源部以及联邦能源管理委员会加强合作，应对电磁脉冲对美国关键基础设施构成的威胁并提出4点建议，要求机构之间加强合作，确定电磁脉冲风险和应对措施。国土安全部长指定官员和办公室，负责电磁脉冲风险评估并与联邦合作伙伴共享信息；国土安全部部长和能源部部长一同审查联邦能源管理委员会对电力基础设施的分析，确定所需的涉及识别关键基础设施资产的更多风险评估；国家保护和计划局副局长、基础设施防护办公室助理部长与联邦合作伙伴一道，分析电磁风险相关的威胁、脆弱性以及其后果；国土安全和能源部长确定电磁脉冲防护的重点研发方向。2017年1月25日，针对已经实施的一系列电网安全计划，美国政府问责局发布了一份评估报告。报告对2013年以来，美国能源部、国土安全部和联邦能源管理委员会共同努力实施的27个电网弹性计划进行了评估。评估指出，虽然美国联邦政府的工作单独进行，但政府在制定保护美国电网的政策、计划和技术方面取得重大进展。

美国研发出能抵御电磁脉冲武器的混凝土

其他方面

美国的科研与工业部门，针对电磁脉冲防御的研究也时有进展。如，美国电力研究院2017年2月份公布了一份研究报告称：面对一次高空电磁脉冲攻击，尽管存在热损伤风险的大型电力变压器数量较少，但仍需对整个大电力系统的损伤风险进行全面的调查研究。Bedrock Automation公司对工业控制系统进行了电磁脉冲防护设计，其Bedrock开放安全自动控制平台已全面通过美军标MIL-STD-461F和IEC 61000中抗电磁脉冲测试。这是为数不多的考虑电磁脉冲防护的工业控制系统。美国内布拉斯加大学林肯分校最新研制出一种传导性混凝土，可作为屏蔽层，避免遭受电磁脉冲武器攻击。这种方法比传统屏蔽技术更加有效，未来可应用于商业、军事、金融领域，使重要建筑结构变得更加安全。

结 语

回顾过去的2年，不难发现美国社会，从国会、政府、军方等多方在对电磁脉冲产生的危害，以及应采取的措施等方面形成部分共识。特别是针对关键基础设施，美国政府先后通过立法、颁布能源部战略，制定行动方案，表明其电磁脉冲防御工作正在逐步深入实施。

美国正在不断加强立法，推动电磁脉冲委员会建议的落实。目前，美国正在逐步完善其应对电磁脉冲威胁的战略，以及制定更加细致严谨的实施计划，但联邦政府的相关部门在实施具体措施方面还存在滞后现象。究其原因，除了这一问题本身的复杂性之外，还由于公私部门职责不明，没有一个联邦计划或者部门能够全面负责评估电磁脉冲威胁，而且电磁脉冲委员会的建议不具备法律效力或执行力。也正因如此，美国的电磁脉冲防御工作，特别是关键基础设施的电磁脉冲防御工作迫使不同政府机构和企业伙伴共同合作起来，且必须通过立法来明确各方责任与权限，即只有通过法制才能切实推进电磁脉冲委员会建议的落实。

美国联邦机构努力落实建议，但远远不够。事实证明，2008年电磁脉冲攻击威胁评估委员会提出的建议已经得到广泛认可，其中一些建议与国土安全部和能源部等联邦机构对关键基础设施的权利和责任相匹配。在委员会所提出的建议推动下，虽然国土安全部和能源部也确实采取了不少行动，并且已有相关的技术应用于基础设施的电磁脉冲防护之中（如弹性电网、快速恢复变压器、爱达荷国家实验室研制的一种中性点闭锁装置等），但距离所要实现的目标还远远不够。因此，在前两次组建电磁脉冲威胁评估委员会并提出具体建议的基础上，第3次组建该委员会，也就成为继续挖掘应用研究成果，督促建议落实，推动电磁脉冲防御工作前进的必然要求。

电磁脉冲概念有所扩展。与数十年前国会的相关议案相比，当前对电磁脉冲的定义有较大扩展。这说明经过多年的变化，电磁脉冲防御工作的领域也有了巨大变动，变得更加广泛；也说明近年来美国政界、学术界、工业界等相关部门的交流、宣传、争论，使得电磁脉冲的概念及其危害被越来越多的人所了解和认识，更多人员、政府和机构认可了电磁脉冲防御工作的重要性。

加强防护成为美国国家关键基础设施（电网）的现实性要求。美国国家关键基础设施的电磁脉冲防御推动缓慢，还有一个重要因素，就是美国的基础设施管理体制，即美国关键基础设施多为私人公司所拥有或经营，私人企业为追求利润，不愿投入，政府监管干预也有限，导致美国电网等基础设施存在非常大的安全隐患。这也是众多研究报告和法案中强调公私协调的一个重要原因。截至目前通过的几项有关电磁脉冲的议案、战略规划等，均涉及到美国国家基础设施的保护，特别是电力基础设施。

美国从电力基础设施保护入手，逐步推进电磁脉冲防御工作。国家基础设施是一个庞大的体系，也关系到国防基础设施。美国选择从影响最为直接的电网入手，开始实施较为广泛的防护计划。这几个议案、战略规划的通过，意味着电网的电磁脉冲防御工作在法律上得到了肯定和支持，并逐步将电磁脉冲防御纳入国家规划框架，做好应急准备，相关计划的效果已经显现。

要警惕美国的宣传。美国既强调自身的电磁脉冲防御能力弱化，又一味强调俄罗斯、中国、朝鲜、伊朗的电磁脉冲威胁，同时又在不断研发新的强电磁脉冲模拟器、电磁脉冲弹、下一代战略轰炸机等技术，强化其强电磁脉冲攻击能力。这似乎与美军并不强调自己的网络攻击有异曲同工之效。而事实上，美国自己才是始作俑者，这必须引起我们的警惕。

综上所述，美国未来将更关注于具体的电磁脉冲防御工作实施方案，即研究和解决如何明确责任，有效协调公私关系，合理合法地实施电磁脉冲防御，值得我们持续关注和借鉴。

美国国会正不断加强电磁领域的立法

责任编辑：刘靖鑫