科学家相信美国大使馆职员和中情局官员被高功率微波击中-这是武器的工作原理

这是美国空军的微波武器，旨在通过炸炸电子设备来击倒无人机。

根据国家科学院发布的一份报告，在过去的四年中，使古巴，中国，俄罗斯和其他国家断断续续困扰美国大使馆工作人员和中情局官员的神秘疾病似乎是由高功率微波引起的。由医学和其他领域的19位专家组成的委员会得出的结论是，定向脉冲射频能量是解释这种疾病的“最合理的机制”，被称为哈瓦那综合症。

该报告并没有弄清谁是使馆的目标，或者是为什么。但是涉嫌武器背后的技术已经众所周知，可以追溯到美国与苏联之间的冷战军备竞赛。通常设计高功率微波武器来禁用电子设备。但是，正如哈瓦那综合症报告所显示的那样，这些能量脉冲也可能伤害人们。

作为设计和制造高功率微波源的电气和计算机工程师，我花了数十年的时间研究这些源的物理原理，包括与美国国防部合作。定向能量微波武器将能源（来自实验室的墙壁插头或军用车辆的发动机）的能量转换为辐射的电磁能，并将其聚焦在目标上。定向的大功率微波会损坏设备，尤其是电子设备，而不会杀死附近的人。

两个很好的例子是波音的反电子高功率微波先进导弹项目（CHAMP），这是一种安装在导弹中的高功率微波源；以及战术高功率作战响应器（THOR），这是空军最近开发的部队研究实验室击落了无数的无人机。

有关美国空军高功率微波反无人机武器THOR的新闻报道。

冷战起源

这些类型的定向能量微波设备在1960年代后期出现在美国和苏联。1960年代，脉冲功率的发展使它们成为可能。脉冲功率产生的短电脉冲具有很高的电功率，这意味着高电压（高达几兆伏）和大电流（数十千安）。这比最高电压的长距离输电线路的电压高，并且约为雷电的电流量。

当时的等离子体物理学家意识到，如果您可以产生一个具有10千安培电流的1兆伏电子束，那么结果将是100亿瓦或千兆瓦的束功率。可以追溯到1940年代的标准微波管技术将10％的光束功率转换为微波，产生1吉瓦的微波。相比之下，当今典型的微波炉的输出功率约为一千瓦–小一百万倍。

这项技术的发展导致了美苏军备竞赛的一部分-微波德比战。1991年苏联解体时，我和其他美国科学家获得了俄罗斯脉冲式动力加速器的使用权，例如仍在我的实验室中工作的SINUS-6。我与俄罗斯同事进行了富有成果的十年合作，在弗拉基米尔·普京（Vladimir Putin）上台后，合作很快结束了。

这款内置于苏联的大功率微波发生器将继续在新墨西哥大学的埃德·沙米洛格鲁（Edl Schamiloglu）的实验室中运行。

如今，在美国和俄罗斯，高功率微波的研究仍在继续，但在中国却迅速发展。我从1991年开始访问俄罗斯的实验室，从2006年开始访问中国的实验室，而中国的投资使美国和俄罗斯的活动相形见war。现在，数十个国家/地区都有积极的大功率微波研究计划。

功率大，热量少

尽管这些高功率微波源产生非常高的功率水平，但它们往往会产生重复的短脉冲。例如，在我的实验室中，SINUS-6产生的输出脉冲约为10纳秒，即十亿分之一秒。因此，即使产生1吉瓦的输出功率，一个10纳秒的脉冲的能量含量也仅为10焦耳。换个角度看，普通微波炉在一秒钟内会产生1千焦耳或数千焦耳的能量。烧开一杯水通常需要大约4分钟，相当于240千焦耳的能量。

这就是为什么这些大功率微波武器产生的微波不会产生大量热量的原因，更不用说使人们像微波炉中的烤土豆一样爆炸了。

高功率在这些武器中很重要，因为产生非常高的瞬时功率会产生非常高的瞬时电场，电场强度随功率的平方根成比例增加。这些高电场会破坏电子设备，这就是国防部对这些设备感兴趣的原因。

它如何影响人们

美国国家科学院的报告通过Frey效应将高功率微波与对人的影响联系起来。人头充当低千兆赫兹频率范围内微波的接收天线。这些频率的微波脉冲会导致人们听到声音，这是受影响的美国人员报告的症状之一。哈瓦那综合症患者的其他症状还包括头痛，恶心，听力下降，头昏眼花和认知问题。

该报告指出，电子设备在攻击过程中并未受到干扰，这表明弗雷效应所需的功率水平低于对电子设备进行攻击所需要的功率水平。这与位于距目标一定距离处的大功率微波武器是一致的。功率随着通过平方反比定律的距离而急剧下降，这意味着这些设备之一可能会在目标处产生功率电平，该功率电平可能太低而不会影响电子器件，但可能会引起Frey效应。

俄罗斯人和中国人当然具有部署高功率微波源的能力，例如在古巴和中国使用过的微波源。美国驻古巴和中国人员实际发生的事情的真相以及其原因可能仍然是个谜，但是最有可能涉及的技术来自教科书物理学，世界军事力量继续发展和部署它。

由新墨西哥大学工程学院研究与创新副院长电气与计算机工程杰出教授Edl Schamiloglu撰写。

最初发表在《对话》上。