Пучковое оружие. 
Психотронное оружие

Мощный пучок заряженных частиц (электронов, протонов, ионов) или пучок нейтральных атомов также может быть использован в качестве оружия. Исследования по пучковому оружию начались с работ по созданию морской боевой станции для борьбы с противокорабельными ракетами (ПКР). При этом предполагалось использовать пучок заряженных частиц, которые активно взаимодействуют с молекулами воздуха, ионизуют и нагревают их. Расширяясь, нагретый воздух существенно уменьшает свою плотность, что дает возможность заряженным частицам распространяться дальше. Серия коротких импульсов может сформировать своеобразный канал в атмосфере, сквозь который заряженные частицы будут распространяться почти беспрепятственно (для «пробивания канала» можно использовать и луч Уф-лазера). Импульсный пучок электронов с энергией частиц около 1 ГэВ и силой тока в несколько тысяч ампер, распространяясь через атмосферный канал, может поразить ракету на расстоянии 1— 5 км. При энергии «выстрела» 1—10 МДж ракета получит механические повреждения, при энергии около 0, Д МДж может произойти подрыв боезаряда, а при энергии 0,01 МДж может быть повреждена электронная аппаратура ракеты.

Однако практическое создание пучкового оружия космического базирования наталкивается на ряд нерешенных (даже на теоретическом уровне) проблем, связанных с большой расходимостью пучка из-за кулоновских сил отталкивания и с существующими в космосе сильными магнитными полями. Искривление траекторий заряженных частиц в этих полях делает их использование в системах пучкового оружия вообще невозможным. При ведении морского боя это незаметно, но на расстояниях в тысячи километров оба эффекта становятся весьма существенными. Для создания космической ПРО считается целесообразным использовать пучки нейтральных атомов (водорода, дейтерия), которые в виде ионов предварительно разгоняются в обычных ускорителях.

Быстролетящий атом водорода является достаточно слабо связанной системой: он теряет свой электрон при соударении с атомами на поверхности мишени. Но образующийся при этом быстрый протон обладает большой проникающей способностью: он может поразить электронную «начинку» ракеты, а при определенных условиях даже расплавить ядерную «начинку» боеголовки (52, 203).

В ускорителях, разрабатываемых в Лос-Аламосской лаборатории США специально для космических противоракетных систем, используются отрицательные ионы водорода и трития, которые разгоняются с помощью электромагнитных полей до скоростей, близких к скорости света, а затем «нейтрализуются» за счет пропускания через тонкий слой газа. Такой пучок нейтральных атомов водорода или трития, проникая глубоко в ракету или спутник, нагревает металл и выводит из строя электронные системы. Но такие же газовые облака, созданные вокруг ракеты или спутника, могут в свою очередь превратить нейтральный пучок атомов в пучок заряженных частиц, защита от которого не представляет трудностей. Использование для ускорения МБР так называемых мощных «быстрогорящих» ускорителей (бустеров), сокращающих фазу ускорения, и выбор настильных траекторий полета ракет делает саму идею использования пучков частиц в системах ПРО весьма проблематичной.

Поскольку в основе своей пучковое оружие связано с электромагнитными ускорителями и концентраторами электрической энергии, можно предположить, что недавнее открытие высокотемпературных сверхпроводников ускорит разработку и улучшит характеристики этого оружия (52, с.204).

Такую же опасность для организма человека представляют акустические излучатели (излучатели механических колебаний: инфразвуковые, ультразвуковые).

Под излучателем понимается техническое устройство преобразующее один вид энергии в определенный вид излучения. Звук — это распространяющиеся в упругих средах — газах, жидкостях и твёрдых телах — механические колебания. С физической точки зрения звук — это чередующиеся сжатия и разрежение среды, распространяющиеся во все стороны. Чередующиеся сжатия и разрежения в воздухе называют звуковми волнами (51, с. 13 — 15).

При достижении звуковой волной какой-либо точки. пространства частицы вещества, до того не совершавшие упорядоченных движений, начинают колебаться. Любое движущееся тело, в том числе и колеблющееся, способно. совершать работу, то есть оно обладает энергией. Следовательно, распространение звуковой волны сопровождается распространением энергии.

Органы слуха человека способны воспринимать звуки с частотой от 15—20 колебаний в секунду до 16—20 тысяч. Соответственно этому механические колебания с указанными частотами называются звуковыми, или акустическими (51, с. 16).

Основные физические характеристики любого колебательного движения—период и амплитуда колебания, а применительно к звуку — частота и интенсивность колебаний.

Периодом колебания называется время, в течение которого совершается одно полное колебание, когда, например, качающийся маятник из крайнего левого положения переместится в крайнее правое и вернется в исходное положение.

Частота колебаний — это число полных колебаний (периодов) за одну секунду. Эту величину в Международной системе единиц называют герц (Гц). Частота — одна из основных характеристик, по которой мы различаем звуки. Чем больше частота колебаний, тем более высокий" звук мы слышим, то есть звук имеет более высокий тон.

Нам, людям, доступны звуки, ограниченные следующими частотными пределами: не ниже 15—20 герц и не выше 16—20 тысяч герц. Ниже этого предела находится инфразвук (меньше 15 герц), а выше — ультразвук и гиперзвук, то есть 1,5−10 4—10 9 герц и 10 9—10 13 герц соответственно.

Ухо человека наиболее чувствительно к звукам с частотой от 2000 до 5000 герц. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15—20 лет. Затем слух ухудшается. У человека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 герц, от 40 до 60 лет — 2000 герц, а старше 60 лет — 1000 герц. В пределах до 500 герц человек различает повышение или понижение частоты всего лишь на один герц. На более высоких частотах люди менее восприимчивы к такому незначительному изменению частоты. Так, например, при частоте более 2000 герц человеческое ухо способно отличить один звук от другого только тогда, когда разница в частоте будет не меньше 5 герц. При меньшей разнице звуки будут восприниматься как одинаковые. Однако правил без исключений не бывает. Есть люди, обладающие необычайно тонким слухом. Например, одаренный музыкант может отреагировать на изменение даже на какую-то долю одного колебания (51, 21−22).

С периодом и частотой связано понятие о длине волны. Длиной звуковой волны называется расстояние между двумя последовательными сгущениями или разрежениями среды. На примере волн, распространяющихся на поверхности воды, — это расстояние между двумя гребнями (или впадинами).

Вторая основная характеристика — амплитуда колебаний. Это наибольшее отклонение от положений равновесия при гармонических колебаниях, На примере с маятником амплитуда — .максимальное отклонение его от положения равновесия в крайнее правое или левое положение. Амплитуда колебаний, так же как и частота, определяет интенсивность (силу) звука. При распространении звуковых волн отдельные частицы упругой среды последовательно смещаются. Это смещение передается от частицы к частице с некоторым запозданием, величина которого зависит от инерционных свойств среды. Передача смещений от частицы к частице сопровождается изменением расстояния между этими частицами, в результате чего происходит изменение давления в каждой точке среды. Акустическая волна несет в направлении своего движения определенную энергию. Благодаря этому мы слышим звук, создаваемый источником, находящимся на определенном расстоянии от нас. Чем больше акустической энергии достигает уха человека, тем громче слышится звук. Сила звука, или ее интенсивность, определяется количеством акустической энергии, протекающей за одну секунду через площадку в один квадратный сантиметр. Следовательно, интенсивность акустических волн зависит от величины акустического давления, создаваемого источником звука в среде, которое, в свою очередь, определяется величиной смещения частиц среды, вызываемого источником. В воде, например, даже очень небольшие смещения создают большую интенсивность звуковых волн (51, с. 22−23).

Наблюдения за состоянием здоровья рабочих шумных цехов показали, что под действием шума нарушается динамика центральной нервной системы и функций вегетативной нервной системы. Проще говоря, шум может повышать давление крови, учащать или замедлять пульс, понижать кислотность желудочного сока, кровообращение мозга, ослаблять память, снижать остроту слуха. У рабочих шумных производств отмечается более высокий процент заболеваний нервной и сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта.

Одна из причин отрицательного воздействия шумов в том, что, когда мы сосредоточиваемся, чтобы лучше слышать, наш слуховой аппарат работает с большой перегрузкой. Одноразовая перегрузка не страшна, но когда мы перенапрягаемся изо дня в день, из года в год, бесследно это не проходит (51, с26).

Медики настойчиво продолжают исследовать влияние шума на здоровье человека. Они, например, установили, что при повышении шума увеличивается выделение адреналина. Адреналин в свою очередь влияет на работу сердца и, в частности, способствует выделению свободных жирных кислот в кровь. Для этого достаточно человеку кратковременно находиться под воздействием шума интенсивностью 60—70 децибел. Шум более 90 децибел способствует более активному выделению кортизона. А это в определенной степени ослабляет способность печени бороться с вредными для организма веществами, в том числе и с теми, которые способствуют возникновению рака.

Оказалось, что шум вреден также и для зрения человека. К такому выводу пришла группа болгарских врачей, исследовавших эту проблему (51, с.27).

По своей физической природе слышимый звук и ультразвук ничем друг от друга не отличаются. Да, собственно, и нет резкого перехода от слышимого звука к ультразвуку: тут граница колеблется в пределах «от» и «до» и зависит от возможностей слухового аппарата людей. Для одних ультразвук начинается с порога 10 килогерц, для других этот порог поднимается до 20 килогерц. А некоторые люди и на 40— 50 килогерц могут реагировать. Правда, на слух они такие звуки воспринимать уже не могут, но замечено, что у них, если они находятся вблизи источника ультразвука, обостряется зрение.

Стало быть, нижний предел, перейдя который звук становится ультразвуком, зависит от порога слышимости людей, а поскольку он не у всех одинаковый, специалистам ничего не оставалось, как согласиться на какие-то «средние» величины. Обычно это 16—20 килогерц (51, с.40).

В зависимости от длины волны и частоты ультразвук обладает специфическими особенностями излучения, приема, распространения и применения, поэтому область ультразвуковых частот удобно подразделить на три подобласти: низкие ультразвуковые частоты (1,5−104 — 105 герц), средние (105—107 герц) и высокие (107 — 109 герц).

Ультразвуковые волны применяются как в научных исследованиях при изучении строения и свойств вещества, так и для решения самых разнообразных технических задач (51, с.40).

Ультразвук отличается от обычных звуков тем, что обладает значительно более короткими длинами волн, которые легче фокусировать и соответственно получать более узкое и направленное излучение, то есть сосредоточивать всю энергию ультразвука в нужном направлении и концентрировать ее в небольшом объеме. Многие свойства ультразвуковых лучей аналогичны свойствам световых лучей. Но ультразвуковые лучи могут распространяться и в таких средах, которые для световых лучей непрозрачны. Это позволяет использовать ультразвуковые лучи для исследования оптически непрозрачных тел (51, с.41).

Мощность ультразвука в отличие от слышимых звуков может быть достаточно большой. От искусственных источников она может достигать десятков, сотен ватт или даже нескольких киловатт, а интенсивность—десятком и сотен ватт на квадратный сантиметр. Следовательно, с ультразвуком внутрь материальной среды поступает очень большая энергия механических колебании. Возникает так называемое звуковое давление колебательного характера. Его величина непосредственно связана с интенсивностью звука (51, с.42).

Современные методы получения ультразвука основываются на использовании пьезоэлектрического и магнитострикционного эффектов.

В 1880 году французские ученые братья Жак и Пьер Кюри открыли пьезоэлектрический эффект. Сущность его заключается в том, что если деформировать пластинку кварца, то на ее гранях появляются противоположные по знаку электрические заряды. Следовательно, пьезоэлектричество— это электричество, возникающее в результате механического воздействия на вещество («пьозо» по-гречески означает «давить») (51, с.63).

Несколько упрощая, можно сказать, что пьезоэлектрический преобразователь представляет собой один или несколько соединенных определенным образом отдельных пьезоэлементов с плоской или сферической поверхностью, приклеенных на общую металлическую пластину (51, с67). Для получения большой интенсивности излучения применяют фокусирующие пьезоэлектрические преобразователи, или концентраторы, которые могут иметь самые различные формы (полусферы, части полых сфер, полые цилиндры, части полых цилиндров). Такие преобразователи используют для получения мощных ультразвуковых колебаний на высоких частотах. При этом интенсивности излучения в центре фокального пятна у сферически:; преобразователей в 100—150 раз превышает среднюю интенсивность на излучающей поверхности преобразователя (51, с.68).