De mysterieuze kwaal die het personeel van de Amerikaanse ambassade en CIA-officieren de afgelopen vier jaar in Cuba steeds vaker heeft getroffen, China, Rusland en andere landen lijken te zijn veroorzaakt door krachtige microgolven, volgens een rapport van de National Academies. Een commissie van 19 deskundigen op het gebied van geneeskunde en andere vakgebieden concludeerde dat gericht, gepulseerde radiofrequentie-energie het "meest plausibele mechanisme" is om de ziekte te verklaren, het Havana-syndroom genoemd.

Het rapport maakt niet duidelijk wie het doelwit was van de ambassades of waarom ze het doelwit waren. Maar de technologie achter de vermoedelijke wapens is goed begrepen en dateert uit de Koude Oorlog-wapenwedloop tussen de VS en de Sovjet-Unie. Krachtige microgolfwapens zijn over het algemeen ontworpen om elektronische apparatuur uit te schakelen. Maar zoals de Havana-syndroomrapporten laten zien, deze pulsen van energie kunnen mensen schaden, ook.

Als elektrotechnisch en computeringenieur die bronnen van krachtige microgolven ontwerpt en bouwt, Ik heb tientallen jaren besteed aan het bestuderen van de fysica van deze bronnen, inclusief werken met het Amerikaanse ministerie van Defensie. Microgolfwapens met gerichte energie zetten energie van een stroombron - een stopcontact in een laboratorium of de motor van een militair voertuig - om in uitgestraalde elektromagnetische energie en richten deze op een doelwit. De gerichte krachtige microgolven beschadigen apparatuur, vooral elektronica, zonder mensen in de buurt te doden.

Twee goede voorbeelden zijn het Counter-electronics High-powered Microwave Advanced Missile Project (CHAMP) van Boeing, dat is een krachtige microgolfbron gemonteerd in een raket, en Tactical High-power Operational Responder (THOR), die onlangs is ontwikkeld door het Air Force Research Laboratory om zwermen drones uit te schakelen.

Oorsprong Koude Oorlog

Dit soort microgolfapparaten met gerichte energie kwamen eind jaren zestig op het toneel in de VS en de Sovjet-Unie. Ze werden mogelijk gemaakt door de ontwikkeling van gepulseerd vermogen in de jaren zestig. Gepulseerd vermogen genereert korte elektrische pulsen met een zeer hoog elektrisch vermogen, dit betekent zowel hoogspanning - tot enkele megavolts - als grote elektrische stromen - tientallen kiloampère. Dat is meer spanning dan de hoogspanningstransmissielijnen over lange afstand, en over de hoeveelheid stroom in een bliksemschicht.

Plasmafysici realiseerden zich destijds dat als je kon genereren, bijvoorbeeld, een 1-megavolt elektronenbundel met een stroom van 10 kiloampère, het resultaat zou een bundelvermogen van 10 miljard watt zijn, of gigawatt. Door 10% van dat straalvermogen om te zetten in microgolven met behulp van standaard microgolfbuistechnologie die dateert uit de jaren 1940, wordt 1 gigawatt aan microgolven gegenereerd. Ter vergelijking, het uitgangsvermogen van de typische magnetronovens van tegenwoordig is ongeveer duizend watt - een miljoen keer kleiner.

De ontwikkeling van deze technologie leidde tot een subset van de wapenwedloop tussen de VS en de Sovjet-Unie:een derby met microgolven. Toen de Sovjet-Unie in 1991 uiteenviel, Ik en andere Amerikaanse wetenschappers kregen toegang tot Russische gepulseerde stroomversnellers, zoals de SINUS-6 die nog steeds in mijn lab werkt. Ik had een vruchtbaar decennium van samenwerking met mijn Russische collega's, die snel eindigde nadat Vladimir Poetin aan de macht was gekomen.

Vandaag, onderzoek naar krachtige microgolven gaat door in de VS en Rusland, maar is in China geëxplodeerd. Ik heb sinds 1991 laboratoria in Rusland bezocht en sinds 2006 laboratoria in China, en de investering die door China wordt gedaan, doet de activiteit in de VS en Rusland in de schaduw. Tientallen landen hebben nu actieve onderzoeksprogramma's voor krachtige microgolven.

Veel kracht, weinig warmte

Hoewel deze krachtige microgolfbronnen zeer hoge vermogensniveaus genereren, ze hebben de neiging om herhaalde korte pulsen te genereren. Bijvoorbeeld, de SINUS-6 in mijn lab produceert een uitgangspuls in de orde van 10 nanoseconden, of miljardsten van een seconde. Dus zelfs bij het genereren van 1 gigawatt uitgangsvermogen, een puls van 10 nanoseconden heeft een energie-inhoud van slechts 10 joule. Om dit in perspectief te plaatsen, de gemiddelde magnetron in één seconde genereert 1 kilojoule, of duizend joule energie. Het duurt meestal ongeveer 4 minuten om een ​​kopje water te koken, wat overeenkomt met 240 kilojoule energie.

Dit is de reden waarom microgolven die door deze krachtige microgolfwapens worden gegenereerd geen merkbare hoeveelheden warmte genereren. laat staan ​​dat mensen exploderen als gebakken aardappelen in magnetrons.

Een hoog vermogen is belangrijk in deze wapens omdat het genereren van een zeer hoog momentaan vermogen zeer hoge momentane elektrische velden oplevert, die schaal als de vierkantswortel van de macht. Het zijn deze hoge elektrische velden die elektronica kunnen verstoren, daarom is het ministerie van Defensie geïnteresseerd in deze apparaten.

Hoe het mensen beïnvloedt?

Het rapport van de National Academies koppelt krachtige microgolven aan effecten op mensen via het Frey-effect. Het menselijk hoofd fungeert als ontvangstantenne voor microgolven in het lage gigahertz-frequentiebereik. Pulsen van microgolven in deze frequenties kunnen ervoor zorgen dat mensen geluiden horen, dat is een van de symptomen die zijn gemeld door het getroffen Amerikaanse personeel. Andere symptomen die patiënten met het Havana-syndroom hebben gemeld, zijn hoofdpijn, misselijkheid, gehoorverlies, duizeligheid en cognitieve problemen.

Het rapport merkt op dat elektronische apparaten niet werden verstoord tijdens de aanvallen, wat suggereert dat de vermogensniveaus die nodig zijn voor het Frey-effect lager zijn dan nodig zou zijn voor een aanval op elektronica. Dit zou overeenkomen met een krachtig microgolfwapen dat zich op enige afstand van de doelen bevindt. Vermogen neemt drastisch af met de afstand door de inverse kwadratenwet, wat betekent dat een van deze apparaten een vermogensniveau bij het doel zou kunnen produceren dat te laag zou zijn om de elektronica te beïnvloeden, maar dat het Frey-effect zou kunnen veroorzaken.

De Russen en de Chinezen beschikken zeker over de capaciteiten om krachtige microgolfbronnen af ​​te handelen, zoals degene die in Cuba en China lijken te zijn gebruikt. De waarheid over wat er werkelijk is gebeurd met het Amerikaanse personeel in Cuba en China - en waarom - blijft misschien een mysterie, maar de technologie die het meest waarschijnlijk betrokken is, komt uit de natuurkunde van het leerboek, en de militaire machten van de wereld blijven het ontwikkelen en inzetten.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.