莎伦·温伯格，来自自然杂志
对于一些五角大楼官员来说，2007 年 10 月的演示一定像美梦成真——有机会用一束能量波轰击记者，从而引起剧烈的疼痛。
在弗吉尼亚州匡蒂科举行的这次活动，是美国空军主动拒止系统的一次罕见的公开展示：这是一种非致命性的原型人群控制武器，它发射 95 吉赫的微波束。该频率的辐射穿透皮肤不到半毫米，因此该光束应该给其路径上的任何人带来强烈的灼烧感，迫使他们走开，但在理论上不会造成永久性损伤。
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然而，测试当天天气寒冷多雨。空气中的水滴像往常一样吸收了微波。当一些记者自愿暴露在减弱的光束下时，他们发现，在这样寒冷的天气里，这种温暖非常舒适。
今年 3 月，在晴朗的天气下对该系统进行的演示更加成功。但这并没有改变五角大楼唯一承认的、完全开发的高功率微波（HPM）武器的一个基本现实：似乎没有人想要它。尽管主动拒止系统（基本上）如广告宣传的那样工作，但其庞大的尺寸、能源消耗和技术复杂性使其在战场上实际上无法使用。
在其他高功率微波武器开发领域，情况也大致相同，这些开发工作早在近 50 年前就开始，成为东西方的技术竞赛。在美国，电磁武器的支出已从冷战时期水平下降，但仍保持在每年约 4700 万美元的水平，进展仍然难以捉摸。“那里有很多烟雾弹，”伦敦国王学院的名誉核物理学家、前美国军备控制和裁军署首席科学家彼得·齐默尔曼说。他补充说，尽管未来的研究可能会产生科学进步，“但我看不到他们会制造出一种有用的、可部署的武器”。
对于许多批评家来说，美国高功率微波项目已经成为一种痴心妄想的研究，而保密文化使真正的进展更加困难。
制造电磁武器（在军事术语中称为电子炸弹）的努力始于 1962 年 7 月 8 日，当时美国进行了“海星”行动，这是有史以来最大的高空核试验。这枚 140 万吨的热核弹头于夏威夷时间晚上 11 点 09 秒，在太平洋中部上方 400 公里处引爆，沿着地球磁场向外爆炸出大量的带电粒子。它们的旋转产生了一束微波能量，使测量仪器超出量程。人造极光照亮了广阔的海洋。在距离爆炸点 1300 多公里的檀香山，脉冲触发了防盗警报器，熄灭了路灯，并使电力线路断路器跳闸。
自 1963 年 8 月《部分禁止试验条约》禁止除地下以外的任何地方进行核爆炸以来，就没有出现过像“海星”行动那样的景象。但这次试验向冷战双方的军事规划者展示了电磁脉冲的潜在破坏性，并促使他们开始竞赛，希望利用非核来源将其用作武器。
断电
美国空军从一开始就是该国高功率微波项目的主要资助者。起初，其目标是一种能够摧毁敌人计算机、通信系统和其他电子设备的武器。从理论上讲，这个想法仍然令人信服：电子炸弹将能够以光速发射微波“子弹”，如果将其调整到正确的频率，则可以在不造成附带损害的情况下禁用目标。无需高爆炸药，汽车就可以在轨道上停止，雷达被致盲，计算机被摧毁。
但是，该目标已经在高功率微波武器的主要技术挑战上失败了：产生足够集中的脉冲以挑选出特定目标，并且当它到达那里时足够强大以产生影响，理想情况下，使用一种足够小且足够轻的发生器，以便飞机或导弹能够升空。
电池供电的设备可以产生高功率微波脉冲，但要产生摧毁电子设备所需的那种高度集中的功率，通常需要在设备内部引爆常规炸药，而该设备在脉冲作用的过程中会自行摧毁（请参见“电子爆炸”）。由于在有人驾驶的飞机内部进行此操作是有风险的——“在正确的地方放上几磅就会击落任何东西”，齐默尔曼指出——因此，空军近年来一直在研究为一次性导弹设计的高功率微波武器。
例如，反电子高功率微波先进导弹项目（CHAMP）是一种实验性巡航导弹，旨在摧毁大规模杀伤性武器生产地点等电子目标。空军和波音公司（CHAMP 的主要承包商）都不会讨论该项目的技术细节。但该项目只是一个原型；当 CHAMP 去年进行飞行测试时，它仍然没有包括高功率微波有效载荷。
有可能制造出足够小的导弹微波发生器。位于拉伯克的德克萨斯理工大学的工程师们已经开发出一种实验性的爆炸式源，其长度小于 2 米，直径为 16 厘米（M. A. Elsayed 等人，Rev. Sci. Instrum. 83，024705；2012）。但首席开发人员安德烈亚斯·诺伊伯指出，存在物理限制：为了在保持系统小的同时最大限度地提高微波功率，工程师们必须增加内部电场。结果可能是系统绝缘材料发生灾难性故障，在系统建立起足够多的功率之前就使其短路了。
即使军方成功包装了一个高功率微波系统，脉冲击中目标时的效果也令人严重怀疑。在 20 世纪 80 年代后期，一种名为“吉普赛”的设备在空军首次对微波武器进行非保密测试时，成功摧毁了一组个人计算机。但建立在这种成功的基础上“变成了一个极其困难的研究项目”，道格·比森说，他是一位物理学家，在 2008 年之前曾担任新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的威胁减少副主任，并且撰写了《电子炸弹》（Da Capo，2005），这是一本关于定向能武器的讨论。“你可以理解微波如何影响电子电路的组件——晶体管、电容器、电感器等。但是，当你开始将它们组合成复杂的电路时，它就变得更像是一个随机过程，并且每次都不会得到相同的结果。”
关于电磁能量如何通过建筑物等外壳流动，也存在类似的未知数。新墨西哥大学在阿尔伯克基的电气工程师埃德尔·沙米洛格卢说，这个过程是混乱的，他参与了美国国防部资助的一项多所大学的研究计划，旨在改进此类预测。“当电磁射线或波束进入外壳时，”他说，“它将继续反弹，不会重复其轨迹。”
简而言之，在“吉普赛”测试 20 多年后，科学家仍然无法可靠地预测武器会造成的损害。这还没有考虑对手可能使用的对策，这些对策可能很简单，就像用法拉第笼包围敏感的电子设备一样——相当于用来屏蔽微波炉的铝网。
禁用电子设备的努力仍然基本保密。但在 2001 年，空军公开宣布，它在开发针对人员的微波武器方面取得了实质性进展，当时它推出了主动拒止系统。
该系统的开发始于 20 世纪 90 年代，当时空军努力探索微波的生物效应。一个代号为“你好”的项目研究了如何调制内耳中微波加热产生的咔哒声或嗡嗡声，以产生心理上毁灭性的“脑海中的声音”。“再见”探索了使用微波进行人群控制的方法。“晚安”则研究了它们是否可以用来杀死人。
你好再见
只有“再见”效应被开发为武器。在德克萨斯州圣安东尼奥附近的布鲁克斯空军基地秘密进行了进一步的生物效应研究，但即使该计划也几乎停滞不前，因为该武器已准备好从动物测试转向人体测试。德克萨斯大学奥斯汀分校的核工程师汉斯·马克当时是五角大楼的国防研究和工程主任，他于 2000 年访问了布鲁克斯，以了解这项工作。“马克博士不相信这种效应，”比森回忆说，“他实际上与一位主要研究人员发生了争吵。”但马克的项目批准是推进项目所必需的，因此他同意接受光束照射。
空军进行了人体测试。布鲁克斯的科学家开玩笑说，“你从来没有看到一位政治任命的官员跑得这么快，”比森说。
马克说，他对“再见”效应的怀疑源于其倡导者所做的他称之为“过分的主张”。至少，他说，为系统脉冲发生器供电的超导电磁铁需要一个冷却系统，该系统太大且笨重，无法在现场使用。马克说，他允许该系统进入人体测试，并不是因为他确信它会奏效，而是因为在让自己暴露在光束下之后，他认为人体测试至少不会伤害任何人。“这个项目几乎所有的钱都浪费了，”他说。
事实证明，马克的担忧具有先见之明：部署该武器的努力是徒劳的。在 2001 年的发布会上，国防部吹捧主动拒止系统可在科索沃和索马里等地的维和任务中使用。但在 2003 年入侵伊拉克之后，当美国联合非致命武器理事会提出向该地区部署主动拒止系统时，却遭到了拒绝。
“我们知道它不可靠，”海军陆战队科技顾问弗兰兹·盖尔在去年的一次采访中说。更糟糕的是，他说，脉冲发生器非常大，必须用自己的多功能车来运输。“这是一个灾难的根源，”盖尔说，“因为操作员将成为目标。”最糟糕的是，他说，在使用之前，必须将系统冷却到 4 开尔文——这个过程需要 16 个小时。
国防部试图在 2010 年在阿富汗部署该武器，但它被送回家而没有使用。同年，加利福尼亚州拒绝了一种用于监狱的较小版本。该设备由马萨诸塞州沃尔瑟姆的国防承包商雷神公司制造，该公司拒绝讨论此事。
其他武器的情况也好不了多少。空军研究实验室开发了一种名为 MAXPOWER 的高功率微波系统，用于远程引爆路边炸弹，但它的大小相当于一辆铰接式卡车——过于笨重，无法在阿富汗部署。国防部打击简易爆炸装置联合组织是国防部的炸弹打击机构，以保密为由拒绝讨论该系统。但它确实表示，截至 2011 年，它没有为 MAXPOWER 提供资金。
今年 7 月，上个月退休的空军参谋长诺顿·施瓦茨将军警告说，由于预算削减，该部门将不得不退出一些科学工作，但仍将继续开发高功率微波技术。“它显然具有潜力，”他告诉行业杂志《航空周刊与航天技术》，并警告说，俄罗斯等国可能领先于美国。
微波差距
尽管高功率微波武器（HPM）的研发似乎缺乏进展，但对其他国家，甚至恐怖分子可能也在研发类似技术的担忧，似乎是美国军方继续投资微波武器的主要动机之一。根据海军研究办公室准备的，并通过《信息自由法案》获得的2009年非致命技术简报，俄罗斯、中国甚至伊朗都在进行高功率微波项目——而英国国防科技实验室在哈尔斯特德堡正在资助一项秘密的汽车停止项目。
但这些项目并不一定证明冷战时期的高功率微波军备竞赛仍在继续。至少一些国家可能——像美国一样——出于担心自己容易受到此类武器攻击而进行研究。德国奥伊斯基兴的弗劳恩霍夫技术趋势分析研究所电磁效应和威胁业务部门主管迈克尔·苏尔克说，移动电话等现代技术尤其容易受到高功率微波的影响。
至于恐怖分子手中掌握高功率微波武器，许多科学家认为这种威胁充其量是牵强的。哈佛-史密森天体物理中心高能天体物理部门的物理学家优萨夫·巴特说，即使恐怖组织有能力进行必要的测试，他们为什么要这样做呢？任何规模的微波武器都可能需要炸药来提供动力。如果他们有这种材料，他说，“他们为什么不直接引爆它呢？”
曾在2010-2011年担任白宫科技政策办公室国家安全和国际事务副主任，现任华盛顿特区智库武器控制与不扩散中心高级研究员的菲利普·科伊尔问道：“这是否是可想象的？“我想，几乎不可能。我不会认为恐怖分子做不到。但我宁愿恐怖分子把所有时间都花在研发[高功率微波武器]上，而不是制造汽车炸弹。”
专家们对于高功率微波是否最终会成为有用的武器仍有争议。但有一点是明确的：能够使汽车或飞机停止运转的神话般的电磁炸弹尚未在战场上出现。当被问及空军是否生产了任何可操作的武器时，其研究实验室只说：“由于作战方面的考虑，我们无法回答这个问题。”
围绕高功率微波武器研究的保密性似乎大大加剧了该项目的技术障碍。例如，2007年，国防科学委员会关于定向能武器的报告指出，五角大楼没有有效地利用大学研究人员收集的数据来了解微波效应。空军声称现在共享情况有所改善。但在一个被秘密笼罩的领域工作仍然影响着信息的传播。例如，诺伊伯同意回答本文的问题，前提是他只能以书面形式回复，并且只有在回复得到美国陆军办公室（资助他团队工作的机构）的批准后才能进行。
他写道：“在很大程度上具有军事意义的领域工作，在某种程度上需要遵守一套不同的规则。一些信息的流动不像其他研究领域那样自由。”
对于曾担任洛斯阿拉莫斯国家实验室非致命武器项目负责人的退役陆军上校约翰·亚历山大来说，保密性加剧了围绕整个项目的虚幻氛围。“我的观点始终是：化学和物理对每个人都以相同的方式起作用，而且那里有聪明人，那么你到底想骗谁呢？” 他说。“那些没有获得足够信息的人是我们自己的指挥官。”