Wirkt wie Sci-Fi, ist aber real: Nukleare EMPs

Die Explosion einer Atombombe hat selten gute Auswirkungen. Eine der vielen Möglichkeiten, wie einem eine Atombombe das Leben ruinieren kann, ist durch nukleare elektromagnetische Impulse (EMPs). Sie entstehen vorallem, wenn eine Atombombe oberhalb der Atmosphäre detoniert wird. Ein Teil der Energie dieser Explosion wird als Gammastrahlung frei. Diese hochenergetischen Photonen schlagen Elektronen aus den Luft-Molekülen und beschleunigen diese auf über 90% der Lichtgeschwindigkeit [1, S. 9]. Die Elektronen würden sich zwar eigentlich mit der restlichen Gammastrahlung Richtung Erde bewegen, werden dann aber vom Erdmagnetfeld auf Spiralbahnen gezwungen, wie in Bild 1 zu sehen ist. Diese Kreisbewegung unterscheidet sich qualitativ nicht von den Kreisbewegungen in einem Synchrotron wie PETRA am Deutschen Elektronen-Synchrontron DESY, so dass die Elektronen Synchrotronstrahlung abgeben: Der elektromagnetische Impuls (EMP, Abkürzung vom englischen electromagnetic pulse) entsteht. Das Erdmagnetfeld ist also zwingend notwendig, um einen EMP zu generieren.

Der EMP eines einzelnen Elektrons könnte aber keinen Schaden anrichten. Das Problem: Da die Elektronen sich mit beinahe Lichtgeschwindigkeit bewegen, entsteht der EMP praktisch im selben Moment, in dem die Gammastrahlung die Atmosphäre ionisiert in einem großen Bereich. Je tiefer die Strahlung also in die Atmosphäre eindringt, desto mehr Gammastrahlung wird in den EMP umgewandelt, der so immer intensiver wird [1, 2].

Der EMP trifft auf die Erde. Und dann?

Was passiert, wenn ein EMP auf die Erde trifft, haben sich die Macher des James Bond Films „GoldenEye“ überlegt. Hier explodiert jegliche Technik in einer Radarstation, die sich direkt unter der Position der Atombombe befindet. Aber auch im echten Leben können die Folgen eines EMP dramatisch sein. 1962 liesen die USA als Teil des Kernwaffentests „Starfish Prime“ eine Atombombe 400 km über der Erde detonieren [3, S. 3]. Daraufhin fielen in Hawaii mehrere Straßenlaternen aus (Siehe Bild 2). Das mag erst mal nicht vergleichbar sein mit explodierender Technik, bis man dabei bedenkt, dass Hawaii beinahe 1500 km von der Explosion entfernt war [3, S. 4].

Eine gute Nachricht gibt es aber: Der EMP hat typischerweise Wellenlängen im Radiobereich [1, S. 36] und ist damit nicht direkt für Menschen gefährlich. Und die für uns Menschen gefährlichen Gammastrahlung aus der eigentlichen Atomwaffenexplosion wird meist in der Atmosphäre absorbiert [1, S. 6]

Quellen

1. C. L. Longmire. Justification and Verification of High-Altitude EMP Theory, Part 1. Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL-9323905, 1986. URL: https://ece-research.unm.edu/summa/notes/TheoreticalPDFs/TN368.pdf
2. M. O’Dowd, Kanal PBS Space Time (29.02.2024). EMP Attack: The Real Science of Electromagnetic Pulse. URL: https://www.youtube.com/watch?v=ZMjo_UY8vEM&t=1s. Abgerufen: 21.10.2024
3. C. N. Vittitoe. Did High-Altitude EMP Cause the Hawaiian Streetlight Incident?. Sandia National Laboratories, 1989. URL:        
   https://ece-research.unm.edu/summa/notes/SDAN/0031.pdf. Abgerufen: 28.10.2024
4. Wikipedia Autoren (Stand 04.09.2024). Nuclear electromagnetic pulse. Wikipedia – Die freie Enzyklopädie. URL: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuclear_electromagnetic_pulse&oldid=1244044592#cite_note-vittitoe-8. Abgerufen: 19.12.2024

Dieser Beitrag wurde redaktionell überarbeitet von Andrea Thorn und Florian Mischke.