如果您是末日准备者，或者经历过冷战时期，您可能已经知道——并害怕——即将发生的电磁脉冲 (EMP) 事件。这是一个已捕获电影制作人和视频游戏创作者的想象力，也吸引了美国政府等正规机构的灾难场景。
电磁脉冲是短暂但强大的高频电磁波脉冲，可以烧毁电子设备——并且在更大的范围内，可能能够摧毁电网，导致数百万人失去电力。有人曾理论化认为我们将倒退回黑暗时代，甚至更糟——2017 年，已解散的电磁脉冲委员会的代表引用了这样的话，即最坏情况可能导致数百万人死亡。
电磁脉冲灾难是科幻小说中的素材，但并非遥不可及。我们见过大规模的太阳耀斑——就像 1859 年的卡林顿事件那样——导致全国电子系统失效（尽管当时电报线路是主要受害者）。而且，鉴于这些爆发的强大威力，美国和俄罗斯在冷战期间通过核弹找到了武器化电磁脉冲的方法。
但是，除了理论化电磁脉冲可能对文明造成的威胁之外，关于电磁脉冲事件的实际影响以及我们在灾难发生时可以做些什么的研究还很少。
以下是科学迄今为止对电磁脉冲的了解（和不了解）——以及您应该对建造末日避难所有多担心。
意外！您家停电了
1962 年 7 月 9 日，檀香山 36 串路灯突然熄灭，这并非偶然。当天，美国在太平洋上空测试了“鱼叉”行动（Starfish Prime），这是一枚在大气层上方引爆的核弹，释放出高能电磁脉冲——也称为高空电磁脉冲 (HEMP)，意外导致檀香山停电。
这次核弹试爆是“鱼鹰计划”（Operation Fishbowl）的一部分，这是美国冷战时期开发高空核武器的项目，旨在在大气层上方引爆，释放高强度辐射以干扰地面电子设备。尽管试验场距离檀香山约 900 英里，但爆炸的威力足以从岛上看到，并导致一个变电站瘫痪。
从檀香山看到的“鱼叉”行动爆炸。(图片来源：劳伦斯利弗莫尔国家实验室)
劳伦斯利弗莫尔国家实验室
但直到 1989 年，**阿尔伯克基桑迪亚国家实验室发布了一份报告，称这次爆炸导致了夏威夷停电。事实上，在冷战时期，俄罗斯在哈萨克斯坦进行“K”计划高空电磁脉冲测试时也发生了类似事件。一份1998 年关于损坏的论文指出，大约 300 英里的输电线路因此次测试而受损。
高空电磁脉冲 (HEMP) 比自然发生的太阳耀斑可能造成更大的破坏，因为它们释放的辐射水平更高。来自此类事件的电磁波分为三个级别，通常称为 E1、E2 和 E3。E2 和 E3 波造成的损害分别相当于闪电和轻微太阳耀斑。
E1 脉冲频率最高，传播最远，造成的损害也最大。高频电磁脉冲会扰乱现代设备中电力的正常流动。当 E1 波这样的极端干扰接触到您的手机、电脑，甚至您当地的发电厂时，由此产生的浪涌会损坏组件，使我们的技术变得毫无用处。
核能产生的 E1 波虽然威力最大，但我们也不能忽视太阳耀斑的危险。1989 年 3 月，魁北克的电网因一次大规模耀斑而关闭，导致地铁和机场停运，近 300 万人失去电力。
因此，现代电磁脉冲事件中最脆弱的受害者是电网。简单来说，电网就是您家中和办公室的电线、输电站和发电厂。但是，这些设备中有多少准备好应对电磁脉冲事件，我们又能做些什么来改善它呢？
同一屋檐下
变电站是电网的中心枢纽，但如果您不为电力公司工作，可能不太清楚。下次开车时，看看电线杆的走向——它们最终会连接到高大的金属塔，位于有围栏的土地或岩石上。
变电站的外围有一个小屋，称为控制室。将其想象成您家里的一个巨型断路器。它装有开关、电池、仪表和控制板，用于管理输电线路和变压器。
控制室可以由多种材料制成——混凝土、砖、金属，或三者的组合。但对于这些电力中心在电磁脉冲期间会发生什么，研究还很少。为了找出答案，兰迪·霍顿（Randy Horton）及其在电力研究所（EPRI）的同事们在 4 月发布的一份报告中承担了这项挑战。
霍顿及其 EPRI 的同事们在过去三年里模拟了 E1 波通过发电站设备时发生的情况。这包括实际用高频脉冲“电击”变压器和输电线路，并用不同材料建造变电站房屋，进行测试以查看里面的电子设备如何承受。
结果显示，尽管输电线路和变压器设备的部分组件在脉冲作用下受到损坏，但它们并未像一些预测那样受到严重影响。至于控制室，一些结构比其他结构更能承受——特别是那些主要由金属制成而不是混凝土的。金属的导电性使控制室像法拉第笼一样，吸收并消散了传入的能量，使其无法到达内部的电子设备。虽然现代金属控制室的设计并非完全防电磁脉冲，但它们的屏蔽性能比混凝土的要好。
EPRI 目前正与美国 18 家公用事业公司合作，进行进一步测试并制定创建电磁脉冲抗性变电站房屋的计划。尽管这些电力中心有不同的形状和大小，但霍顿希望开发一个通用蓝图，以帮助公司在采取保护措施免受外部力量侵害时提供支持。
他说：“我们正试图达到这样一个目标，即您不必为每个变电站进行单独设计”，尽管他不会称之为“一刀切”的项目。相反，这些指南将帮助每个公用事业公司确定可以使用哪些材料来更好地防御其变电站的电磁脉冲。
我们所知的世界末日？
那么，高空电磁脉冲攻击或太阳耀斑将我们推向混乱末日局面的可能性有多大？答案并不简单，但霍顿表示，公用事业公司已经准备好应对停电，并且在电磁脉冲相关停电后如何恢复电网方面不会完全束手无策。
电力公司有一种叫做“黑启动”的计划，该计划针对特定的变电站，并使用外部设备来启动它们。只要这些设备保持安全，就可以帮助电网在停电后恢复运行。
唯一的例外是，如果电磁脉冲对这些设备造成严重损坏——但通过采取 EPRI 正在帮助开发的预防措施，电网可以在灾难场景中保持安全。
霍顿说：“如果发生这种情况，公用事业公司不会说‘我的天哪，我们该怎么办’。黑启动计划应该像它们一直那样运作。”
要完全保护电网免受太阳耀斑或高空电磁脉冲攻击，可能还有很长的路要走，但这并非没有引起政府的关注。最初的 EPRI 研究报告发布仅一个月后，特朗普总统签署了一项行政命令，鼓励对电磁脉冲进行研究，并指出政府机构必须与私营部门共享关键数据和技术专长。因此，未来的电磁脉冲防御型变电站可能比我们预期的来得更快。
与此同时，如果您仍在计划建造末日避难所，请确保它由金属制成，而不是混凝土。
