莎倫·溫伯格，來自自然雜誌
對於一些五角大樓官員來說，2007 年 10 月的演示一定像美夢成真——有機會用一束能量波轟擊記者，從而引起劇烈的疼痛。
在弗吉尼亞州匡蒂科舉行的這次活動，是美國空軍主動拒止系統的一次罕見的公開展示：這是一種非致命性的原型人群控制武器，它發射 95 吉赫的微波束。該頻率的輻射穿透皮膚不到半毫米，因此該光束應該給其路徑上的任何人帶來強烈的灼燒感，迫使他們走開，但在理論上不會造成永久性損傷。
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然而，測試當天天氣寒冷多雨。空氣中的水滴像往常一樣吸收了微波。當一些記者自願暴露在減弱的光束下時，他們發現，在這樣寒冷的天氣裡，這種溫暖非常舒適。
今年 3 月，在晴朗的天氣下對該系統進行的演示更加成功。但這並沒有改變五角大樓唯一承認的、完全開發的高功率微波（HPM）武器的一個基本現實：似乎沒有人想要它。儘管主動拒止系統（基本上）如廣告宣傳的那樣工作，但其龐大的尺寸、能源消耗和技術複雜性使其在戰場上實際上無法使用。
在其他高功率微波武器開發領域，情況也大致相同，這些開發工作早在近 50 年前就開始，成為東西方的技術競賽。在美國，電磁武器的支出已從冷戰時期水平下降，但仍保持在每年約 4700 萬美元的水平，進展仍然難以捉摸。“那裡有很多煙霧彈，”倫敦國王學院的名譽核物理學家、前美國軍備控制和裁軍署首席科學家彼得·齊默爾曼說。他補充說，儘管未來的研究可能會產生科學進步，“但我看不到他們會製造出一種有用的、可部署的武器”。
對於許多批評家來說，美國高功率微波專案已經成為一種痴心妄想的研究，而保密文化使真正的進展更加困難。
製造電磁武器（在軍事術語中稱為電子炸彈）的努力始於 1962 年 7 月 8 日，當時美國進行了“海星”行動，這是有史以來最大的高空核試驗。這枚 140 萬噸的熱核彈頭於夏威夷時間晚上 11 點 09 秒，在太平洋中部上方 400 公里處引爆，沿著地球磁場向外爆炸出大量的帶電粒子。它們的旋轉產生了一束微波能量，使測量儀器超出量程。人造極光照亮了廣闊的海洋。在距離爆炸點 1300 多公里的檀香山，脈衝觸發了防盜警報器，熄滅了路燈，並使電力線路斷路器跳閘。
自 1963 年 8 月《部分禁止試驗條約》禁止除地下以外的任何地方進行核爆炸以來，就沒有出現過像“海星”行動那樣的景象。但這次試驗向冷戰雙方的軍事規劃者展示了電磁脈衝的潛在破壞性，並促使他們開始競賽，希望利用非核來源將其用作武器。
斷電
美國空軍從一開始就是該國高功率微波專案的主要資助者。起初，其目標是一種能夠摧毀敵人計算機、通訊系統和其他電子裝置的武器。從理論上講，這個想法仍然令人信服：電子炸彈將能夠以光速發射微波“子彈”，如果將其調整到正確的頻率，則可以在不造成附帶損害的情況下停用目標。無需高爆炸藥，汽車就可以在軌道上停止，雷達被致盲，計算機被摧毀。
但是，該目標已經在高功率微波武器的主要技術挑戰上失敗了：產生足夠集中的脈衝以挑選出特定目標，並且當它到達那裡時足夠強大以產生影響，理想情況下，使用一種足夠小且足夠輕的發生器，以便飛機或導彈能夠升空。
電池供電的裝置可以產生高功率微波脈衝，但要產生摧毀電子裝置所需的那種高度集中的功率，通常需要在裝置內部引爆常規炸藥，而該裝置在脈衝作用的過程中會自行摧毀（請參見“電子爆炸”）。由於在有人駕駛的飛機內部進行此操作是有風險的——“在正確的地方放上幾磅就會擊落任何東西”，齊默爾曼指出——因此，空軍近年來一直在研究為一次性導彈設計的高功率微波武器。
例如，反電子高功率微波先進導彈專案（CHAMP）是一種實驗性巡航導彈，旨在摧毀大規模殺傷性武器生產地點等電子目標。空軍和波音公司（CHAMP 的主要承包商）都不會討論該專案的技術細節。但該專案只是一個原型；當 CHAMP 去年進行飛行測試時，它仍然沒有包括高功率微波有效載荷。
有可能製造出足夠小的導彈微波發生器。位於拉伯克的德克薩斯理工大學的工程師們已經開發出一種實驗性的爆炸式源，其長度小於 2 米，直徑為 16 釐米（M. A. Elsayed 等人，Rev. Sci. Instrum. 83，024705；2012）。但首席開發人員安德烈亞斯·諾伊伯指出，存在物理限制：為了在保持系統小的同時最大限度地提高微波功率，工程師們必須增加內部電場。結果可能是系統絕緣材料發生災難性故障，在系統建立起足夠多的功率之前就使其短路了。
即使軍方成功包裝了一個高功率微波系統，脈衝擊中目標時的效果也令人嚴重懷疑。在 20 世紀 80 年代後期，一種名為“吉普賽”的裝置在空軍首次對微波武器進行非保密測試時，成功摧毀了一組個人計算機。但建立在這種成功的基礎上“變成了一個極其困難的研究專案”，道格·比森說，他是一位物理學家，在 2008 年之前曾擔任新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國家實驗室的威脅減少副主任，並且撰寫了《電子炸彈》（Da Capo，2005），這是一本關於定向能武器的討論。“你可以理解微波如何影響電子電路的元件——電晶體、電容器、電感器等。但是，當你開始將它們組合成複雜的電路時，它就變得更像是一個隨機過程，並且每次都不會得到相同的結果。”
關於電磁能量如何透過建築物等外殼流動，也存在類似的未知數。新墨西哥大學在阿爾伯克基的電氣工程師埃德爾·沙米洛格盧說，這個過程是混亂的，他參與了美國國防部資助的一項多所大學的研究計劃，旨在改進此類預測。“當電磁射線或波束進入外殼時，”他說，“它將繼續反彈，不會重複其軌跡。”
簡而言之，在“吉普賽”測試 20 多年後，科學家仍然無法可靠地預測武器會造成的損害。這還沒有考慮對手可能使用的對策，這些對策可能很簡單，就像用法拉第籠包圍敏感的電子裝置一樣——相當於用來遮蔽微波爐的鋁網。
停用電子裝置的努力仍然基本保密。但在 2001 年，空軍公開宣佈，它在開發針對人員的微波武器方面取得了實質性進展，當時它推出了主動拒止系統。
該系統的開發始於 20 世紀 90 年代，當時空軍努力探索微波的生物效應。一個代號為“你好”的專案研究瞭如何調製內耳中微波加熱產生的咔噠聲或嗡嗡聲，以產生心理上毀滅性的“腦海中的聲音”。“再見”探索了使用微波進行人群控制的方法。“晚安”則研究了它們是否可以用來殺死人。
你好再見
只有“再見”效應被開發為武器。在德克薩斯州聖安東尼奧附近的布魯克斯空軍基地秘密進行了進一步的生物效應研究，但即使該計劃也幾乎停滯不前，因為該武器已準備好從動物測試轉向人體測試。德克薩斯大學奧斯汀分校的核工程師漢斯·馬克當時是五角大樓的國防研究和工程主任，他於 2000 年訪問了布魯克斯，以瞭解這項工作。“馬克博士不相信這種效應，”比森回憶說，“他實際上與一位主要研究人員發生了爭吵。”但馬克的專案批准是推進專案所必需的，因此他同意接受光束照射。
空軍進行了人體測試。布魯克斯的科學家開玩笑說，“你從來沒有看到一位政治任命的官員跑得這麼快，”比森說。
馬克說，他對“再見”效應的懷疑源於其倡導者所做的他稱之為“過分的主張”。至少，他說，為系統脈衝發生器供電的超導電磁鐵需要一個冷卻系統，該系統太大且笨重，無法在現場使用。馬克說，他允許該系統進入人體測試，並不是因為他確信它會奏效，而是因為在讓自己暴露在光束下之後，他認為人體測試至少不會傷害任何人。“這個專案幾乎所有的錢都浪費了，”他說。
事實證明，馬克的擔憂具有先見之明：部署該武器的努力是徒勞的。在 2001 年的釋出會上，國防部吹捧主動拒止系統可在科索沃和索馬利亞等地的維和任務中使用。但在 2003 年入侵伊拉克之後，當美國聯合非致命武器理事會提出向該地區部署主動拒止系統時，卻遭到了拒絕。
“我們知道它不可靠，”海軍陸戰隊科技顧問弗蘭茲·蓋爾在去年的一次採訪中說。更糟糕的是，他說，脈衝發生器非常大，必須用自己的多功能車來運輸。“這是一個災難的根源，”蓋爾說，“因為操作員將成為目標。”最糟糕的是，他說，在使用之前，必須將系統冷卻到 4 開爾文——這個過程需要 16 個小時。
國防部試圖在 2010 年在阿富汗部署該武器，但它被送回家而沒有使用。同年，加利福尼亞州拒絕了一種用於監獄的較小版本。該裝置由馬薩諸塞州沃爾瑟姆的國防承包商雷神公司製造，該公司拒絕討論此事。
其他武器的情況也好不了多少。空軍研究實驗室開發了一種名為 MAXPOWER 的高功率微波系統，用於遠端引爆路邊炸彈，但它的大小相當於一輛鉸接式卡車——過於笨重，無法在阿富汗部署。國防部打擊簡易爆炸裝置聯合組織是國防部的炸彈打擊機構，以保密為由拒絕討論該系統。但它確實表示，截至 2011 年，它沒有為 MAXPOWER 提供資金。
今年 7 月，上個月退休的空軍參謀長諾頓·施瓦茨將軍警告說，由於預算削減，該部門將不得不退出一些科學工作，但仍將繼續開發高功率微波技術。“它顯然具有潛力，”他告訴行業雜誌《航空週刊與航天技術》，並警告說，俄羅斯等國可能領先於美國。
微波差距
儘管高功率微波武器（HPM）的研發似乎缺乏進展，但對其他國家，甚至恐怖分子可能也在研發類似技術的擔憂，似乎是美國軍方繼續投資微波武器的主要動機之一。根據海軍研究辦公室準備的，並透過《資訊自由法案》獲得的2009年非致命技術簡報，俄羅斯、中國甚至伊朗都在進行高功率微波專案——而英國國防科技實驗室在哈爾斯特德堡正在資助一項秘密的汽車停止專案。
但這些專案並不一定證明冷戰時期的高功率微波軍備競賽仍在繼續。至少一些國家可能——像美國一樣——出於擔心自己容易受到此類武器攻擊而進行研究。德國奧伊斯基興的弗勞恩霍夫技術趨勢分析研究所電磁效應和威脅業務部門主管邁克爾·蘇爾克說，行動電話等現代技術尤其容易受到高功率微波的影響。
至於恐怖分子手中掌握高功率微波武器，許多科學家認為這種威脅充其量是牽強的。哈佛-史密森天體物理中心高能天體物理部門的物理學家優薩夫·巴特說，即使恐怖組織有能力進行必要的測試，他們為什麼要這樣做呢？任何規模的微波武器都可能需要炸藥來提供動力。如果他們有這種材料，他說，“他們為什麼不直接引爆它呢？”
曾在2010-2011年擔任白宮科技政策辦公室國家安全和國際事務副主任，現任華盛頓特區智庫武器控制與不擴散中心高階研究員的菲利普·科伊爾問道：“這是否是可想象的？“我想，幾乎不可能。我不會認為恐怖分子做不到。但我寧願恐怖分子把所有時間都花在研發[高功率微波武器]上，而不是製造汽車炸彈。”
專家們對於高功率微波是否最終會成為有用的武器仍有爭議。但有一點是明確的：能夠使汽車或飛機停止運轉的神話般的電磁炸彈尚未在戰場上出現。當被問及空軍是否生產了任何可操作的武器時，其研究實驗室只說：“由於作戰方面的考慮，我們無法回答這個問題。”
圍繞高功率微波武器研究的保密性似乎大大加劇了該專案的技術障礙。例如，2007年，國防科學委員會關於定向能武器的報告指出，五角大樓沒有有效地利用大學研究人員收集的資料來了解微波效應。空軍聲稱現在共享情況有所改善。但在一個被秘密籠罩的領域工作仍然影響著資訊的傳播。例如，諾伊伯同意回答本文的問題，前提是他只能以書面形式回覆，並且只有在回覆得到美國陸軍辦公室（資助他團隊工作的機構）的批准後才能進行。
他寫道：“在很大程度上具有軍事意義的領域工作，在某種程度上需要遵守一套不同的規則。一些資訊的流動不像其他研究領域那樣自由。”
對於曾擔任洛斯阿拉莫斯國家實驗室非致命武器專案負責人的退役陸軍上校約翰·亞歷山大來說，保密性加劇了圍繞整個專案的虛幻氛圍。“我的觀點始終是：化學和物理對每個人都以相同的方式起作用，而且那裡有聰明人，那麼你到底想騙誰呢？” 他說。“那些沒有獲得足夠資訊的人是我們自己的指揮官。”