Der elektromagnetische (Im-)Puls (EMP)

In diesem Artikel soll der sogenannte elektromagnetische Puls (abgekürzt: EMP, auch: elektromagnetischer Impuls, engl.: electromagnetic pulse) in seinen wesentlichen Grundzügen erläutert werden.

Physikalisch gesehen handelt es sich bei einem EMP um einen einmaligen und kurzzeitigen elektromagnetischen Ausgleichsvorgang. Somit ist er kein periodisch-wiederkehrendes (= pulsierendes), sondern ein instationäres (= transientes) Ereignis, was auch durch die Bezeichnung „Puls“ – nicht zu verwechseln mit dem physikalischen Impuls aus der technischen Mechanik – zum Ausdruck kommt.

Der EMP ist ein hochenergetischer und frequenziell breitbandiger Vorgang, der innerhalb sehr kurzer Zeit (z. B. in wenigen Nanosekunden) auf einen bestimmten Maximalwert auf der Messskala ansteigt und dann vergleichsweise langsam wieder auf den ursprünglichen stationären Ruhewert (Grundzustand) abfällt. Die zugehörige Reichweite, das sogenannte Impuls- oder Frequenzspektrum, kann sich auf Wellenlängen zwischen wenigen Millimetern und mehreren Kilometern erstrecken, wobei diese Spanne vornehmlich für elektrische Anlagen im konventionellen technischen Nutzungsbereich gilt.

Ursache sind in der Regel elektrostatische Aufladungsprozesse, die bei Gewittern, bei Kernwaffenexplosionen oder auch in speziellen elektrischen Schaltungen entstehen, und im Resultat als Lichtblitz wahrgenommen werden können. Bei (Gewitter-)Blitzen handelt es sich um natürliche Entladungsvorgänge in der Atmosphäre, wobei der dabei ausgelöste elektromagnetische Impuls auch als LEMP (engl.: lightning electromagnetic pulse) bezeichnet wird. Bei der allgemein bekannten Funkenentladung elektrostatisch geladener Körper bzw. Personen entstehen über die resultierenden Spannungen und Ströme Felder, die ebenfalls einen elektromagnetischen Impuls erzeugen. Als Folge von durch Atomexplosionen erzeugter intensiver Gammastrahlung kann im Magnetfeld der Erdatmosphäre ein sogenannter nuklearer elektromagnetischer Impuls, abgekürzt NEMP (engl.: nuclear electromagnetic pulse) ausgelöst werden.

Der EMP kommt auch des Öfteren – überwiegend mit dem Zweck einer elektronischen Kampfführung – in Filmen vor: so können die sogenannten Wächter der „Matrix“ durch einen elektromagnetischen Puls ausgeschaltet werden. Danny „Ocean’s Eleven“ generieren einen EMP, um für ihren Coup die Stromversorgung von Las Vegas zu unterbrechen. In „Goldeneye“ der James Bond-Reihe kann ein Satellitensystem ein global ortsunabhängiges EMP durch Zündung einer Nuklearbombe in der oberen Erdatmosphäre erzeugen, um alle elektronischen Geräte und Bauteile im jeweiligen Zielumkreis lahmzulegen bzw. zu zerstören. Und in einem der „Transformers“-Filme stören die Decepticons beispielsweise den Funkverkehr der Militärs ebenfalls durch einen elektromagnetischen Impuls.

Schutz vor einem EMP („Härtung“) bietet der sogenannte Faraday‘sche Käfig, in den die zu schützenden Geräte eingekapselt und einschließlich aller elektrischen Zuleitungen mit entsprechenden Schutzschaltungen in Form von galvanischen Trennungen und Überspannungsableitern versehen werden. Um sich – bezogen auf den Menschen – bei einem Gewitter vor Blitzen zu schützen, genügt es, sich in ein ggfs. vorhandendes Auto zu setzen, das ebenfalls als Faradaykäfig wirkt, und somit Schutz vor dem elektromagnetischen Impuls des Blitzes bietet (s. o.). Auch hier stellt der Faraday’sche Käfig eine allseitig geschlossene Hülle aus einem elektrischen Leiter, in diesem Fall aus dem (Metall-)Blech der Autokarosserie, dar, die als elektrische Abschirmung dient.