Come creare un impulso EMP fai-da-te

Un’esplosione nucleare genera un impulso elettromagnetico (EMP) distruttivo per l’elettronica, bloccando auto, PC e altro. L’idea è di riprodurre un modello in scala estremamente ridotta di questo fenomeno. Il processo di costruzione e l’impiego di un simile apparato in qualche semplice esperimento fatto all’aperto – ma soprattutto lontano da orologi, smartphone o qualsiasi altro apparecchio elettronico proprio o altrui – ti insegnerà un po’ di più sui campi elettromagnetici, su come generarli e su quanto possano essere forti e pericolosi per i dispositivi elettronici in base al modo in cui fornisci l’energia.

Un EMP, o impulso elettromagnetico, è un fenomeno naturale causato da un’improvvisa, rapida accelerazione di particelle (generalmente elettroni) che creano un’intensa esplosione di energia elettromagnetica. Alcune cause quotidiane di EMP sono: fulmini, sistemi di accensione dei motori a combustione e brillamenti solari. Sebbene gli EMP possano potenzialmente danneggiare l’elettronica, questa tecnologia può anche essere utilizzata per disabilitare in modo mirato e sicuro i dispositivi elettronici o per garantire la sicurezza di dati personali o confidenziali.

In realtà, quelli che illustreremo non sono generatori di impulso EMP veri e propri. Infatti, un vero EMP induce una forte corrente nell’elettronica, friggendola letteralmente. I generatori di impulso che illustreremo utilizzano, invece un effetto basato su un circuito elevatore di tensione e un campo magnetico per indurre un impulso ad alta tensione all’interno dell’elettronica di apparecchi presenti nelle vicinanze e quindi perturbarla e danneggiarla in modo quasi sempre irreversibile.

Illustrazione degli effetti di un impulso EMP prodotto da un’esplosione nucleare.

La differenza è che un simile dispositivo non può che avere efficacia fino a quando la permeabilità dell’aria glielo consente. Un vero impulso EMP, invece, ha una gamma di qualsiasi intensità gli si dia. Ciò nonostante, un generatore di impulso EMP come quelli che ora vedremo è in grado di danneggiare realmente qualsiasi apparecchio elettronico con questi piccoli impulsi: può interrompere un’importante memoria di scrittura o un segnale radio e danneggiare orologi, smartphone, tablet, etc. anche da spenti.

Un semplice generatore di impulso EMP

Dato che un impulso EMP è un campo magnetico che si forma o collassa molto rapidamente, un dispositivo per creare un impulso EMP è composto, fondamentalmente, da un solenoide (cioè una bobina di filo smaltato per renderlo isolato) con un nucleo al quale viene applicata una tensione impulsiva. Quando il dispositivo viene acceso, il solenoide genera il campo magnetico in questione.

In generale, maggiore è il diametro della bobina, più forte è il campo generato a distanza; al contrario, più piccolo è il diametro, più forte è il campo locale, ma più debole è quello a distanza. Dunque, inizialmente conviene creare una bobina del diametro di 4-5 cm, dato che essa è più che sufficiente per dimostrare la potenza perturbatrice e distruttiva di un generatore di impulso EMP.

Schema di base di un generatore di impulso EMP.

Per generare la tensione impulsiva, il modo più semplice può essere quello di usare il circuito del flash di una fotocamera “usa e getta”, soprattutto se la si ha già in casa e non la si usa più. In pratica, il materiale di cui avrai bisogno per questo progetto è il seguente:

  • Una fotocamera “usa e getta”
  • Circa 7 metri di filo di rame smaltato
  • Un’antenna radio o di walkie-talkie a stilo
  • Un interruttore in grado di liberare l’impulso EMP
  • Guanti di gomma (ad es. da cucina)
  • Un saldatore per elettronica
  • Una vecchia calcolatrice elettronica o un vecchio orologio digitale

Innanzitutto, indossa i guanti. Quando si lavora con componenti elettrici che potrebbero avere una carica elettrica notevole, o quando si fa passare una forte corrente elettrica attraverso un oggetto, si consiglia di indossare guanti di gomma per prevenire eventuali scosse dovute a manovre errate.

Il tipico circuito del flash di una fotocamera “usa e getta”.

Crea una bobina elettromagnetica. Una bobina elettromagnetica è un dispositivo costituito da due parti distinte ma complementari: un conduttore e un nucleo. In questo caso, la tua antenna radio a stilo richiusa sarà il tuo nucleo e il tuo filo di rame smaltato il conduttore.

In pratica, avvolgi il filo di rame attorno all’estremità dell’antenna dopo averne coperta quella parte di nastro isolante, lasciando poco o nessun buco negli avvolgimenti. Dovresti lasciare il filo in eccesso all’inizio e alla fine del tuo avvolgimento in modo da poter collegare la bobina al condensatore del circuito del flash della fotocamera “usa e getta”. In alternativa, puoi creare una bobina più grande avvolgendola intorno a una lattina di Coca-Cola o similare, che però poi toglierai.

Salda ora le estremità della bobina elettromagnetica al condensatore in questione dopo aver rimosso un po’ di smalto, ma su uno dei due fili aggiungi un interruttore come in figura. Un condensatore è generalmente un componente a forma di cilindro presente sulla maggior parte delle schede a circuito stampato. La tua fotocamera usa e getta dovrebbe avere un condensatore per il suo flash.

Schema del circuito da realizzare per costruire un generatore di impulso EMP.

Assicurati che la pila della tua fotocamera usa e getta sia stata rimossa prima di tentare di saldare le estremità della bobina al condensatore, altrimenti potresti subire una brutta scossa. Togli la carica nel condensatore attivando il flash dopo aver rimosso le pile dalla fotocamera. La capacità approssimativa per il condensatore di una fotocamera usa e getta dovrebbe essere compresa tra 80 e 160 microfarad (μF), e la sua tensione di lavoro sarà probabilmente tra 180 e 330 V.

Trova un posto sicuro per testare il tuo generatore di impulso EMP, come un bosco o una piazzola di sosta deserta. A seconda dei materiali che hai utilizzato, la portata effettiva del tuo dispositivo non dovrebbe essere superiore a qualche metro in qualsiasi direzione. Comunque sia, qualsiasi elettronica colpita dal tuo impulso EMP potrebbe essere distrutta in modo permanente.

Tieni presente che l’EMP influisce indiscriminatamente sull’elettronica. Ciò include dispositivi che supportano la vita, come pacemaker e oggetti di valore come i telefoni cellulari. Qualsiasi danno causato a questi dispositivi tramite il tuo apparecchio ti rende responsabile dell’accaduto.

Ricorda che un generatore di impulso EMP è pericoloso per i portatori di pacemaker.

Trova un oggetto di prova adatto. È possibile acquistare e usare una calcolatrice elettronica o un orologio digitale economico dal proprio negozio di forniture per ufficio o di elettronica. Se tale dispositivo cessa di funzionare dopo l’EMP, hai creato con successo un impulso elettromagnetico.

Reinstalla la pila della fotocamera. Avrai bisogno di elettricità per ricaricare il tuo condensatore, che fornirà la corrente alla bobina che creerà il tuo EMP. Assicurati di aver collocato il tuo oggetto di prova vicino all’emettitore EMP. I campi elettromagnetici sono invisibili agli occhi. Se hai scelto una calcolatrice come oggetto di prova, se il tuo EMP avrà funzionato, la calcolatrice non si accenderà.

Lascia che il tuo condensatore flash si carichi. Non toccare mai a mani nude i fili che vanno al condensatore o che vi fuoriescono: ciò potrebbe causare una scossa violenta simile a quella di un taser. Attiva l’interruttore. In questo modo, rilascerai sulla bobina l’elettricità immagazzinata all’interno del condensatore, che creerà il tuo impulso elettromagnetico.

Un circuito che sfrutta un convertitore boost

Ora vedremo come creare e generare un impulso EMP, ma senza utilizzare il circuito di una fotocamera, dato anche che in alcuni Paesi le fotocamere “usa e getta” non sono così facilmente reperibili ed economiche come in altri Paesi. Al posto della fotocamera useremo un circuito basato su un convertitore elevatore di tensione, o “convertitore boost”, come si chiama in gergo.

Un modulo elevatore di tensione DC-DC, o convertitore boost, da 5 V a 300 V.

Il materiale di cui avrai bisogno per questo progetto è il seguente:

  • Un condensatore elettrolitico da almeno 330 V e circa 170-180 μF
  • Circa 7 metri di filo di rame smaltato (con filo non molto sottile)
  • Un interruttore in grado di liberare l’impulso EMP
  • Un convertitore boost per tensioni elevate per uso hobbistico
  • Una sorgente di tensione continua adeguata (ad es. 5 V DC)
  • Un contenitore o una base isolante (ad es. di plastica, cartone o legno)
  • Una scatola di fiammiferi grandi in legno
  • Guanti di gomma (ad es. da cucina)
  • Una vecchia calcolatrice elettronica o un vecchio orologio digitale

Ecco ora come procedere al montaggio del generatore di impulso EMP:

  1. Preparate la scatola e/o tagliate la base per posizionare tutti gli elementi.
  2. Utilizzate il filo di rame smaltato per creare una bobina di induzione di circa 4 cm di raggio o semplicemente avvolgetela intorno a una lattina di Coca-Cola o ad altra lattina, oltre a lasciare un po’ filo su entrambi i lati sufficiente per un uso successivo.
  3. Prendi 4 fiammiferi grandi e rimuovi la capocchia infiammabile. Attaccali alla tua bobina di rame formando una struttura orizzontale simile a un tavolo.

Schema del generatore di impulso EMP con un convertitore elevatore DC-DC.

  1. Collega ciascun cavo di uscita del convertitore boost direttamente ai corrispondenti terminali del condensatore, tenendo presente che si deve saldare il terminale -V al -V e quello +V al +V.
  2. Utilizza un po’ di carta vetrata per togliere il rivestimento di smalto alle estremità del filo di rame che abbiamo lasciato fuori alla fine del punto due illustrato in precedenza.
  3. Ora collega un’estremità del filo di rame smaltato da cui hai tolto il rivestimento al terminale positivo (+V) del condensatore e l’altra estremità collegala all’ingresso di un interruttore.
  4. Prendi un filo di rame di lunghezza adatta e poi rimuovi il rivestimento di smalto alle estremità, dopodiché posiziona un’estremità all’uscita dell’interruttore e l’altro al terminale (-V) del condensatore.

Ora tutto ciò che devi fare è collegare i terminali di ingresso del tuo convertitore boost a una fonte di energia in corrente continua di tensione adatta al convertitore usato (tipicamente, 5 V DC). Tieni presente che i terminali devono essere collegati da +V +V e da -V a -V, o distruggerai il circuito.

La sorgente ideale per alimentare il convertitore boost è un power bank per smartphone.

Dato che l’impulso EMP può danneggiare qualsiasi apparecchio elettronico nel raggio di alcuni metri (anche se spento) – costituendo quindi un pericolo anche per quelli dei tuoi vicini di casa – prima di procedere oltre portati in un luogo isolato da qualsiasi dispositivo elettronico, come ad es. un boschetto.

A questo punto indossa i guanti di gomma per ragioni di sicurezza: sarai elettricamente isolato. Carica il tuo condensatore per circa 10 secondi, dopodiché stacca la fonte di energia, stando ben attento a non toccare con le dita o con la pelle i terminali che vanno dall’uscita del convertitore boost al condensatore e da quest’ultimo alla bobina, poiché avresti quanto meno una scossa fortissima, tipo Taser.

Togliti l’orologio e assicurati che non vi siano smartphone, automobili o altri dispositivi elettronici (o dotati di componenti elettronici) addosso a te o nel raggio di almeno 20 metri e accendi un vecchio orologio o una vecchia calcolatrice che ti sei portato dietro per “distruggerli” con l’impulso EMP.

Un vecchio orologio digitale oppure una vecchia calcolatrice sono ideali per il test.

Collocato il generatore di impulso EMP a una certa distanza, premi l’interruttore e vedi cosa succede. Se il dispositivo elettronico funziona ancora, prova a ricaricare il condensatore ed a ripetere l’operazione, magari avvicinando un po’ il generatore all’apparecchio elettronico da distruggere.

Prima di venire via dal luogo in cui hai testato il tuo generatore di impulsi EMP, scarica il condensatore premendo l’interruttore e poi cortocircuitando i suoi terminali con un cacciavite. Per quanto riguarda i potenziali pericoli posti da un convertitore boost, e le cautele da prendere nel suo utilizzo, si raccomanda di leggere il nostro articolo I convertitori boost: alcune applicazioni utili.

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