Berkenalan Dengan Efek Ledakan EMP Bom Nuklir

EMP penting untuk dikenal karena selalu dibahas terkait penggunaan senjata nuklir –EMP adalah isu kompleks yang menyangkut infrastruktur nasional, fisika nuklir/elektromagnetik, desain senjata dan international game theory. Rumit memang, sehingga bila hanya dikenal setengah-setengah, yang terjadi adalah kemunculan narasi yang (1) meremehkan efek dari EMP , atau justru (2) melebih-lebihkan kekhawatiran akan EMP.

Ada dua jenis EMP yang dihasilkan oleh sebuah ledakan nuklir, dan keduanya memiliki karakteristik yang sangat berbeda dengan efek yang berbeda pula.

Ketika sebuah senjata nuklir meledak, ada banyak sinar gamma yang dipancarkan. Ketika sinar gamma ini mengenai atmosfer, mereka melepas electron dari atom di molekul udara (Compton Effect), yang kemudian menghasilkan EMP itu sendiri. Semburan sinar gamma pertama dari sebuah senjata nuklir terjadi dengan cepat –sekitar satu mikrodetik, yang berarti electromagnetic pulse yang terjadi juga sangat cepat dan energik. Medan magnet yang kuat dan singkat ini menginduksi arus dalam konduktor seraya merambat ke arah luar, sehingga menyebabkan lonjakan listrik (power surge) dalam alat elektronik yang terlalu cepat untuk direspon oleh sistem proteksi kebanyakan sirkuit. 

Yang lebih parah, EMP menginduksi arus yang berada langsung dalam konduktor (kawat) ketimbang masuk lewat satu titik, seperti saluran masuk arus listrik (power line), dimana sistem proteksi biasa diletakkan. Ini adalah gambaran umum EMP, tetapi ini belum akhir dari pulse yang terjadi:

EMP biasanya dibagi menjadi tiga fase diskrit, yaitu E1, E2 dan E3, bisa dilihat di gambar pertama. Waktu dari fase tersebut memiliki eksponen tertentu –semburan sinar gamma mempunyai waktu sekitar satu mikrodetik, namun fase E3 bia bertahan selama ratusan detik, mungkin saja lima menit. Ini karena E3 adalah pulse yang sama sekali berbeda.
Tidak seperti EMP E1 yang dipicu oleh sinar gamma yang dilepaskan dari senjata nuklir, efek-efek selanjutnya yang terjadi lebih lama dipicu oleh efek blast dan fireball dari senjata yang telah meledak. Detonasi senjata nuklir menyebabkan “pemindahan” sebagian atmosfer bumi yang terionisasi. Ketika bagian yang “dipindahkan” itu kembali masuk, terjadilah efek magnetohidrodinamika (magneto-hydrodynamic). Dari namanya sudah diketahui bahwa magnetohidrodinamika adalah sesuatu yang sangat rumit, namun intinya adalah dinamika dan interaksi fluida dalam medan elektromagnetik –dalam konteks ini, atmosfer adalah fluidanya.

Cara kerja dari efek ini juga termasuk rumit, tetapi sebuah ledakan nuklir di luar atmosfer menghasilkan efek yang serupa dengan CME (coronal mass ejection) –sebuah fenomena ketika sebagian dari korona matahari terlontar ke atmosfer Bumi dalam bentuk plasma dan medan magnet. Istilah lainnya adalah badai geomagnetik (geomagnetic storm). Ini menciptakan medan elektromagnetik juga, tetapi tidak seperti pulse E1 yang cepat dan kuat, ini menghasilkan radiasi dengan panjang gelombang yang lebih dan menyebabkan arus di konduktor yang panjang, misalnya kabel tegangan tinggi. Pada tahun 1859, terjadi sebuah badai geomagnetik (Carrington Event) yang menyebabkan arus pada kabel telegraf sampai-sampai operator harus melepas baterai.

Bagi yang tertarik, ada satu paper: http://www.futurescience.com/emp/ferc_Meta-R-321.pdf

Efek ini penting karena keduanya menyebar dengan berbeda, dan karena senjata nuklir yang berbeda juga menghasilkan efek-efek ini dalam kuantitas yang berbeda pula. Efek E1 dibelokkan ke arah samping ketika mengenai medan magnetik Bumi, sehingga menyebar secara lateral melintasi permukaan Bumi dan meliputi area yang lebih luas. Efek EMP berasal mayoritas dari output sinar gamma sebuah senjata nuklir, tetapi mayoritas dari efek ledakan sebuah senjata datangnya dari sinar-X, yang bisa diserap oleh atmosfer dan menghasilkan gelombang kejut yang merusak –maka senjata nuklir biasanya dioptimalkan untuk menghasilkan banyak sinar-X. Jadi, yield sebuah bom tidak terlalu berpengaruh terhadap efek EMP yang dapat dihasilkannya, dan bahkan sebuah bom dnegan yield kecil (10-20 kiloton) bisa mempunyai efek EMP yang cukup besar.
“Badai geomagnetik” yang dihasilkan oleh sebuah E3 mempunyai mekanisme yang berbeda. Karena ini disebabkan oleh “perpindahan” atmosfer Bumi oleh sebuah ledakan, yield sebuah senjata nuklir berbanding lurus dengan kekuatan dari efek E3nya. Lebih besar fireballnya, lebih besar efeknya. Lebih rendah ketinggiannya, justru lebih besar efeknya, karena jumlah udara yang lebih…(gambar kedua)

Baca Juga:  Merasa Tertipu, Kedubes RI di Belanda Cabut Penghargaan Dwi Hartanto

Dalam konteks ancaman North Korea, bukannya tidak mungkin mereka bisa mengenai sebagian CONUS (Continental United States) dengan efek E1 lewat peledakan di ketinggian memakai boosted fission device ber-yield kecil. Tetapi dengan yield yang rendah tadi, mereka tidak akan bisa menyerang seluruh US dengan efek E3 yang sangat kuat.


Jadi, apakah kerusakan yang dapat ditimbulkan oleh serangan E1 maupun E3?

Simpelnya, fase E1 dari sebuah EMP akan menggoreng komputer dan mikroelektronik, sedangkan E3 akan menggoreng jaringan listrik nasional. E3 jauh, jauh lebih buruk.


Pulse E1 memiliki kekuatan dan frekuensi yang tinggi, berarti E1 hanya akan merusak alat-alat kecil –dengan wavelength yang kecil, berarti E1 bisa memunculkan arus secara efektif dalam konduktor yang relatif pendek. Kabel-kabel yang panjang seperti kabel Ethernet juga rentan karena meskipun semburan frekuensi tinggi tidak akan memulai arus secara efektif dalam konduktor yang lebih panjang, pulse yang ada menghasilkan puluhan ribu volt untuk sirkuit komputer yang hanya didesain untuk beberapa volt. Jaringan Ethernet dan sebagainya dapat mengekspos komputer manapun ke arus yang diinduksi -lebih dari apa yang ditangkap konduktor internalnya sendiri.

Ini meningkatkan “attack surface” yang ada, dan dapat berlaku dalam skala yang lebih besar. Alat-alat kecil seperti jam tangan seharusnya tidak akan terpengaruh sama sekali, tetapi tamatlah keseluruhan jaringan komputer dalam sebuah gedung perkantoran. Sebetulnya hampir tidak mungkin untuk mengetahui persisnya bagaimana alat elektronik akan rusak oleh EMP, baik itu sebuah IC (integrated circuit), atau sebuah smartphone. Mereka adalah alat-alat yang kompleks dengan banyak sekali subkomponen sangat kecil yang terkoneksi di dalamnya. Kerentanan harus dibuktikan dengan ujicoba empiris, namun ini berarti sebuah medan EMP harus benar-benar dihasilkan, sehingga tidak ada cara yang realistis untuk menguji alat berukuran besar, apalagi jaringan komputer satu gedung! Estimasi kerusakan EMP adalah sesuatu yang sangat sulit, dan ini belum mempertimbangkan efek-efek lain –system upset temporer yang disebabkan oleh lonjakan, data yang ter-corrupt dalam tape drive, maupun bug yang konsekuensinya dapat berbeda dalam sistem household dan industrial.

Akan tetapi, EMP E1 juga harus menyebar sama seperti medan manapun, berarti lokasi dan bahkan orientasi relatif dari sumber ledakan akan mempengaruhi dengan drastis efek yang diterima tiap sistem maupun jaringan. Komputer kantoran biasa tidak akan bisa bertahan dengan baik, tetapi komputer seorang gamer yang niat, katakanlah, dengan case Cooler Master akan lebih bisa bertahan. Ya, kecuali komputer kantoran tadi berada dalam sebuah gedung kantor dengan berton-ton baja, pipa-pipa, dan kabel yang membentuk sebuah Sangkar Faraday di sekeliling interiornya, ditambah sistem anti-lonjakan di basement. Kota dimana gedung tersebut bertempat juga bisa mempengaruhi arus yang dihasilkan –antara menambahnya atau malah menguranginya.

E1 tidak akan merusak berat jaringan listrik nasional, maupun mobil-mobil di suatu negara. Mobil pada dasarnya adalah Sangkar Faraday bergerak, dan sebetulnya sudah dilakukan ujicoba empiris terhadap mobil modern dengan micro-controller computer internal (2008), yang membuktikan bahwa mayoritas mobil cukup mampu bertahan dari EMP berkekuatan tinggi. Tetap ada risiko bagi sistem kontrol komputer jaringan listrik nasional tadi, tetapi yang penting adalah banyak dari mereka yang jauh lebih kuat. Meskipun banyak negara yang melakukan modernisasi, banyak bagian dari jaringan listrik mereka yang masih menggunakan sistem elektromekanik manual yang tahan banting. Sebuah pulse E1 dapat menyebabkan mati listrik yang serius, dengan kemungkinan konsekuensi terburuk yaitu kerusuhan dan penjarahan bila tidak ditangani –namun usaha yang terkoordinasi akan bisa memperbaiki kerusakan dengan relatif cepat agar listrik bisa mengalir lagi.

Baca Juga:  Pesawat R-80 Akan Dikirim Ke Pemesan Pada 2025

Banyak komputer yang akan tergoreng, tetapi jaringan listrik nasional dan mobil-mobil akan selamat. Dalam konteks negara seperti US yang memakai sistem pay-at-the-pump di pom bensin mereka, mereka akan sempat kehilangan data dan produktivitas sehingga ekonominya terpengaruh. Namun poin pentingnya adalah, kerusakan pada infrastruktur krusial akan terbatas pada bagian yang paling rapuh dari sistem kontrol –dengan kata lain, sangat tersentralisasi. Ini akan jauh, jauh lebih mudah untuk diperbaiki. Potensi data loss akan lebih merusak ekonomi nasional dan berdampak pada bisnis, karena efeknya lebih permanen dan susah diperbaik -tergantung skala dan kekuatan serangan. Namun, beberapa perusahaan dengan backup yang tinggi akan melewatinya lebih baik, ekonomi akan kembali berimbang dan pada akhirnya, negara seperti US masih bisa pulih. Dan ingatlah bahwa ini merupakan pembahasan skenario terburuk –banyak ahli yang telah mengutarakan tidak mungkinnya melakukan kuantifikasi dari kerusakan potensial EMP jenis ini. Yang penting adalah mobil-mobil US dapat tetap berjalan, jaringan listrik nasionalnya masih baik, dan tulang punggung infrastruktur mereka akan tetap utuh. Kiamat belum tiba dan langit belum runtuh.

Bagaimanapun, efek dari E3 jauh, jauh lebih buruk. Radiasi elektromagnetik dengan frekuensi yang lebih rendah lebih sulit untuk ditangkis, dan dapat menyebabkan arus dengan baik dalam kabel tegangan tinggi di jaringan listrik nasional. Yang lebih parah, E3 menyebabkan munculnya DC (direct current) dalam sistem yang didesain untuk AC (alternating current). Jaringan listrik nasional adalah sistem yang lebih terbatas dan terukur ketimbang menghitung setiap komputer di suatu negara, sehingga kerusakan potensialnya lebih bisa dianalisis secara komprehensif. Singkatnya, arus DC yang ada dalam power line tidak merusak sistem kontrolnya, melainkan transformator dan switching equipment –bagian rumit, berat, dan mahal dari jaringan listrik itu sendiri. Kerusakan ini bisa perlu bertahun-tahun untuk diperbaiki. Bila sampai ada serangan menggunakan beberapa senjata nuklir yield tinggi yang ditarget untuk meledak di atas bagian-bagian penting jaringan listrik US…

…ada disini yang menggemari franchise Mad Max?

Ada dua sumber studi yang dipakai sebagai referensi untuk efek E1 dan E3 yang dikeluarkan oleh Oak Ridge Laboratories, dan ini adalah sumber yang cukup bagus karena adanya data empiris:

E1 http://www.futurescience.com/emp/ferc_Meta-R-320.pdf

E3 http://www.futurescience.com/emp/ferc_Meta-R-321.pdf

Jadi, kesimpulannya.

Mengukur efek dari ledakan EMP dengan benar sangatlah sulit, apalagi karena banyak hasil penelitian terkait yang dirahasiakan oleh pemerintah dengan alasan yang jelas. Tetapi yang jelas adalah, efek EMP E3 yang benar-benar merusak memerlukan senjata nuklir dengan yield yang tinggi. Bagi North Korea, ini adalah masalah waktu –sebelum berjalan, mereka memang harus merangkak, tetapi baru-baru ini pengembangan nuklir mereka bergerak ke arah bom hidrogen. Pada 3 September 2017, mereka berhasil mengujicoba senjata dengan yield yang diperkirakan sekitar 250kt, berarti progress yang mereka buat termasuk cepat. Tetap, untuk menghasilkan ledakan yang betul-betul merusak dalam skala nasional, mereka akan memerlukan setidaknya 1mt.

Sekarang, ballistic missile defense CONUS bersandar pada GBI (Ground Based Interceptor). Sistem ini mampu mencegat misil balistik pada tahap midcourse, ketika misil balistik mencapai titik puncak (apogee) mereka saat terbang, sehingga US mempunyai opsi untuk menembak jatuh misil balistik North Korea saat mereka masih berada di atas Samudra Pasifik.

Dengan adanya kemungkinan terburuk bahwa North Korea berhasil mencapai miniaturisasi untuk memuat hulu ledak nuklir dengan yield berarti ke misil balistik, US mempunyai urgensi untuk (1) menambah pertahanan CONUS terutama terkait BMD, atau (2) menghentikan program nuklir North Korea sebelum apa yang ditakutkan memang terjadi.

Be the first to comment

Tinggalkan Balasan