Cet article décrit les effets de l’EMP et du CME et explique comment construire une cage de Faraday simple et peu coûteuse.
La plupart des lecteurs du SurvivalBlog sont conscients des dommages potentiels d’une éjection de masse coronale (CME) ou d’une impulsion électromagnétique (EMP) et de l’impact sur l’électronique de tous les jours. Avec un EMP, une impulsion électromagnétique est générée à haute altitude à partir d’une explosion nucléaire endommageant l’électronique sensible. Un CME endommage l’électronique de la même manière avec la libération d’une grande éruption solaire depuis le soleil, transportant des flux magnétiques et du plasma vers la terre. Ces flux magnétiques interfèrent avec les champs magnétiques terrestres et créent des surtensions dans les systèmes électriques et l’électronique. Au moment d’écrire ces lignes, il y a plusieurs activités de flare de classe C et M provoquant des pannes de radio amateur sur les bandes inférieures. Pour suivre la météo solaire active, visitez Spaceweather.com.
Un peu d’histoire
Des exemples de résultats EMP peuvent être étudiés à partir d’un essai nucléaire à haute altitude appelé « Starfish Prime » effectué en juillet 1962 par l’armée américaine. Une bombe nucléaire de 1,45 mégatonne a explosé à 250 milles au-dessus de l’océan Pacifique. A des milliers de kilomètres de là, à Hawaï, les services électriques ont été coupés, ainsi que les téléphones, les lampadaires. Plus d’une demi-douzaine de satellites, dont un satellite AT&T juste en orbite, ont été endommagés par le test.
Les éjections de masse coronale sont également connues pour causer des dommages à l’ère industrielle. Le plus célèbre et le plus fort enregistré dans l’histoire s’est produit au début de septembre 1859. L’astronome amateur anglais Richard Carrington a observé une éruption solaire sur le soleil ne comprenant ses impacts que plus tard. Environ 18 heures plus tard, le CME a touché la terre en brûlant des lignes télégraphiques et en brûlant des opérateurs. Une recherche sur le Web de « Carrington Event » donnera de nombreux articles et histoires expliquant ce qui s’est passé. Un événement similaire, bien que moins fort, s’est produit en 1921 dans le monde entier. Les tableaux de contrôle des chemins de fer ont pris feu, les lignes télégraphiques ont été mesurées à plus de 1 000 volts et la gare de Brewster NY a brûlé à la suite de cet événement.
Un événement similaire mais moins puissant s’est produit le 10 mars 1989. Deux jours plus tard, les forces magnétiques ont frappé la terre et causé la panne de tout le réseau électrique québécois. Les fournisseurs d’électricité de New York et des États de la Nouvelle-Angleterre ont également été touchés, créant plus de 200 problèmes de réseau électrique à travers les États-Unis. Le Québec est resté dans le noir pendant 9 heures pendant que les opérateurs du réseau se démenaient pour réparer et remettre l’équipement en ligne. Plusieurs satellites ont également été endommagés, la NASA signalant des problèmes avec la station spatiale.
Tant de choses ont été écrites sur ce sujet, y compris un rapport majeur réalisé par une commission de scientifiques sur l’impact d’un PEM sur les États-Unis. Si vous n’avez pas lu le rapport de la Commission EMP, je vous recommande fortement de le parcourir au moins (il fait 208 pages). Le document décrit en détail le résultat prévu d’un EMP en Amérique du Nord et l’impact sur les citoyens du jours et mois après.
En octobre 2011, un exercice de table sur la crise du réseau électrique appelé « Secure Grid ’11 » a été effectué dans lequel une longue liste d’agences gouvernementales, d’universités et de sociétés liées à l’énergie ont participé à une CME simulée. Une recherche sur le Web fournira plusieurs sources et rapports, mais l’exercice était de savoir comment préparer la grille pour un tel événement. Le rapport traite du problème des longues lignes de transmission à travers le pays agissant comme une antenne, ne faisant qu’amplifier les dommages causés par la tempête CME. Le rapport suggère, pour réduire les dommages, qu’une grande partie des systèmes de transmission soient déconnectés et isolés des transformateurs à très haute tension (EHV) – généralement 345 kilovolts et plus – pour les protéger des dommages. Un tel événement donnerait aux services publics un avertissement de 30 minutes à une heure pour se déconnecter et s’isoler. Le rapport poursuit en discutant de la réaction du public aux pannes soudaines sans avertissement suffisant de la surcharge du système cellulaire.
Le document poursuit en discutant de la disponibilité de l’eau et de l’assainissement en cas de panne prolongée. Les coûts estimés des dommages lors du rapport étaient de 1 à 2 billions de dollars et jusqu’à 40 millions sans électricité. La restauration de l’alimentation pourrait prendre jusqu’à 2 mois dans certaines régions (ce qui, à mon avis, serait plus long).
Le rapport discute également de la fédéralisation de la grille et éventuellement de l’invocation de la loi Stafford (utilisée pour la dernière fois au début de COVID) si un tel événement se produisait. La FEMA fournirait une assistance avec des générateurs aux hôpitaux, aux aéroports, etc. Je me souviens clairement de la façon dont la FEMA a géré la tempête Katrina et je me demande si des leçons ont été tirées ? Ma question est la suivante : comment allez-vous pomper et déplacer le diesel pour alimenter ces générateurs pendant des mois, même s’il y avait suffisamment d’unités de production portables à haute tension disponibles ?
Atténuer la menace
Avec une formation en génie électrique et travaillant pour un service public d’électricité, j’ai vu peu d’efforts pour protéger le réseau électrique américain contre un événement EMP, ce qui m’amène à deux questions :
1.) Que se passe-t-il si le courant est coupé suite à un tel événement ?
et,
2.) Comment protéger mes appareils électroniques ?
Je prévois de couvrir le premier numéro d’un futur article sur « la construction d’un générateur à l’épreuve des EMP » et de discuter de la manière de protéger l’électronique dans ce document. Je suis également opérateur radioamateur (amateur) et j’ai un équipement supplémentaire mis de côté pour la possibilité d’une telle catastrophe. Les opérateurs de jambon savent que les équipements à base de tubes (sans composants à semi-conducteurs) survivront à de tels événements car ils ne disposent pas de l’électronique sensible des conducteurs à petit chemin des dispositifs à semi-conducteurs. Je n’ai qu’une seule station de métro mais plusieurs radios et appareils électroniques à semi-conducteurs que je voulais protéger.
Il y a beaucoup de débats sur les dommages que notre électronique quotidienne subirait si un grand événement CME ou EMP se produisait dans ce pays. Les tests en laboratoire montrent qu’il suffit de déconnecter les appareils (débrancher) de l’alimentation de la maison. D’autres tests montrent que l’isolation de l’électronique dans une cage de Faraday a le plus de succès. Certains tests montrent la mise à la terre du conteneur, d’autres indiquent que le conteneur doit être isolé du sol. [JWR Adds: Most of the recent papers recommend grounding for lightning protection, but isolation from the ground for EMP/CME protrection.] Votre véhicule fonctionnera-t-il toujours ou devons-nous revenir à l’époque d’un allumage à points et condenseur ? Quoi qu’il en soit, mon plan est de protéger une grande partie de mon équipement de secours de rechange – comme les radios et les onduleurs/chargeurs solaires – dans une cage de Faraday.
Faraday : l’homme, la loi et la cage
La cage de Faraday a été développée par Micheal Faraday, un physicien du XIXe siècle qui a étudié le magnétisme et l’électricité (électromagnétique) et a créé la « loi de Faraday ». La loi de Faraday concerne le taux de variation du flux magnétique à travers une boucle (une bobine électrique) et la force ou l’amplitude induite dans la boucle. Nous ne plongerons pas dans les complexités de la loi de Faraday, mais elle peut être appliquée à l’impact qu’elle aurait sur notre système électrique en cas d’augmentation du flux magnétique terrestre à partir d’un événement CME. La cage ou le bouclier est une enceinte composée d’un matériau de protection pour empêcher les rayonnements électromagnétiques nocifs d’entrer de l’extérieur. Il s’agit généralement de mailles fines en laiton ou en cuivre, de boîtes en plomb, de sacs en feuille de métal et de toute une gamme de conteneurs pour stocker les appareils électroniques d’un tel événement. En bref, une enceinte Faraday est une boîte conductrice qui protégera son contenu des dommages créés par un CME ou un EMP. Bien sûr, l’équipement ne sera plus en sécurité une fois retiré de l’enceinte si une attaque EMP supplémentaire se produisait ultérieurement.
Après avoir recherché des boîtiers Faraday pour protéger mon équipement, je voulais le rendre quelque peu portable en cas de situation d’évacuation, j’ai commencé à réfléchir à un moyen de construire mon propre bouclier. J’ai six émetteurs-récepteurs de station amateur de rechange, huit ordinateurs de poche et divers syntoniseurs d’antenne, compteurs, contrôleurs de charge solaire, onduleurs et petits ordinateurs comme équipement de secours. Un jour, en marchant dans mon Tractor Supply local, j’ai repéré une poubelle en acier de fabrication américaine et j’ai réalisé que c’était le conteneur idéal pour stocker des appareils électroniques de rechange en tant que bouclier de Faraday. J’ai acheté deux poubelles Behrens de 20 gallons sans bosses ni imperfections visibles, en particulier près du bord et du couvercle. Le couvercle est potentiellement un mauvais point d’étanchéité ainsi que les poignées supérieures et latérales.
Ma technique de construction de canette de protection
Ma méthode de scellement électrique de la boîte en tant que bouclier de Faraday est la suivante :
Le matériel requis pour ce projet est une poubelle en acier (je préfère la marque Behrens de fabrication américaine) et un couvercle en acier, un rouleau de ruban adhésif, un rouleau de ruban adhésif HVAC en aluminium épais, un couteau Razor, des ciseaux, une règle, de l’alcool, des serviettes en papier, et un rouleau de treillis de cuivre pour le couvercle car ce n’est pas un espace hermétiquement fermé. J’ai utilisé un treillis en cuivre généralement utilisé comme treillis pour rongeurs, dans un rouleau de 4 « x40 » d’Amazon.
Les poignées potentiellement fuyantes sur le dessus et les côtés peuvent être facilement fixées avec un bon ruban d’étanchéité pour conduits en aluminium épais. Pas ruban adhésif en plastique, mais le ruban en aluminium qui est utilisé pour sceller et fabriquer des conduits en fibre. Il peut être trouvé dans la plupart des magasins à grande surface et est en aluminium de 5 à 6 mils d’épaisseur et possède un adhésif puissant utilisé dans les systèmes CVC.
Après avoir essuyé la zone avec de l’alcool à friction pour éliminer les huiles d’estampage, appliquez simplement un morceau surdimensionné de ce ruban sur les zones de la poignée en scellant tous les trous dans l’estampage. Ce sont des points de « fuite » potentiels dans le conteneur où des trous ont été estampés sur les poignées attachées.
Ensuite, alignez la boîte avec un matériau isolant tel que le panneau central en plastique que l’on trouve généralement dans les magasins d’artisanat et de loisirs. Selon la taille de votre boîte, j’ai utilisé deux feuilles de 3/8″x20″x 30″ pour le fond et les côtés. En utilisant le fond de la boîte, marquez le cercle et soustrayez peut-être 1/2 « et coupez jusqu’à ce qu’il soit bien ajusté au fond. Avant de commencer les côtés, essuyez l’intérieur et la lèvre supérieure de la boîte pour enlever les huiles, car c’est là que le ruban adhésif sera utilisé.
Pour les parois latérales, que le panneau de mousse et tracez légèrement des lignes à environ 1 pouce d’intervalle et roulez doucement le panneau en une forme incurvée. Faites environ 3-4 pièces jusqu’à ce que les parois latérales soient complètement recouvertes. Vous remarquerez qu’en raison de la conicité de la boîte, les extrémités des murs ne correspondent pas. J’ai simplement superposé les pièces, marqué le bord qui se chevauche et coupé cette pièce marquée afin qu’il n’y ait pas de coupe par chevauchement. La longueur de la mousse de la paroi latérale devrait laisser environ 4 pouces de la boîte métallique exposée. C’est là que le treillis de cuivre sera appliqué.
Une fois le panneau de mousse installé, l’intérieur de la boîte, le bouclier en cuivre (maille anti-rongeurs) doit être fixé au sommet du couvercle de la boîte. Essuyez l’intérieur du bord de la boîte avec de l’alcool à friction pour éliminer toute trace d’huile. À l’aide du ruban adhésif pour four, retirez environ 12 à 15 pouces de ruban adhésif, mais laissez le support collant en place. Coupez un morceau du treillis de cuivre d’environ 1 po plus long que le ruban. J’ai trouvé que l’application du cuivre sur le ruban en morceaux plus courts est beaucoup plus facile à gérer qu’un morceau de 36 pouces, en une seule fois.
Retirez quelques centimètres du ruban adhésif et appliquez le treillis de cuivre avec un pli sur le treillis. Cela rendra le joint en cuivre plus solide et une meilleure connexion qu’une seule couche. Commencez à appliquer la combinaison ruban/maille en vous déplaçant autour du rebord et en tirant simultanément sur le ruban adhésif.
L’enceinte Faraday terminée devrait ressembler à ce qui suit, avec le treillis de cuivre dépassant légèrement au-dessus du bord de la boîte pour entrer en contact électrique avec le couvercle pour une bonne connexion :
L’intérieur devrait ressembler à ceci :
Je place mes appareils électroniques dans des sacs antistatiques que j’avais récupérés lors d’achats d’appareils électroniques. Mais ceux-ci peuvent être achetés en ligne à partir de plusieurs sources. Ils sont faits d’un plastique mylar d’aspect métallique brillant semblable à celui illustré. Je crois qu’ils fournissent une couche de protection supplémentaire, s’ils sont fermés avec du ruban adhésif.
L’une de mes boîtes Faraday « Poor Man’s » terminée est maintenant remplie de radios et d’équipements amateurs de rechange (plusieurs ordinateurs de poche, trois stations de base, un mini-ordinateur, un analyseur d’antenne, Signal Link et Auto Tuner avec câbles). La boîte à café en acier Maxwell House illustrée contient une radio de poche à ondes courtes.
J’espère que cet article fournira des idées à ceux qui sont conscients des dangers rarement discutés d’un CME et d’un EMP et des moyens d’aider à protéger cet équipement de rechange.
