Terminologi dan karakterisitik senjata mikrowave

Militer telah lama mengeksploitasi spektrum frekuensi elektromagnetik, pertama kali dengan teknologi nirkabel pada akhir 1800-an, dan kemudian dengan penemuan radar pada tahun 1930-an. Teknologi-teknologi tersebut secara cepat menjalar dalam berbagai aplikasi dalam militer termasuk peringatan dini, pendeteksian, dan kontrol penembakan senjata jarak jauh. Saintis dan teknisi terus melanjutkan penyelidikan dan eksplorasi spektrum frekuensi untuk meningkatkan energi keluaran (power level) dan untuk menemukan aplikasi-aplikasi tambahan.

Dalam film-film fiksi telah lama diperlihatkan senjata-senjata semacam sinar atau gelombang terpancar, dalam istilah sainsnya dikenal sebagai directed energy weapon. Tetapi hal tersebut sekarang telah menjadi kenyataan dalam kehidupan sehari-hari seperti senter laser, pager, mesin faximili, scanner pada pintu-pintu keluar supermarket. Umumnya menggunakan laser atau spektrum sinar lain. Akan tetapi satu bidang yang agak dilupakan dan kurang mendapat perhatian adalah penggunaan senjata gelombang elektromagnetik berenergi tinggi (high power microwaves, disingkat HPM). HPM telah lama digunakan oleh para saintis dalam aktifitas riset seperti pada pemanasan plasma untuk reaktor listrik masa depan FUSI dan sumber radiasi pada akselerator-akselerator elektron, juga pada riset-riset high energy physics lainnya. Sumber-sumber mikrowave sudah tersedia mulai dari rentang frekuensi rendah sampai pada frekuensi yang sangat tinggi juga dengan keluaran dari mikrowatt sampai gigawatt. Sumber-sumber tersebut sudah tersedia baik dalam skala riset maupun dalam skala komersial dalam berbagai karakteristik, tergantung pada aplikasi apa penggunaannya. Capaian-capain pada riset mikrowave sudah menunjukkan bahwa rankaian dan komponen elektronik juga dapat diganggu oleh mikrowave dengan frekuensi dan energi tinggi.

Asumsi umum berlaku bahwa sistem senjata mikrowave mirip dengan sistem perang elektronik (electronic warfare). Hubungan keduanya adalah bahwa keduanya sama-sama menggunakan sepektrum frekuensi untuk menyerang peralatan elektronik musuh, akan tetapi senjata mikrowave berbeda dalam beberapa hal dengan perang elektronik yang dikenal saat ini.

Sistem perang elektronik dikenal saat ini terbatas pada jamming, dan akan mempengaruhi peralatan elektronik musuh hanya jika peralatan tersebut sedang beroperasi atau 'on'. Ketika peralatan elektronik dimatikan peralatan elektronik kembali menjadi normal. Perang elektronik juga membutuhkan pengetahuan atau informasi mendetail tentang sistem elektronik musuh misalnya kisaran frekuensinya, lebar pitanya, dan sistem filternya, karena fungsi jamming akan bekerja hanya pada sistem frekuensi dan modulasi. Sistem elektronik musuh juga harus dalam keadaan beroperasi agar proses jamming efektif. Ada banyak cara menangkal serangan elektronik tersebut. Pertahanan terhadap serangan elektronik dapat dilakukan dengan mendesain ulang sistem kontrol sinyal internalnya atau meningkatkan lebar pita frekuensinya. Sistem perang elektronik didesain untuk menyerang peralatan musuh pada suatu frekuensi tertentu, tetapi tak dapat menyerang semua frekuensi. Dengan memperlebar pita frekuensi maka serangan elektronik dapat diperlemah karena serangan hanya efektif pada frekuensi tertentu.

Tak seperti perang elektronik (electronic warfare), senjata mikrowave (senjata HPM) didesain untuk melindas kemampuan target (musuh) untuk menolak, menyebarkan atau bertahan terhadap energi yang datang. Dengan kata lain senjata mikrowave secara alamiah akan menghasilkan pengaruh yang sangat serius dan bahkan fatal pada target elektroniknya.

Ada empat karakteristik utama yang membedakan senjata mikrowave (microwave weapon) dari sistem perang elektronik (electronic warfare) yaitu

• senjata mikrowave tidak membutuhkan informasi atau pengetahuan secara mendetail terhadap peralatan elektronik musuh.
• senjata mirowave akan meninggalkan kerusakan permanen pada target melalui kerusakan dan kehancuran pada rangkaian, komponen, dan modul-modul elektronik,
• senjata mikrowave menyerang target meski peralatan elektroniknya sedang dimatikan ('off'),
• untuk menghindari atau bertahan terhadap serangan senjata mikrowave, musuh harus memperkuat seluruh sistemnya (hardening), bukan hanya pada komponen-komponen atau rangkain elektroniknya secara terpisah-pisah.

Demi kepentingan pertahanan negara, adalah sangat penting untuk mengetahui karakteristik yang membedakan high power microwaves (HPM) tersebut dengan sistem senjata lainnya, agar dapat dapat menggunakan karakteristik tersebut dalam mendesain sistem senjata dan pertahanan. Karena senjata HPM menawarkan metoda yang benar-benar baru dalam peperangan, maka kemampuan untuk mengidentifikasikan dan menjelaskan karakteristik khusus tersebut akan membantu lembaga pertahanan lebih akrab dengan teknologi ini dan juga aplikasi-aplikasinya pada abad 21. Sebagaimana sudah ditulis sebelumnya bahwa teknologi HPM sudah tersedia untuk digunakan secara mandiri atau dikombinasikan dengan sistem senjata konvensional, bahkan dapat dimuat pada pesawat-pesawat tempur, sipil, maupun pesawat tak berawak. Pada abad 21 ini, sistem pertahanan negara sudah harus menyesuaikan diri dengan munculnya teknologi senjata HPM yang tak hanya melumpuhkan sistem pertahanan yang berhubungan dengan peralatan militer tetapi semua sistem komunikasi, komputer, sensor, dan peralatan-peralatan lain yang menggunakan semikonduktor. Bisa dibayangkan kerugian yang diderita jika sistem komunikasi, transfer data, komputerisasi, pengarsipan secara elektronik, perbankan, dll tak beroperasi meski dalam jangka waktu tak terlalu lama, oleh serangan dengan gelombang elektromagnetik berenergi tinggi (HPM) hanya kurang dari satu kedipan mata.

Berikut ini beberapa terminologi dalam sistem senjata mikrowave.

Titik masuk (entry points). Ada beberapa jalan dan titik masuk dimana emisi mikrowave menembus peralatan elektronik. Jika emisi mikrowave melalui antena, kubah, atau sensor yang terbuka, maka jalan ini disebut "pintu depan" (front door). Jika emisi mikrowave menjalar melalui retakan, klem, ujung kabel, pipa logam, atau segel dari target, jalan ini disebut "pintu belakang" (back door).

Efek mikrowave (microwave effects). Emisi mikrowave menyerang target dari dalam ke luar berbeda dengan sumber konvensional seperti panas yang merambat dari luar ke dalam. Mikrowave tidak merusak target secara fisik. Mikrowave menembus peralatan elektronik dan merusak atau mengacaukan komponen-komponen, termasuk IC, kartu antarmuka, dan switch relay. Sistem senjata mikrowave mampu menghasilkan efek mendalam dalam perangkat elektronik target, bergantung pada jumlah energi yang terkopel dengan target. Energi terkopel ini artinya energi yang diterima dan diteruskan ke dalam perangkat elektronik melalui jalan (pathways) yang ada dalam target tersebut.

Daya hancur mikrowave. Komponen elektronik sangat sensitif terhadap emisi mikrowave khususnya IC, mikroelektronik, and komponen-komponen yang ditemukan dalam sistem-sistem elektronik moderen. Daya hancur pada perangkat elektronik bervariasi dari meniadakan (deny) atau jamming, menurunkan kemampuan sistem, merusak atau menghancurkan sistemnya. Kerapatan energy yang diterima target akan bervariasi antara mikrowatt centimeter kuadrat (10^-3 watt/cm,sup>2), bergantung pada jarak antara sistem senjata mikrowave dan target musuh. Efeknya bergantung pada jumlah tenaga yang dibangkitkan oleh senjata, jarak senjata-target, karakteristik emisi mikrowave (frekuensi, laju ledakan, lebar pulsa, dll), dan sensitifitas target.

Meniadakan (deny) didefinisikan sebagai kemampuan untuk mengeliminasi kemampuan musuh untuk beroperasi tanpa menimbulkan kerusakan pada sistem. Senjata mikrowave dapat menghasilkan ini dengan menimbulkan kegagalan fungsi antara relai dan rangkain processing dalam sistem target. Sebagai contoh gangguan pada radio ketika berada di bawah kabel bertegangan tinggi tidak meninggalkan gangguan permanen. Radio berfungsi kembali dengan baik ketika menjauh dari kabel tegangan tinggi tersebut. Jadi istilah 'deny' tidak permanen.

Menurunkan kemampuan (degrade) adalah menghilangkan kemampuan musuh untuk beroperasi dan menghasilkan kerusakan minimal pada perangkat-perangkat keras elektronik. Contoh dari kemampuan ini termasuk penutupan sinyal atau penyisipan, power cycling (sistem on/off secara bergantian dalam interval tertentu), dan menyebabkan sinyal menjadi tak jelas. Efek tersebut tak permanen sebab sistem tersebut dapat kembali normal dalam suatu rentang waktu tertentu bergantung pada senjatanya. Dalam banyak kasus, sistem dari target harus dimatikan dan dihidupkan kembali, dan mungkin membutuhkan sedikit perbaikan sebelum beroperasi normal kembali.

Merusak (damage) adalah menyebabkan kerusakan tingkat menengah pada fasilitas komunikasi musuh, sestem persenjataan, modul-modul hardware, dan dilakukan untuk melemahkan musuh untuk sementara waktu. Contoh-contohnya meliputi kerusakan komponen-komponen tertentu, kartu elektronik, atau mother board. Kerusakan ini bisa permanen tergantung pada kekuatan serangan dan kemampuan musuh mendiagnosa, mengganti, atau memperbaiki sistem-sistem yang diserang.

Menghancurkan (destroy) adalah kemampuan untuk menimbulkan kerusakan parah dan permanen pada fungsi-fungsi dan sistem musuh. Pada kasus ini, musuh diharuskan mengganti total keseluruhan sistem, fasilitas, dan hardware jika ingin kondisi sistem seperti semula.

Perbaikan (Target repair). Setiap target akan dipengaruhi oleh sistem senjata mikrowave jika berada dalam cakupan berbahaya dari daerah sapuan senjata mikrowave. Kemampuan mendiagnosa dan memperbaiki komponen-komponen atau rangkaian yang rusak atau hancur memerlukan teknisi dan enginer bidang elektronik yang berpengalaman. Boleh jadi proses pendeteksian kerusakan termasuk penyelidikan yang njlimet terhadap bagian-bagian yang rusak dan hancur membutuhkan waktu beberapa minggu, demi memperbaiki sistemnya. Sekali penyebannya telah didiagnosa dan ditententukan, secara teori bagian yang rusak dapat diperbaiki atau diganti jika ada suku cadang yang tersedia dan juga jika ada fasilitas perbaikan sistemnya. Kenyataannya bahwa karena mikrowave masuk ke dalam sistem melalui banyak titik masuk, nampaknya akan banyak sekali rangkaian-rangkaian dan komponen yang rusak. Pekerjaan teknisi menjadi lebih sulit sebab meski setelah seluruh sistem dievaluasi, perbaikan-perbaikan dan penggantian komponen atau rangkaian mungkin kemampuan sistem tidak kembali beroperasi secara sempurna seperti sebelumnya. Seluruh sistem harus diuji dan kerusakan terparah mungkin sangat sulit untuk didiagnosa.

Kerentanan dan Kelemahan. Secara alamiah senjata mikrowave tidak membedakan antara perangkat elektronik sendiri dan musuh. Untuk memproteksi kekuatan sendiri dari emisi mikrowave musuh, selanjutnya sistem-sistem sendiri harus diperkuat melawan frekuensi-frekuensi mikrowave. Amerika Serikat saat ini terdepan dalam pengembangan senjata mikrowave, dan ancaman dari senjata mikrowave musuh masih kecil, persoalan mendesak adalah potensi bunuh diri dari senjata mikrowave sendiri. Di saat teknik penangkal dan penguatan sedang dikembangkan untuk memproteksi kekuatan dan sistem sendiri atau sistem-sistem baru yang masih dalam pengembangan. Sistem sendiri saat ini akan memerlukan modifikasi-modifikasi untuk mencapai level proteksi yang diinginkan.