次声波与次声武器

次声波与次声武器20世纪70年代法国的报刊曾登载了一则耸人听闻的消息：有科学家发明了一种次声枪，发射后可以使十几公里外的人震得血肉模糊，立即死亡。

消息传出后，轰动了世界，许多人感到震惊与不安，也引起各国科学家的关注。

科学家们经过考察与研究，认为制造次声武器的可能性是存在的，但是由于特高次声枪的次声波不仅不容易产生，而且更不容易集束沿某一方向传播。

因此这则报道只是一种误传。

次声波究竟能否使人死亡，这虽然是一个难于验证的问题，但是人们可以通过对动物的实验间接地对它加以说明。

例如在对狗、猴子和狒狒等动物进行试验室发现，狗在172dB高次声强的作用下，呼吸显著困难，几乎出现窒息。

猴子和狒狒比狗的耐受性好些，但呼吸率也下降了30%。

在这样强的声级下，用栗鼠做实验时发现，栗鼠的耳膜会出现破洞，甚至造成内耳和中耳的损坏。

如果声强再增高，比如达到195dB以上时，用6-9Hz的次声波对动物进行实验，他们会立刻死亡。

这主要是由于次声波引起了动物的心脏的器官的共振，最后造成破裂所致。

由此可以看出, 虽然目前还不能制造出一种使高声强次声传播几公里的次声枪, 但是在能够产生次声波的压力仓次声压力仓内却可以产生很强的次声波, 使仓内试验的动物立即死亡。

那么次声是什么呢，次声武器又是怎么一回事呢？1、次声和次声武器次声波的频率在0.001-20Hz之间，一般人耳听不到，但大象、鸽子、海豚等动物都能感受到。

次声广泛的存在于生活环境中，例如雷电、火山爆发、台风、极光、太阳磁暴等自然现象可以产生次声；工业生产机械、交通运输工具的空气动力装置、飞机船舶、大型机动车辆、告高速汽车等也是次声的主要来源。

次声波频率低，波长长，传播过程中不易被介质吸收，具有很强的穿透力。

对次声波物理性质及其生物学问题的研究，最早是在1966年，由法国学者加夫洛（Gavreau）提出，1972年巴黎国际噪声专业会议正式确定了次声的定义，并就有关次声的研究问题展开了讨论。

此后，才在各个国家展开研究，历史比较短。

在军事领域，基于次声的物理特性及作用特点，可以利用人体内脏器官共振频率在次声频率范围内的研究特点来制造次声武器。

次声武器是各国重点研究的新概念武器之一，国外20世纪70年代初开始研究，其军事应用价值早已引起一些国家的重视，美国、法国、俄罗斯等争相研究次声的生物学效应，其目的之一在于研制次声武器。

据报道，美国已拥有一定性能的次声武器，并以秘密的小规模应用于索马里战争、波黑战争、海湾战争等。

另外，美国陆军坦克车辆研究、发展与工程中心阿姆斯特朗实验室和美国空军研究实验室联合研制一种采用高能驱动特质扬声器的次声武器，通过发射大功率声波来实现软杀伤。

美国圣迪戈美洲技术公司开发的类似产品能够发出140dB的噪声，使人瞬间头痛并失去反抗力。

国外研究的神经性次声武器和内脏器官性次声武器，均没有完整的牺牲次声传输特性数据作为依据，只是在感官上对次声的危害性进行定性的说明。

2、次声武器的分类次声武器按设计原理分，主要有气爆型和炸弹型2类。

目前研究的次声武器有次声弹和次声枪, 它们均由次声发射器、动力装置和控制系统组成。

研究工作的主要困难包括高声强次声发声器的设计、装置的小型化处理以及定向聚束传播等关键问题, 因此真正应用于战争的次声武器还不多见。

按效应分类, 主要有神经型和器官型2类。

神经型次声武器主要影响中枢神经系统功能, 使军事人员丧失战斗力, 神经型次声武器的频率为8-12Hz, 与人类大脑的 节律接近, 产生共振时能强烈刺激大脑, 使人神经错乱产生癫狂；内脏器官型次声武器的频率与人体内脏器官固有频率接近, 为4-8Hz, 使人脏器产生强烈共振, 破坏人的平衡感和方向感, 产生恶心、呕吐及强烈不适感, 失去战斗力, 损伤人体内脏器官, 甚至可引起死亡。

3、次声武器的作用机理生理学研究表明，人体各器官都有一个固定的振动频率，称为人体器官的固有频率,这些频率通常在3-17Hz之间,例如,腹部内脏的固有频率为4-8Hz,其中心脏的固有频率是50Hz,头部的固有频率为7-12Hz,均处于次声波范围之内。

当次声波作用于人体时,固有频率和次声波频率相近的器官就在次声波的作用下发生共振, 造成不可抗拒的损伤。

次声波武器就是利用频率与人体各主要器官的固有频率相当的高强次声波作用于人体, 使人体产生共振, 从而起到杀伤破坏作用。

20世纪90年代, 美军专门研制高功率微型次声发生器, 并进行了战场模拟试验。

1995年底,美国曾对波黑塞军阵地秘密进行次声波攻击, 据称几秒钟就使塞军士兵昏倒、呕吐、陷入混乱。

1998年, 美国开始研制一种作用距离可达到的200m的手持式次声手枪。

在波黑战争中美军就曾使用次声发生器发射次声波, 几秒钟后使对方大批人员丧失了战斗力。

次声波武器已被列为未来战争的重要武器之一。

次声对机体原发性作用原理是直接引起生物共振,由此引起生物物理学和生物化学变化, 最终产生一定的生物学效应。

较高声压级水平的次声暴露对生物体整体、组织器官、细胞、超微结构等均可造成损伤, 损伤的程度与次声作用参数有关。

3.1生物共振。

次声对机体的基本作用原理是生物共振，即次声的原发作用机制是引起器官、组织乃至分子水平的共振效应。

生物体可以被看作是一个机械振动系统, 其组织器官及构成部分的固有振动频率处在次声的频率范围内, 当作用于机体的一定声压级强度的次声频率接近或等于某一组织器官固有频率时,该组织器官便最大限度地吸收次声能量, 振动达到最大振幅,从而产生共振效应造成原发损伤。

次声以引发共振效应的方式既可作用于机体器官,又可作用于细胞结构,可直接作用到各种组织和细胞的原生质膜及线粒体膜,改变其膜结构和功能，影响一些酶与质膜的结合状态及酶的活性,进一步影响生物氧化过程和能量代谢。

3.2激活体内氧化系统。

次声作为环境应激源作用于机体,激活体内氧化系统,产生大量自由基,加速脂质过氧化反应,损伤生物膜,而采用自由基清除剂可以消除有害的自由基反应,从而减少生物膜的损伤,减轻机体受次声作用后的不良反应。

3.3机械能可转化为热能、生物化学能和生物电能。

一定强度的次声作用时,其机械能可转化为热能、生物化学能和生物电能, 直接作用于机体器官进而使组织细胞的分子结构发生改变,在次声引起的损伤过程中也有一定的作用。

4、次声对人体的影响及防护次声是频率低于可听声频率范围的声波,通常在声波的频段划分中,把振动体所发出的频率低于20Hz的声音称作次声，它的频率范围大致为1/10000-20Hz。

次声在生活中无处不在，例如高层建筑的振动就可以产生1-10Hz的次声，可使上层住楼人员感到头晕、恶心和心神不安。

伴随工业化的发展, 次声已成为环境中生产噪音、公共噪音的重要组成部分。

由于生产生活环境中吸音及隔音措施的应用, 环境噪声中可听声比重下降, 次声所占比重上升。

据研究, 各种振动机械设备, 如内燃机、涡轮机、压缩机、筑路机械、港口设备等在工作时, 以及各类车辆、船舶、航空器具在运动时, 均可产生次声, 其声压级水平可达到90-135dB。

各种军事活动中也广泛存在着次声, 如火箭发射、核弹爆炸、坦克运行等。

实验显示生产环境中产生的次声频率范围约在1-15Hz, 声压级范围约在80-125dB。

4.1次声对人体的影响。

近年来的研究表明, 一定强度的次声作用可引起生物体的损伤。

次声的生物学效应取决于次声作用的频率、声压级水平、次声作用时间等参数, 并与生物体本身的生物物理学、生物化学等特性有关。

根据初步调查研究的结果, 一定强度的次声波对人体的平衡系统会产生干扰, 使人的眼球出现震颤, 暂时影响人的心理。

据被测人讲, 在单频高强度（130dB以上）次声作用下, 他们往往有醉酒、昏晕和倾斜等感觉。

人的内脏和躯体的共振频率一般在几Hz范围。

所以在次声波场作用下, 人体的器官会产生共振, 轻者感觉到不舒适, 强者会使人体器官受到破坏, 例如大型火箭产生较强的次声波。

所以一方面要研究次声对人体的影响, 另一方面要降低火箭航天人员座舱中的低频和次声的声强, 以减轻对人的影响。

高强度的次声波对人有什么影响还没有专门进行试验。

但是为了调查人对载人空间系统在发射期间产生噪声的最大承受度, 在试验中模拟了火箭发射时产生的频段在1-100Hz范围的噪声。

人们观察到, 在150dB以上的声强作用下, 人的心脏的节律、听觉、视力的敏锐度, 语言易懂度和主观承受度都受到相当的影响。

因此认为在这个频段,150dB 声强是人主观所能承受和可靠工作的极限。

关于次声的安全阈值, 目前国际上尚无公认的统一标准。

1973年巴黎国际次声专业会议提出：2Hz次声的允许暴露界限是130dB,4Hz是128dB,16Hz是120dB。

Johnson 提出120dB是引起生物效应的临界阈水平, 但这只限于短时间暴露。

另有人认为,2-3min的次声作用, 人体可耐受的界限是150dB。

美国环保局认为, 低于130dB的次声不构成公害。

前苏联学者认为, 90dB基本是次声的生物效应阈水平, 并认为一次声长期作用是一种强烈的刺激因子, 可破坏机体的适应机能。

我国科学家的实验显示，8Hz、90dB的次声作用14d，可引起损伤反应。

因此，有必要开展有关次声防护方面的研究。

4.2 次声的防护1）物理防护。

目前的措施主要是屏蔽, 建议尽可能缩短次声暴露时间和配戴头盔及防护耳罩等用具,但通常的吸音、隔音材料难以对次声形成阻挡。

有报道提出用高强度声响, 如音乐, 来掩盖次声, 可能会使次声引起的某些症状有一定程度的缓解有人主张,次声的防护工作应与防噪音、防振动同时进行。

因此,研制新型的屏蔽材料是解决次声防护的重要任务之一。

2）医学防护。

有研究发现在给予复合抗氧化剂（ -生育酚、维生素C和,2，3-二疏基丙磺酸纳合剂条件下, 接受次声作用, 动物脑各部的血管反应轻微, 未见溢血和出血, 但神经元保护效果不显著。

有报告采用抗自由基药物, 活化体内抗氧化系统, 能降低脂质过氧化物浓度, 减轻次声对机体的不良作用。

可见使用抗氧化剂及自由基清除剂, 是次声防护比较有意义的途径之一。

另有报道应用代谢性谷胺酸受体拮抗剂,能有效减少次声作用后受损神经元的数量。

次声武器具有隐蔽性强, 传播速度快、传播距离远, 穿透力强, 不污染环境和破坏设施等特点, 军事科学家已把它列为未来战争中新概念武器的重要成员。

除作为进攻型武器外, 在反登陆、反空降等方面可以起相当的作用, 作为公安、武警、特种部队等用于反劫持、反骚乱、反监狱暴动及银行、商店、重要机关等的保护设施, 发展前景较好。

次声在生产生活以及在军事领域中广泛存在, 由于一定强度的次声对人体有较大的损伤, 且次声具有衰减小、传播远、穿透力强的特性, 因此, 开展对次声防护的研究是十分重要的。