Le armi ad impulso elettromagnetico (Electromagnetic pulse (EMP) weapons) rappresentano una delle opportunità potenzialmente devastanti per attacchi asimmetrici nel prossimo futuro. Passando dalle sofisticate armi nucleari intercontinentali specificatamente progettate per generare effetti EMP, alle bombe elettromagnetiche relativamente grezze ed economiche, queste armi possono annientare ogni dispositivo elettronico in un’area bersaglio piccola come un’automobile, o grande come gli interi Stati Uniti.
Il paradosso è che la minaccia è direttamente proporzionale al progresso tecnologico di un paese: maggiore, infatti, e’ la componente elettronica della difesa di un paese, maggiori sono le probabilità di efficacia di un uso ostile di armi EMP. Per una prima comprensione del problema suggerisco la visione di un episodio tratto dal National Geographic Channel sul tema, “Electronic Armageddon”.
Visto nell’ottica degli Stati Uniti, secondo la Commissione EMP, la minaccia EMP deriva dalla capacità, da parte di stati o organizzazioni terroristiche, di lanciare missili, anche relativamente poco sofisticati, dotati di testate nucleari da far esplodere tra i 40 e i 400 chilometri di altitudine sopra la superficie terrestre. Maggiore l’altezza di esplosione, maggiore la vastità delle aree esposte.
Le conseguenze di un attacco EMP riguardano l’annientamento funzionale di ogni tipo di infrastruttura basata sull’elettronica (energia, reti di telecomunicazione, servizi sanitari di emergenza, sistemi di trasporto, sistema bancario-finanziario, logistica delle scorte alimentari e industria di trasformazione e distribuzione dei beni alimentari), lasciando tutta l’area colpita ad uno stato primitivo.
Tutte le attività governative sono analogamente esposte, in particolare gli apparati militari e di sicurezza nel loro impiego di satelliti commerciali per comunicazioni dirette e di backup, servizi di risposta alle emergenze e continuità delle operazioni durante le emergenze. I sistemi satellitari, sia civili che militari, sono a rischio di essere disabilitati dagli effetti collaterali delle radiazioni derivanti dall’impiego di EMP specialmente nelle orbite a bassa quota terrestre (Low-Earth Orbit, LEO).
L’Amministrazione Trump ha preso sul serio questa minaccia. L’impiego ostile di impulsi elettromagnetici è molto più concreto, infatti, di quanto si possa comunemente immaginare in considerazione dell’avanzato stadio di sviluppo da parte sia di superpotenze di pari livello (Russia e Cina), sia di paesi militarmente emergenti (Corea del Nord, Iran e Pakistan).
Il 26 marzo scorso, il Presidente Trump ha firmato un Ordine Esecutivo (“Executive Order on Coordinating National Resilience to Electromagnetic Pulses”) che stabilisce la prima politica governativa globale in materia di EMP al fine di ricercare e garantire resilienza e protezione contro l’uso ostile di armi elettromagnetiche, seguendo le indicazioni catastrofiche per l’economia e la difesa emerse da studi preliminari.
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Obiettivo dell’Ordine Esecutivo (OE, Sezione 1) è l’esigenza da parte del Governo federale di promuovere approcci sostenibili, efficienti ed economici per migliorare la resilienza della nazione agli effetti di un attacco tramite impulsi elettromagnetici. Al riguardo, l’OE fornisce (Sezione 2) le definizioni necessarie al contesto di EMP, quali:
- “Infrastrutture Critiche”: sistemi e beni, fisici o virtuali, talmente vitali per gli Stati Uniti che la loro incapacità o distruzione avrebbe un impatto debilitante sulla sicurezza fisica, economica, sanitaria, sull’ordine pubblico nazionale, o qualsiasi combinazione tra loro;
- “Impulso Elettromagnetico”: esplosione di energia elettromagnetica. Il danno creato da EMP puo’ riguardare sistemi tecnologici sia terrestri che spaziali. Vengono distinti:
- EMP ad alta quota (High-altitude EMP, HEMP), tipologia di origine umana corrispondente all’esplosione causata di un dispositivo nucleare a non meno di 40 chilometri sopra la superficie terrestre;
- Disturbi geomagnetici (GeoMagnetic Disturbance, GMD), tipologia di origine naturale determinata da una perturbazione temporanea del campo magnetico terrestre derivante da interazioni con le eruzioni solari;
- “Funzioni Critiche Nazionali”: funzioni governative e del settore privato talmente vitali per gli Stati Uniti che la loro distruzione, corruzione o disfunzione e’ suscettibile di causare effetti debilitanti sulla sicurezza fisica, economica, sanitaria, sull’ordine pubblico, o qualsiasi combinazione tra loro;
- “Funzioni Essenziali Nazionali”: responsabilità generali del governo federale di guidare e sostenere la nazione prima, durante e successivamente ad un’emergenza catastrofica causata da un EMP;
- “Preparazione” e “Prontezza Operativa”: azioni intraprese per pianificare, organizzare, attrezzare, addestrare, ed esercitare al fine di costruire e sostenere capacità necessarie per prevenire, proteggere, mitigare, reagire e recuperare dalle minacce di EMP imminenti e dai loro effetti una volta applicate;
- “Agenzia settoriale specifica” (Sector-Specific Agency, SSA): dipartimento federale o agenzia con il compito di fornire conoscenze istituzionali e competenze specialistiche, nonché di guidare, facilitare o sostenere programmi di sicurezza e resilienza ed attività connesse al settore delle infrastrutture critiche, allorquando in presenza di ambienti caratterizzati da rischio EMP. Negli Stati Uniti, le SSA sono generalmente identificate nella Direttiva di Politica Presidenziale n.21 del 12 febbraio 2013 (“Critical Infrastructure Security and Resilience”).
La policy (Sezione 3) dell’Amministrazione Trump e’ incentrata sulle politiche di prevenzione nei confronti di attacchi EMP mediante il coordinamento delle attivita’ ad ogni livello di governo (federale, statale, locale), incoraggiando le sinergie con il settore privato. Al Governo federale spettano i compiti di:
- monitorare e allertare circa l’imminente rischio di un attacco EMP;
- proteggere, e ripristinare le infrastrutture critiche danneggiate dagli effetti di un attacco EMP;
- attuare strategie di deterrenza, difesa e contenimento nei confronti della proliferazione nucleare finalizzata ad attacchi EMP.
Per raggiungere questi obiettivi, il Governo federale si impegna alla pianificazione dei rischi, ad attribuire priorità alla Ricerca e Sviluppo (pubblica e privata, fornendo incentivi all’innovazione mirata nel secondo caso) per la tutela delle infrastrutture critiche esposte al rischio di attacchi EMP e, in caso di ostilià’ palesi, a richiedere il parere della Comunità Intelligence (CI). Al fine di conseguire la predetta sinergia operativa, la CI promuove la condivisione delle informazioni, compresi quadri di situazione relativi a minacce e vulnerabilità, con i dipartimenti federali coinvolti nella prevenzione EMP, le agenzie, i proprietari e i gestori delle infrastrutture critiche ed altri soggetti coinvolti.
La rete di coordinamento delle azioni (Sezione 4) per la definizione delle priorità e per la gestione dei rischi connessi agli EMP e’ affidata all’Assistente del Presidente per gli Affari di Sicurezza Nazionale (Assistant to the President for National Security Affairs, APNSA), ruolo comunemente noto come Consigliere per la Sicurezza Nazionale, attualmente rivestito da John R. Bolton.
Lo svolgimento di dette funzioni viene realizzato impiegando il personale del Consiglio di Sicurezza Nazionale (National Security Council, NSC) e svolto in consultazione con il Direttore dell’Ufficio per la Politica Scientifica e Tecnologica (Office of Science and Technology Policy, OSTP). Per promuovere la R&S federale necessaria per prevenire gli effetti degli EMP, il direttore dell’OSTP coordina le agenzie coinvolte attraverso il Consiglio Nazionale per la Tecnologia e la Scienza (National Science and Technology Council, NSTC), esaminando e valutando annualmente le esigenze in materia di R&S delle agenzie che svolgono attività di preparazione agli EMP.
Come si puo’ notare, dunque, l’interazione nelle decisioni di Trump (e l’accentramento nelle responsabilita’ decisionali) tra EMP, politica spaziale e strategia per l’Intelligenza Artificiale e’ massima.
La definizione dei ruoli nella prevenzione nei confronti di attacchi EMP (Sezione 5) identificano il network istituzionale responsabile:
- Segretario di Stato (impegnato nel coordinamento diplomatico relativo al rafforzamento internazionale della:
- resilienza sistemica nei confronti di impieghi ostili degli EMP;
- deterrenza alla proliferazione nucleare, riducendo le probabilita’ di un attacco EMP e la disponibilita’ di dispositivi nucleari).
- Segretario alla Difesa (impegnato:
- nello sviluppo di indicatori di allarme relativi ad impieghi di EMP che possano danneggiare sistemi spaziali di interesse degli Stati Uniti, sistemi d’armamento, operazioni militari, o l’intero apparato di difesa degli Stati Uniti;
- nella R&S studiando gli effetti degli EMP sui sistemi e sulle infrastrutture del Dipartimento della Difesa, e sviluppando tecnologie di protezione).
- Segretario all’Interno (impegnato nel supporto alla R&S inerente la comprensione delle variazioni del campo magnetico terrestre associate all’impiego di EMP).
- Segretario al Commercio (impegnato nel monitorare EMP derivanti da fenomeni naturali, e lo sviluppo di standards per tecnologie EMP commerciali).
- Segretario all’Energia (impegnato in attività di R&S per caratterizzare le fonti di EMP e i loro collegamenti alla rete elettrica e ai suoi sottocomponenti, comprendere le modalità di potenziali guasti associati al settore energetico e coordinare le misure di preparazione e mitigazione con i partner del settore energetico).
- Segretario alla Sicurezza Interna (impegnato nella distribuzione delle informazioni sugli EMP e sulle minacce credibili ad amministrazioni federali, statali e locali, ai proprietari e gestori di infrastrutture critiche ed altre parti interessate; coordina l’individuazione delle funzioni critiche nazionali e la definizione delle priorità delle infrastrutture critiche associate che presentano i maggiori rischi per gli effetti degli EMP; garantisce alla popolazione le informazioni di emergenza necessarie durante e dopo gli EMP).
- Direttore dell’Intelligence Nazionale (impegnato nella valutazione delle capacita’ avversarie di condurre attacchi impiegando EMP).
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Come detto, un impulso elettromagnetico è un’esplosione di energia ad alta intensità causata dalla radiazione di particelle d’aria – generata da disturbi geomagnetici naturali (come le eruzioni solari) o dalla detonazione di un’arma nucleare in alta quota.
Le tre componenti, o onde, di un attacco EMP sono note come E1, E2 ed E3, e si differenziano per la loro lunghezza d’onda:
- Le onde E1 sono brevi esplosioni ad alta energia, operano in nanosecondi e disturbano i sistemi elettrici in generale, in particolare possono paralizzare sistemi elettrici a lungo raggio (che coprono regioni geografiche molto grandi), computer, sensori e sistemi di controllo industriale e di erogazione di pubblici servizi. Anche le reti in fibra ottica sono soggette a queste onde in quanto la potenza dell’amplificatore del ripetitore del cavo in fibra ottica terrestre è fornita dalla rete elettrica e quindi vulnerabile agli errori di rete e agli effetti EMP/E1. Un attacco nucleare implica onde E1.
- Le onde E2 operano in millisecondi e aumentano le correnti EMP sulle linee elettriche a lungo raggio, aggravando ulteriormente i danni gia’ causati da E1. Le onde E2 sono simili ai fulmini e colpiscono in particolare le linee elettriche e le strutture delle torri, le telecomunicazioni, l’elettronica, i sistemi di controllo e i trasformatori.
- Le onde E3 sono raffiche di energia che generano corrente nelle linee elettriche e nelle apparecchiature, danneggiando o distruggendo trasformatori, stazioni di generazione e altre attrezzature. Anche i cavi sottomarini sono vulnerabili agli effetti EMP/E3 poiché sono collegati a un conduttore di potenza metallico coassiale che percorre la lunghezza della linea. A causa del suo contenuto a bassa frequenza, l’E3 penetra in grandi profondità oceaniche, che sottopongono gli amplificatori sottomarini ad alto rischio di surriscaldamento. Le onde E3 possono durare minuti e sono simili agli effetti delle tempeste geomagnetiche solari. Il sistema di alimentazione principale della rete elettrica statunitense è particolarmente vulnerabile a quest’onda. Una volta compromesso, si causerebbero interruzioni diffuse o a cascata e danni irreparabili alle componenti chiave, come i trasformatori e le sottostazioni.
E1 ed E3 sono le due tipologie di EMP che possono avere massimo impatto distruttivo sulla stabilita’ ed il corretto funzionamento di un’infrastruttura. Queste forme d’onda sono associate ad armi EMP localizzate a energia diretta che causano danni simili a quelli di un attacco fisico. La difesa richiede misure di protezione fisica, come il controllo degli accessi e la ridondanza nei sistemi. Ma un attacco EMP ad energia diretta, nucleare o coordinato, annienterebbe ampie aree della rete (se non la totalita’).
Sebbene tutte le utility elettriche siano soggette negli Stati Uniti a standard di affidabilità obbligatori, nessuno standard si applica specificamente all’EMP. Nel Luglio 2016, il Dipartimento dell’Energia e l’Electric Power Research Institute hanno sviluppato una strategia di resilienza EMP insieme all’industria, pubblicando la Joint Electromagnetic Pulse Resilience Strategy, che contiene elementi di azione per la sicurezza dei singoli impianti e l’intera griglia di elettricita’. Sono state prese in considerazione diverse strategie di mitigazione, tra cui identificazione dell’infrastruttura prioritaria, schermatura EMP, riserva di scorte, isolamento, riavviamento dei sistemi di generazione in mancanza di carichi esterni. Fino al 2018, il Dipartimento della Sicurezza Interna non ha incluso un attacco EMP ad alta quota tra i suoi 15 scenari di pianificazione per la prontezza operativa. Nell’Ottobre 2018, ha sanato la mancanza e ha pubblicato la sua “Strategy for Protecting and Preparing the Homeland against Threats of Electromagnetic Pulse and Geomagnetic Disturbances“.
La Sezione 2 dell’Ordine Esecutivo nel definire gli impulsi elettromagnetici, ha distinto tra EMP ad alta quota (High-altitude EMP, H-EMP) e Disturbi geomagnetici (GeoMagnetic Disturbance, GMD).
Una bomba nucleare fatta esplodere ad un’altitudine di appena 25 miglia sul livello del mare costituisce un EMP ad alta quota (H-EMP) ed ha conseguenze di vasta portata, potenzialmente pari agli interi Stati Uniti. Una appropriata detonazione HEMP potrebbe danneggiare in modo permanente o temporaneo i satelliti in un’orbita terrestre bassa Terra (Low-Earth Orbit, LEO), negando l’accesso umano a quella regione dello spazio a causa dei detriti dalla detonazione che renderebbero l’orbita inutilizzabile per un lungo periodo. Potrebbe anche causare una prematura scomparsa dei satelliti in un’orbita media (Medium-Earth Orbit, MEO) ed in un’orbita geostazionaria (Geosynchronous-Earth Orbit, GEO).
Per generare effetti EMP piu’ localizzati vengono impiegate armi a radiofrequenza. I componenti necessari per costruire questi dispositivi sono liberamente disponibili in commercio, più facilmente trasportabili rispetto alle armi nucleari (possono essere installate nel letto di un camion o persino in una valigia), e richiedono molta meno sofisticazione e molte meno risorse delle armi nucleari. Per causare danni più localizzati vengono fatti detonare vicino al bersaglio. Il danno determinato varia in base alle dimensioni e al design. Per aumentare il danno al bersaglio vengono utilizzati più dispositivi in posizioni diverse.
Tutte le infrastrutture critiche definite nell’Ordine Esecutivo (sistemi elettronici, comunicazioni e componenti dei trasformatori di rete, sottostazioni, linee di trasmissione, stazioni di generazione) sono vulnerabili ad attacchi EMP. Il ripristino di una situazione normale rappresenta, dunque, una fase sicuramente più importante di una improbabile (ma possibile) prevenzione.
Il Pentagono testa le proprie attrezzature nella valutazione di resistenza e resilienza ad attacchi EMP. A un certo livello, non vi e’ una differenza significativa negli standard di protezione per le attrezzature militari e le infrastrutture critiche poiche’ la difesa militare dipende, in ultima analisi, dalle infrastrutture critiche civili. La grande vulnerabilita’ e’ nel fatto che tali test sono estremamente limitati nel settore civile, con gli standard per le protezioni delle infrastrutture critiche che tendono ad essere sensibilmente inferiori.
Negli Stati Uniti, una delle principali preoccupazioni a livello nazionale è proprio che un numero significativo di microreti locali di energia elettrica vengono installate senza protezione EMP. Tali tipologie di microreti vengono installate in siti infrastrutturali altamente critici che non possono tollerare interruzioni della rete elettrica anche solo a breve termine, esponendo in tal modo servizi essenziali ad attacchi EMP, dannneggiando la capacità di recupero della rete esistente.
Nel febbraio 2018, il Government Accountability Office (GAO) statunitense, nel suo rapporto sulla protezione delle infrastrutture sensibili ha rilevato come le strategie di prevenzione degli EMP da parte delle aziende erogatrici di servizi di pubblica utilità (utilities) si siano concentrate sui rischi derivanti dal disturbo geomagnetico (GMD) causato dalle tempeste solari, senza contemplare le minacce H-EMP.
Con l’introduzione dell’Ordine Presidenziale Esecutivo, elaborato in linea con gli sforzi dell’Amministrazione presidenziale per proteggere le infrastrutture sensibili, inclusa la National Cyber Strategy, Trump ha richiamato l’attenzione di tutta la nazione sulla potenziale vulnerabilità di tutte le infrastrutture critiche ad attacchi EMP. La sfida e’ nell’approccio coordinato pubblico-privato per la protezione di sistemi, reti e risorse chiave maggiormente a rischio da un EMP e per la tutela degli Stati Uniti.
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Fabio Vanorio è un dirigente in aspettativa del Ministero degli Affari Esteri e della Cooperazione Internazionale. Attualmente vive a New York. Si occupa di economia della sicurezza nazionale, mercati finanziari, ed economia internazionale (con particolare attenzione al climate change, ed ai rapporti tra Intelligenza Artificiale e crescita economica). Scrive anche per l’Istituto Italiano di Studi Strategici “Niccolo’ Machiavelli” e per l’Hungarian Defense Review.
DISCLAIMER: Tutte le opinioni espresse sono integralmente dell’autore e non riflettono alcuna posizione ufficiale riconducibile né al Governo italiano, né al Ministero degli Affari Esteri e per la Cooperazione Internazionale.
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