Сегодня изучаются последствия американских и советских ядерных испытаний в космосе, проводившихся в 1950-х и 1960-х гг. Известно, что ядерный взрыв в атмосфере создает быстро расширяющееся облако раскаленного газа (плазмоид), которое посылает вовне ударную волну. В то же время оно испускает во всех направлениях чудовищное количество энергии в виде теплового излучения, высокоэнергичных рентгеновских и гамма-квантов, быстрых нейтронов и ионизированных остатков самой ядерной боеголовки. Вблизи Земли атмосфера поглощает излучение, из-за чего воздух нагревается до экстремально высокой температуры. Этого достаточно, чтобы «мягко посадить» ядерное облако на Землю. Молекулы воздуха ослабляют генерацию электро-магнитного импульса. Поэтому основные разрушения от ядерного взрыва, произведенного недалеко от поверхности, вызваны ударными волнами, стирающими все с лица Земли, ветрами неимоверной силы и поистине адской жарой.
Высотные ядерные взрывы (обычно более 40 км) сопровождаются совершенно другими эффектами. Поскольку они происходят практически в безвоздушном пространстве, облако плазмы расширяется гораздо быстрее и достигает большего размера, чем это было бы у поверхности, а излучение проникает гораздо дальше.
Денис Пападопулос объясняет, что возникающий при этом сильный электромагнитный импульс имеет сложную структуру. В первые несколько десятков наносекунд около 0,1% энергии, произведенной взрывом, высвечивается в виде гамма-излучения с энергией квантов от 1 до 3 МэВ (мегаэлектронвольт, единица измерения энергии). Мощный поток гамма-квантов ударяет в земную атмосферу, где они сталкиваются с молекулами воздуха и отрывают от них электроны (отскакивание электрона при столкновении с гамма-квантом физики называют эффектом Комптона). Так образуется лавина комптоновских электронов с энергиями порядка 1 МэВ, которые движутся по спиральным траекториям вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Создающиеся нестабильные электрические поля и токи генерируют на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли электромагнитное излучение в диапазоне радиочастот от 15 до 250 МГц.
По словам Дениса Пападопулоса, для мегатонной бомбы, взорванной на высоте 200 км, диаметр излучающей области будет примерно 600 км. Высотный ЭМИ может создать разность потенциалов, достаточную, чтобы разрушить любые чувствительные электрические цепи и приборы, находящиеся на земле в пределах прямой видимости. «Но на высокой орбите поле, создаваемое ЭМИ, не так сильно и в целом создает меньше помех», - добавляет он.
Ученые утверждают что, по крайней мере 70% энерговыделения атомной бомбы приходится на электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне, которое, как и сопутствующее ему гамма-излучение и нейтроны с высокой энергией, проникает сквозь все предметы, встречаемые на пути. Энергия излучения уменьшается с расстоянием, поэтому спутники, находящиеся далеко от места взрыва, страдают меньше, чем оказавшиеся поблизости.
«Мягкий рентген» - рентгеновские лучи с низкой энергией, которые также образуются при высотном ядерном взрыве, - не проникает внутрь космического аппарата, но нагревает его оболочку, что может вывести из строя электронную начинку спутника. К тому же мягкий рентген разрушает покрытие солнечных батарей, значительно ухудшая их способность вырабатывать энергию, а также портит оптические поверхности датчиков положения и телескопов. Рентгеновское излучение более высокой энергии, воздействуя на ности Земли и нижних слоев ионосферы, в результате чего эффективно распространяются вокруг земного шара. Несмотря на то что амплитуда электрического поля невелика (менее милливольта на метр), на больших расстояниях, например, на концах наземных или подводных линий электропередач, может возникнуть значительное напряжение, что вызовет многочисленные пробои в электрических цепях. Именно этот эффект вызвал аварии в электрических и телефонных сетях Гавайев после эксперимента «Морская звезда».
После проявления первых последствий взрыва на сцену выходит сам плазмоид. Это облако энергичных электронов и протонов ускоряется магнитным полем в магнитосфере Земли, в результате естественные радиационные пояса, окружающие планету, увеличатся в размерах. Кроме того, некоторые частицы «убегают» из этих областей и образуют искусственные радиационные пояса в промежутке между естественными. Этот эффект назван в честь Николаса Кристофилоса (Nicholas Chris to filos), предсказавшего его в середине 1950-х гг. В конце 1950-х гг. США произвели серию ядерных взрывов в космосе (проект «Аргус»), полностью подтвердивших гипотезу Христофилоса, считавшего, что искусственные радиационные пояса смогут блокировать радиосвязь или даже выводить из строя попадающие в них баллистические ракеты (см. рис.).