Во-первых, их заряд может нарушать работу электрических систем. Радиация обладает свойством ионизировать вещество. Частицы и излучение обладают такой энергией, что способны выбить электроны с поверхности металлов.

Тогда образуется поверхностный заряд, который порождает электрические поля и разряды электрического тока. Также радиация способна выбивать электроны из полупроводников, которые участвуют в работе компьютеров и бортовой электроники.

Инженеры стараются защитить спутники от негативного влияния заряженных частиц, покрывая их золотом, которое по совокупности свойств лучше других материалов подходит для этой цели, или нанося дополнительные слои защиты.

В случае с аппаратом «Фобос-Грунт» инженеры об этом забыли. Этот аппарат должен был полететь к Фобосу, спутнику Марса, и взять материал с его поверхности. Однако уже через два с половиной часа после того, как станция отделилась от ракеты-носителя, план полета был нарушен. Двигатели для вывода на орбиту к Марсу не включились, и «Фобос-Грунт» продолжал вращаться вокруг Земли. Выяснилось, что в электронно-вычислительной схеме использовалась микросхема для бортовых систем самолетов, которая, в отличие от подобных схем для космических аппаратов, не была защищена от радиации. В схеме от воздействия заряженных частиц возникли короткие замыкания. На случай разного вида сбоев в программном коде современных спутников есть команда перехода в безопасный режим. При признаках повышенного напряжения и коротких замыканий основной бортовой компьютер отключается и запускается вторая резервная система. Она берет управление на себя и ожидает радиокоманд с Земли. Так произошло и с «Фобосом-Грунтом». Руководители полета после перехода в безопасный режим ожидали восстановления связи с межпланетной станцией на следующий день, но этого не произошло. В резервном комплекте тоже были самолетные микросхемы, и, вероятно, он тоже вышел из строя по той же причине.

Даже если защита у спутников есть, ее может не хватить. Солнце имеет одиннадцатилетний цикл активности. В 1994 году как раз был пик этого цикла. Одна из вспышек на Солнце привела к появлению мощного потока заряженных частиц, направленного к Земле.

Канадский спутник Anik E1 как раз был на его пути и вышел из строя. В управляющей электронике возник электрический заряд. С помощью резервной системы аппарат удалось восстановить, однако пока проводились работы, вышел из строя еще один такой же спутник Anik E2, причем у него одновременно перестали работать и основная, и резервная системы ориентации. На этот раз починить аппарат сразу не удалось. Авария принесла большие убытки. В следующий пик солнечной активности проблемы испытали спутники Teslar 401, Equator-S, Polar и Galaxy-IV.

Парадоксальная ситуация произошла с гамма-обсерваторией «Интеграл». Она была создана для изучения высокоэнергетического излучения от разных объектов в Галактике и за ее пределами. Однако от него «Интеграл» и вышел из строя. Излучение привело к короткому замыканию. Оно вывело из строя систему ориентации. По инструкции аппарат ушел в безопасный режим. Космический телескоп начал лихорадочно крутиться, и его солнечные батареи не могли нацелиться на Солнце. Инженеры успели включить резервную систему до полной потери заряда аккумуляторов.

Еще одна проблема, которую вызывают заряженные космические частицы, связана с системой звездной или солнечной ориентации. Датчики космического аппарата представляют собой оптические приборы – своего рода фотокамеры. Их чувствительные элементы реагируют на свет, которой выбивает с поверхности электроны, и тем самым создается электрический ток для регистрации. Частицы радиации и в обычном объекте могут выбивать электроны, а в чувствительном приборе – тем более. Только у радиации энергии больше, чем у видимого света, поэтому тока выделяется так много, что прибор «слепнет» или думает, что Солнце находится с другой стороны.

В результате система ориентации сбивается, спутник отворачивает солнечные батареи от звезды, быстро разряжается и отключается. В режим ожидания аппарат не входит, так как не фиксирует сбоя. Без электроэнергии спутник выходит из строя, и восстановить его невозможно. Для решения этой проблемы на борту спутников размещают систему ориентации, основанную на других принципах. Чаще всего это специальные маховики, которые при вращении сохраняют свое положение в пространстве, – гироскопы.

В 2014 году гидрометеорологический спутник «Электро-Л» потерял ориентацию после того, как инженеры решили дать «отдохнуть» маховикам и временно их отключили. Некоторое время аппарат был направлен своей фотокамерой на Землю. За это отвечали солнечные датчики и двигатели. Сбой произошел как раз в то время, когда специалисты центра управления полетами раскручивали маховики командами с Земли.

С большой долей вероятности INSAT 2d вышел из строя в 1998 году тоже по причине радиации в космосе. На тот момент он был главным индийским спутником связи, при помощи которого на Земле передавались не только телевизионные сигналы, но и, например, информация о торговых операциях на бирже.

Солнечная радиация доставила много проблем космическим аппаратам. Да и людям тоже. В 1958 году в США зародился проект «Аргус». В его рамках за пределы плотных слоев атмосферы запускались ядерные заряды, которые взрывались на больших высотах. Идея данного эксперимента заключалась в использовании электромагнитной волны от детонации для блокирования связи на Земле. Известно, что ядерный взрыв имеет несколько поражающих факторов. Первый и самый опасный – это ударная волна. Взрыв порождает колебание воздуха, которое сметает все на своем пути. Но на высоте более 150 км над поверхностью Земли воздуха очень мало, и ударная волна не образуется. Второй поражающий фактор – температура. В космосе нечему нагреваться, так что и это не страшно. Следующий момент – электромагнитное излучение. Оно имеет такую силу, что связь на всех частотах прекращается и электроника выходит из строя. При взрыве на поверхности Земли до третьего фактора не доходит, так как все устройства, которым нужна связь и электричество, уже могут быть уничтожены. Военные в США полагали, что взрыв в космосе не приведет к разрушениям, но сможет отключить военную технику, например, ядерные боеголовки противника.

Для подтверждения теории ученые запустили за пределы плотных слоев атмосферы три боеголовки. Оказалось, что эффект есть, но достаточно слабый. Дальше в планах американских военных было запустить боеголовки помощнее. Дипломаты из Великобритании, США и СССР видели опасность в продолжении работы с радиоактивным оружием и несколько раз инициировали переговоры об ограничениях, но безуспешно. В Женеве в 1958 году состоялась конференция с участием восьми стран, где СССР и США представляли ученые, а не только правительственные чиновники. По результатам удалось найти согласие и был подписан временный договор об ограничении ядерных испытаний. Однако уже через три года в США разработки продолжились в проекте «Доминик». Самый мощный из взрывов получил имя Starfish Prime. В эксперименте использовалась боеголовка мощностью 1,44 мегатонны. Ее подорвали на высоте всего 400 км. Использование такого мощного снаряда привело к огромным проблемам. Хотя испытание проводилось над необитаемой зоной в Тихом океане, все равно до обычных людей последствия дошли. На Гавайях, на расстоянии 1500 км от эпицентра взрыва, из строя вышли три сотни уличных фонарей, телевизоры, радиоприемники и другая электроника. На орбите сразу отключились спутники TRAAC и Transit 4B. Еще один поражающий фактор ядерного взрыва – радиация. Для людей на Земле она не страшна, так как ее не пропустит атмосфера планеты. На орбите – другое дело. Во время взрыва Starfish Prime заряженные частицы вызвали сбои в семи космических аппаратах. Ariel 1 был первым спутником Великобритании, и он тоже попал под раздачу. В СССР специально для изучения последствий ядерных взрывов запускался спутник «Космос-5», и даже он вышел из строя.