Homenatge a Van Allen

Via Astroseti em vaig assabentar de la mort del Van Allen a l’edat de
91 anys. Bé, i què va fer Van Allen? Sí, home, l’assumpte dels
cinturons … no us sembla una llàstima saber tan poc sobre ell i les
circumstàncies de la seva vida tècnica i científica? Com ja sabreu, un
servidor és de l’opinió que el millor homenatge que es pot fer a un
científic és conèixer i divulgar la seva obra i conseqüències. Sigui
doncs, la nostra història d’avui, un homenatge.

[@more@]

James Alfred Van Allen va néixer el 1914 i es va graduar a la Universitat de Weslwyan, Iowa, en 1935. Durant el segon any dels seus estudis ja estava prenent mesures sobre les intensitats dels raigs còsmics. Des de 1951 va ser el cap del departament de física de l’esmentada Universitat i sempre va estar al dia de la física.

Durant la Segona Guerra Mundial va desenvolupar el dispositiu de proximitat. Era un invent que podia aplicar-se a un arma explosiva. Emetia radioones que eren reflectides pel blanc i quan arribaven a una certa distància del mateix, el rebot d’aquestes radioones era prou elevat com per ser detectades i produir una detonació de l’explosiu contingut en el projectil, per exemple.

Això volia dir que els trets directes no calien i l’eficàcia dels focs antiaeris es va multiplicar. Però en el que Van Allen va adquirir pràctica va ser a reduir al mínim la mida dels aparells electrònics, doncs era una de les grans metes d’aquests equips ja que havien d’anar en un espai molt reduït.

Aquestes miniaturizaciones es van fer encara més necessàries finalitzada la guerra. Recordeu la història de Goddard i les V2 alemanyes? Doncs bé, les reserves de V2 que no s’havien utilitzat durant la guerra van caure en mans de Van Allen que no va fer una altra cosa que treure la càrrega explosiva que portaven i posar equips destinats a mesurar la intensitat dels raigs còsmics. Els resultats obtinguts els emetien en forma d’ones de ràdio que podien ser rebudes des del terra. L’experiència a miniaturitzar els equips van ser essencials.

Un d’aquests V2 va arribar fins a 184 km d’altura: gairebé 5 vegades més que qualsevol globus. En 1949 van posar un petit coet sobre un altre V2. Quan aquest últim va arribar a la seva altura màxima, el coet es va desprendre i va sortir disparat sumant la seva velocitat a la qual ja portava. Va arribar una altura de 385 km. Finalment, van començar a arribar a altures en les quals l’atmosfera ja era gairebé imperceptible.

Aquests coets van donar l’oportunitat de mesurar l’espectre solar, sobretot en la gamma d’ones curtes: ultraviolada i més enllà. La primera experiència es va fer en 1946 i les V2 van començar a fer mesuraments dels raigs X. Es van detectar raigs X fins i tot en la corona solar, el que va confirmar que les temperatures eren de l’ordre del milió de graus, cosa que el físic suec Bengt Edlen (1906-93) havia dit ja 6 anys abans.

Encara que les V2 feien un gran servei, al voltant de 1950 Van Allen va començar a treballar amb uns aparells que eren una combinació de globus i coets nomenats "rockoons", de rocket i balloon que volen dir coet i globus respectivament. La idea era la següent: posàvem el coet lligat al globus, pujàvem l’esmentat globus fins a l’estratosfera i des d’allà posàvem en marxa el coet amb un senyal enviada des del terra. Com la resistència de l’aire en aquest lloc era mínima, el coet podia arribar a alçades que d’una altra manera haguessin calgut artefactes de molt major mida llançats de manera convencional.

Dos rockoons llançats en 1953 des de Terranova van detectar nivells de radiació sorprenentment alts en alçades superiors als 48 km.

Van Allen va començar a parlar amb els seus col·legues que els coets que arribaven allà dalt estaven molt poc temps. Calia llançar un coet que pogués sortir a l’espai i quedar-se en ell. Si aconseguíem accelerar un coet en paral·lel a terra de la Terra i assolir uns 8 km/s es posaria en òrbita i així tindríem un satèl·lit construït per l’home o "satèl·lit artificial".

En 1955 Eisenhower va anunciar oficialment que al cap de dos anys es llançaria un satèl·lit artificial d’aquest tipus. L’esmentat projecte se n’anava a fer en conjunt amb l’Any Geofísic Internacional (AGI) que duraria 18 mesos durant un dels períodes d’activitat de taques solars. Era un programa d’investigació concebut a escala internacional. No només anava a explorar-se el globus terrestre, sinó l’espai exterior. Va ser tot un èxit. Va prendre part fins i tot la Unió Soviètica i va anunciar que també volia posar satèl·lits en òrbita.

Va ser un cop molt fort per als EUA que pensaven que la Unió Soviètica estava subdesenvolupada en aquest aspecte quan van complir la seva paraula llançant el Sputnik I (sputnik és satèl·lit en rus) el 4 de març de 1957. Un mes més tard van llançar el Sputnik II que portava un gossa viva dins que es van trobar pels carrers de Moscou: la famosa Laika. Va ser la primera vegada que l’home va posar un ésser viu en òrbita. Mitjançant telemetria es van seguir els batecs del seu cor. Pobre Laika: quan es van acabar les bateries, després de 100 hores, un mecanisme preparat per a aquest fi va posar una dosi de verí en el seu menjar (d’una altra manera hagués mort rostida en desintegrar-se la nau en la seva reentrada en l’atmosfera).

Quan van arribar aquestes notícies als EUA, Van Allen estava en un vaixell en el sud del Pacífic camí de l’Antàrtida. Va tornar immediatament als EUA per unir els seus esforços en el programa Vanguard dissenyat per a la producció de satèl·lits americans. El primer satèl·lit americà, l’Explorer I, va ser llançat el 31 de gener de 1958 gràcies, entre d ‘altres, a Wernher Von Braun. La seva càrrega era molt menor que la dels Sputnik, però estava construït amb les tècniques de miniaturització de Van Allen, qui va aconseguir omplir-lo amb una pila de complexíssima instrumentació.

I quins aparells podria portar? Doncs els necessaris per mesurar, una altra vegada, la intensitat dels raigs còsmics. Tenia una òrbita molt el·líptica que anava des dels 350 km per sobre de la superfície terrestre fins als 1860 km. Fins a una alçada d’uns 800 km els comptadors van registrar el nombre de partícules previst, però en arribar allà van detectar un nivell sorprenentment alt i més tard van deixar de funcionar. El mateix va succeir amb els comptadors a bord de l’Explorer III i del Sputnik III, llançats tots dos el mes de març del 1958. A primera vista, es podria pensar que els comptadors dels coets s’havien espatllat o que les partícules havien disminuït a zero, però Van Allen va sospitar tot al contrari: eren tantes les partícules que arribaven als comptadors que no havien pogut soportar-lo.

El 26 de juliol de 1958 es va llançar l’Explorer IV construït pel grup de Van Allen. Portava un comptador amb una capa de plom de manera que només pogués detectar una fracció de les partícules (igual que si portéssim ulleres fosques per protegir-nos de la llum massa brillant). Els resultats van ser concloents: a l’espai exterior existia una quantitat de radiació d’alta energia molt més gran de la qual qualsevol hagués somiat.

Les regions de radiació d’alta energia circumdaven la Terra a les proximitats de l’Equador, corbant-se en les regions polars que, a la vegada, no posseeixen gran quantitat de les esmentades radiacions. Aquestes zones de radiació d’alta energia reben el famós nom de cinturons de Van Allen.

A partir de la forma de la magnetosfera, semblava probable que les partícules que la integraven fossin atrapades al camp magnètic terrestre, girant en espiral al voltant d’aquestes línies de força magnètica de pol a pol. Aquest fenomen es va comprovar l’agost de 1958 mitjançant un projecte secret anomenat en clau Argus.

En l’esmentat projecte i gràcies a una idea de Nicholas Christofilos (1916-1972) es va fer explotar en diferents dies tres bombes atòmiques a 160, 294 i 750 km d’altura sobre una regió deserta de l’oceà. El públic només es va assabentar a l’any següent, quan es van publicar molts estudis científics relacionats.

Les esmentades bombes van produir molts electrons d’alta energia. Alguns d’ells van ser guiats cap a dalt al llarg de les línies magnètiques, seguint aquestes línies a través de l’equador i van caure de nou a prop de les illes Açores, on va ser vista una notable aurora artificial en una regió on mai abans s’havien vist aurores. Altres electrons es van reflectir sobre l’atmosfera i van quedar atrapats, creant cinturons de radiació artificials que van decaure de mica en mica en el transcurs de setmanes. Els nous cinturons van ser estudiats pel mateix Explorer IV.

Una d’aquestes bombes atòmiques va posar de manifest l’hora temut (per als militars) pols electromagnètic. L’1 d’agost de 1958 era llançada una bomba W-39 de 3,8 megatons a 77 quilòmetres d’altura, sobre l’illa de Johnston en el Pacífic. Era la prova TEAK. L’avió d’observació militar va rebre llavors aquest pols electromagnètic, veient-se obligat a aterrar a Hawaii "a cegues" amb tot el seu sistema electrònic destrossat. Els sistemes de comunicació per ràdio van ser impossibles durant unes 24 hores, fins a tal punt que ni els propis militars sabien si els seus companys a l’illa estaven vius. Una vegada passat l’efecte de TEAK el primer missatge que van rebre a l’illa va ser: "¿Estan vostès encara aquí?" (via armagedón).

A banda dels Explorer, Van Allen va estar també involucrat en les naus espacials Mariner i Pioneer. Això s’entén molt millor si ens adonem que durant la seva carrera va ser l’investigador cap de les missions portades a terme per ni més ni menys que 24 satèl·lits diferents. Per si no n’hi hagués prou, també va descobrir una nova lluna en Saturn en 1979, així com cinturons de radiació al voltant del mateix planeta.

Es va retirar en 1985 de la Universitat d’Iowa on va exercir com a professor d’Astronomia.

En 1990 va ser llançat el Combined Release and Radiation Effects Satellite (CRRES) que va descobrir un tercer cinturó de Van Allen entre els dos coneguts. En 1998 també va detectar un altre cinturó produït per l’activitat solar del moment, que en parar, va fer desaparèixer el cinturó poc a poc.

En paraules de l’administrador de la NASA, Michael Griffin:

"James Van Allen va ser un dels més grans i millors científics espacials americans del nostre temps i pocs investigadors han arribat a tenir tanta experiència en tantes disciplines científiques" i "l’exploració de l’espai per part de la NASA estan tan avançada gràcies al gran treball de base del doctor Van Allen".

Una pèrdua irreparable, sens dubte. Descansi en pau.

Actualització: em diu el Santiago a un comentari que la Laika no
va morir com he explicat, sinò d’estrés i exposició a temperatures
extremes. Teniu més informació aquí.
Crec que va ser Sant Agustí qui va dir que "quan l’home es comporta
como un animal es pitjor que el animal". No va dir però que rara
es l’ocasió en que no se comporta como tal.

Font:
http://historias-de-la-ciencia.bloc.cat/post/1052/91074

Quant a omalaled

Me llamo Fernando y soy un apasionado de la ciencia y admirador de los científicos y ténicos de todas las épocas. Espero disfrutéis sabiendo un poquito más de ellos.
Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.