lunes, 13 de julio de 2015

JAMES ALFRED VAN ALLEN





         Van Allen se graduó en la Universidad de Wesleyan, en Iowa (en su ciudad natal), en 1935. Durante el segundo curso de sus estudios allí, estaba ya realizando medidas sobre la intensidad de los rayos cósmicos. Después de su graduación estudió en la Universidad Estatal de Iowa, donde obtuvo su doctorado en 1939. Desde 1951 fue el jefe del departamento de física de dicha Universidad.
         Durante la Segunda Guerra Mundial, Van Allen desarrolló el dispositivo de proximidad. Esto era un invento que se podía aplicar a un arma explosiva, por ejemplo a la cubierta externa de un proyectil antiaéreo. Emite ondas que son reflejadas por el blanco. Cuando se acerca hacia el blanco, a una cierta distancia las ondas reflejadas son lo suficientemente intensas para iniciar la detonación del explosivo contenido en el proyectil. En efecto, esto significaba que los impactos directos no eran del todo necesarios y la eficacia de los fuegos antiaéreos se multiplicó. Incluso más importante que su utilidad en época de guerra, fue la práctica que adquirió Van Allen en reducir al mínimo tamaño los aparatos electrónicos, puesto que una de las grandes metas en estos equipos electrónicos era que debían incluirse en un espacio muy pequeño para que el dispositivo fuera eficiente.
         Las miniaturizaciones se necesitaron incluso más intensamente después de la guerra, puesto que en Alemania al principio de los años cuarenta se habían hecho avances cruciales en la industria del armamento. Los cohetes que habían fascinado a Goddard durante las décadas que precedieron a la Primera Guerra Mundial fascinaron también a otros muchos. Se desarrolló en Alemania el grupo de hombres expertos en cohetes que más éxito tuvo, y entre ellos un importante miembro era Wernher von Braun. Durante la guerra, la Segunda, este hombre desarrolló los cohetes V-2 para los ejércitos de Hitler.
         Después de la guerra, las reservas de V-2 que no se habían utilizado cayeron en manos de los americanos y bajo la dirección de Van Allen se usaron para la investigación. Sustituyeron su carga mortífera por instrumentos destinados a mediciones en la alta atmósfera entre ellos unos destinados a examinar la intensidad de los rayos cósmicos, y los resultados se teleenviaban (es decir, transformados en cambios apropiados y codificados de las señales de radio) a la Tierra desde cientos de kilómetros de distancia e incluso más, que era la altura que alcanzaban los V-2. Aquí la experiencia de miniaturización de Van Allen sirvió de mucho, puesto que era necesario incluir la mayor cantidad posible de aparatos de medida en un espacio tan limitado como la carga útil del cohete y que pudiera elevarse a las regiones más alejadas de la atmósfera.
         Los V-2 consiguieron unos resultados sorprendentemente buenos (no se era del todo consciente del nivel que habían alcanzado los alemanes), pero fueron solo los primeros misiles, que pronto se vieron sustituidos por el modelo T. Los Estados Unidos empezaron a diseñar y construir misiles mejores y más nuevos, que se incluyeron en los programas de investigación de los fenómenos de la alta atmósfera. Al principio de los años cincuenta Van Allen empezó a utilizar unos aparatos que eran combinaciones de globos y cohetes (rockoons). Se elevaba un cohete mediante un globo hasta la estratosfera y desde allí era disparado obedeciendo una señal enviada desde Tierra. Como la mayor parte de la atmósfera quedaba detrás de él, la resistencia del aire se eliminaba y por tanto un pequeño cohete podía alcanzar alturas que solo se podrían alcanzar, si se lanzara directamente desde Tierra, con cohetes muy grandes y pesados.
         Mientras tanto, Van Allen y sus amigos empezaron a hablar de algo nuevo. Una carga lanzada al espacio por medio de un cohete podría llegar a adquirir la velocidad suficiente y la dirección adecuada de vuelo para que pudiera situarse en una órbita alrededor de la Tierra, donde pudiera permanecer durante periodos extensos de tiempo. Sería, en efecto, un satélite artificial, construido y puesto en órbita por el hombre. Lentamente, los oficiales del gobierno, empezaron a estar de acuerdo en la importancia científica, (estratégica y política), de una empresa de este tipo. En 1955 el Presidente Dwight D. Eisenhower anunció oficialmente que en el espacio de dos años se lanzaría un satélite artificial de aquel tipo.
         Este proyecto estaría en conjunción con el Año Geofísico Internacional, AGI, que duraría desde el 1 de julio de 1957 al 31 de diciembre de 1958, durante uno de los periodos de alta actividad de las manchas solares, que gracias a Schwabe empezó a ocupar el interés y preocupación de los científicos desde un siglo antes. Esto sería un programa de investigación concebido a escala internacional, un verdadero esfuerzo global en el cual iban a explorarse no solo el propio globo terrestre (incluyendo sus glaciares, sus regiones polares y su atmósfera), sino también el espacio exterior vecino.
         Todo ello resultó ser un asunto con enorme éxito, en cierto aspecto incluso demasiado, teniendo en cuenta la tranquilidad de la mente de los americanos. La Unión Soviética tomó parte de manera importante en el AGI y anunció que también pondría satélites en órbita. El gobierno americano, el público e incluso los científicos prestaron, sin embargo, poca atención a esto. Poco se sabía de los esfuerzos científicos de los soviéticos y específicamente sobre la investigación relacionada con los cohetes, creyéndose en una especie de subdesarrollo científico soviético en muchas áreas. Por lo tanto, el anuncio supuso un choque dentro de todos los estratos de la sociedad americana, acrecentado y desbordado cuando los soviéticos cumplieron su palabra y se envió el primer satélite artificial, Sputnik I (Sputnik es la palabra rusa para decir satélite), el 4 de octubre de 1957. Los soviéticos lo habían programado para la fecha del centenario del nacimiento de Tsiolkovsky y solo se retrasaron en un mes. Lanzaron el Sputnik II, el segundo satélite artificial que llevaba un perro, un mes después.
         A pesar de que los Estados Unidos vivieron un periodo poco edificante de pánico, el hecho resultó ser beneficioso. Es dudoso, que sin este espoleo por parte de los soviéticos, que el público o el Congreso hubieran querido apoyar los gastos relacionados con la exploración del espacio, ante este adelanto se incluyo la exploración espacial como una parte más de la innoble “Guerra Fría” con la Unión Soviética.
         Cuando llegaron las noticias del satélite soviético, Van Allen estaba en un barco en el sur del Pacífico camino de la Antártida. Se volvió inmediatamente a los Estados Unidos para participar en los esfuerzos americanos de activar la producción de sus propios satélites. El programa Vanguard americano, destinado a enviar satélites, anunciado por Eisenhower, resultó ser un fracaso muy caro en su mayor parte (aunque con ciertos éxitos). Sin embargo, el ejercito, utilizando a Von Braun (que acabó en los Estados Unidos tras la finalización de la Guerra), envió finalmente el Explorer I, primer satélite americano, el 31 de enero de 1958. Su carga era mucho menor que la de los Sputniks, pero estaba construido según la técnica de miniaturización de Van Allen, que consiguió llenarlo con una cantidad sorprendente de complicadísima instrumentación.
         La Era del Espacio, abierta con el Sputnik I, traería la promesa de avances tecnológicos de magnitudes sorprendentes como en los satélites destinados a las comunicaciones de Pierce. También traerían nuevas informaciones sobre la propia Tierra, como demostraría O`Keefe. También parecía existir la promesa de que se perfeccionarían los métodos de predicción del tiempo mediante las observaciones y posterior análisis de la capa nubosa y de los movimientos atmosféricos totales en todo el planeta, vistos desde el espacio. Incluso se empezó a conseguir información de otros mundos, como el mapa de la otra cara de la Luna obtenido en octubre de 1959 por los soviéticos y en diciembre de 1962 los americanos consiguieron algo similar con Venus.
         Sin embargo, la pieza de información más sorprendente obtenida por medio de los satélites llegó gracias a aquellos primeros Explorer de 1958 y al trabajo de Van Allen.
         Del interés de Van Allen por los rayos cósmicos dio certeza el hecho de que el Explorer I llevara instrumentos destinados a comprobar la cuantía  de la radiación cósmica (y de otras partículas muy energéticas) del espacio vecino. Los contadores detectaron un nivel sorprendentemente alto y después dejaron de funcionar. Lo mismo ocurrió con un contador más capaz enviado en el Explorer III, que se lanzó en marzo de 1958.
         Los trabajos previos de Van Allen le llevaron a sospechar que los contadores habían dejado de funcionar no porque la cantidad de partículas hubiera llegado a cero, sino todo lo contrario, porque hubiera llegado a un valor demasiado alto para que el contador pudiera soportarlo. Diseñó un contador con una capa de plomo que aceptaría únicamente una pequeña cantidad fracción de las partículas que en él incidieran. Un contador de este tipo se incluyo en el Explorer IV, el 26 de julio de 1958, y los resultados fueron concluyentes. En el espacio vecino existía una cantidad de radiación de alta energía mucho mayor de lo que se creía y se esperaba incluso para los más soñadores.
         Las regiones de radiación de alta energía circundan la Tierra en las proximidades del Ecuador, curvándose en las regiones polares, que a su vez no poseen gran cantidad de dichas radiaciones. Estos cinturones de radiación reciben popularmente el nombre de Cinturones de Radiación de Van Allen, aunque al principio de los años sesenta se aceptó el término de magnetosfera como nombre formal.
         A partir de la forma de la magnetosfera parecía probable que las partículas que la integraban fueran atrapadas por el campo magnético terrestre, girando en espiral alrededor de las líneas de fuerza magnéticas de polo a polo (líneas magnéticas que Elsasser atribuía a fenómenos del interior de la Tierra). Este fenómeno se comprobó en agosto de 1958 haciendo explotar una bomba atómica a varios cientos de kilómetros por encima de la superficie terrestre en un experimento llamado Proyecto Aarhus. La distribución de las partículas cargadas producidas por la bomba demostró concluyentemente que el campo magnético era un factor determinante en la formación de la magnetosfera, lo que evidentemente dio este nombre a los cinturones de radiación. También tuvieron éxito otras pruebas de gran altitud llevadas a cabo primeramente por Van Allen para observar los cambios en la magnetosfera, dichas pruebas, así como lo que se pretendía con ellas fue notablemente deplorado por la comunidad científica.
         La magnetosfera e incluso más el aumento repentino de la intensidad de la radiación de manera impredecible producido por los fenómenos solares, planteaban un serio problema en relación a la exploración humana del espacio. El vuelo de Yuri Gagarin y los que le siguieron demostró una seguridad razonable en las proximidades de la Tierra. Todos estos estudios ayudaron a una mayor seguridad con relación a las radiaciones en los posteriores programas de estudio y exploración del espacio más alejado de la tierra.
         Conseguir llevar al hombre a la Luna y volver a traerlo fue uno de los mayores hitos de la historia de la humanidad, aunque visto con los niveles de seguridad que se consideran hoy en día como normales, dicha exploración no hubiera podido llevarse a cabo.



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