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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