James Alfred Van Allen (7 de septiembre de 1914 - 9 de agosto de 2006) fue un físico espacial estadounidense de la Universidad de Iowa . Jugó un papel decisivo en el establecimiento del campo de la investigación magnetosférica en el espacio.
Los cinturones de radiación de Van Allen recibieron su nombre, tras su descubrimiento utilizando instrumentos de tubo Geiger-Müller en los satélites de 1958 ( Explorer 1 , Explorer 3 y Pioneer 3 ) [2] [3] [4] durante el Año Geofísico Internacional . Van Allen lideró a la comunidad científica en la instalación de instrumentos de investigación científica en satélites espaciales.
James Van Allen nació el 7 de septiembre de 1914 en una pequeña granja cerca de Mount Pleasant, Iowa . [5] Cuando era niño, estaba fascinado por los dispositivos mecánicos y eléctricos y era un ávido lector de las revistas Popular Mechanics y Popular Science . Una vez horrorizó a su madre al construir una bobina de Tesla que producía chispas de treinta centímetros de largo y le ponía los pelos de punta. [6] [7]
Una beca le permitió continuar estudiando física nuclear en la Carnegie Institution en Washington, DC, donde también se sumergió en la investigación del geomagnetismo , los rayos cósmicos , la física de las auroras y la física de la atmósfera superior de la Tierra. [8]
En agosto de 1939, Van Allen se unió al Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM) de la Institución Carnegie en Washington, DC como investigador Carnegie. En el verano de 1940, se unió a los esfuerzos de defensa nacional del DTM con su nombramiento para un puesto de personal en la Sección T del Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC) en Washington, DC, donde trabajó en el desarrollo de espoletas de proximidad fotoeléctricas y de radio , que Son detonadores que aumentan la efectividad del fuego antiaéreo. Otro proyecto de la NDRC se convirtió más tarde en el Proyecto Manhattan de la bomba atómica en 1941. Con el estallido de la Segunda Guerra Mundial, el trabajo de las espoletas de proximidad se transfirió al recién creado Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins en abril de 1942. [9] Trabajó sobre la mejora de la robustez de los tubos de vacío sujetos a la vibración de una batería de pistola. El trabajo en APL dio como resultado una nueva generación de espoletas de proximidad por radio para la defensa antiaérea de barcos y para bombardeos costeros.
Van Allen fue nombrado teniente de la Marina de los EE. UU. en noviembre de 1942 y sirvió durante 16 meses en una sucesión de destructores de la Flota del Pacífico Sur, instruyendo a oficiales de artillería y realizando pruebas en sus mechas de artillería. Fue oficial asistente de artillería en el acorazado USS Washington cuando el barco se defendió con éxito contra un ataque kamikaze japonés durante la Batalla del Mar de Filipinas (19 al 20 de junio de 1944). Por sus acciones en el Pacífico, Van Allen recibió cuatro estrellas de batalla . [10] Fue ascendido a teniente comandante en 1946. "Mi servicio como oficial naval fue, de lejos, la experiencia más amplia de mi vida", escribió en un ensayo autobiográfico de 1990. [6]
Dado de baja de la Marina en 1946, Van Allen regresó a la investigación civil en APL. Organizó y dirigió un equipo en la Universidad Johns Hopkins para realizar experimentos a gran altitud, utilizando cohetes V-2 capturados a los alemanes al final de la Segunda Guerra Mundial . Van Allen decidió que se necesitaba un pequeño cohete sondeo para la investigación de la atmósfera superior. El Aerojet WAC Corporal y el misil Bumblebee se desarrollaron en el marco de un programa de la Marina de los EE. UU. Redactó las especificaciones para el cohete sonoro Aerobee y encabezó el comité que convenció al gobierno de Estados Unidos para que lo produjera. El primer Aerobee portador de instrumentos fue el A-5, lanzado el 5 de marzo de 1948 desde White Sands, Nuevo México , transportando instrumentos para la investigación de la radiación cósmica, alcanzando una altitud de 117,5 km.
Van Allen fue elegido presidente del Panel de la Alta Atmósfera V-2 el 29 de diciembre de 1947. El panel pasó a llamarse Panel de Investigación de Cohetes de la Alta Atmósfera el 18 de marzo de 1948; luego Panel de investigación de cohetes y satélites el 29 de abril de 1948. El panel suspendió sus operaciones el 19 de mayo de 1960 y se reunió el 2 de febrero de 1968. [11]
Comandante. Lee Lewis, comandante. G. Halvorson, SF Singer y James A. Van Allen desarrollaron la idea del Rockoon el 1 de marzo de 1949, durante el crucero de lanzamiento de cohetes Aerobee en el buque de investigación USS Norton Sound .
El 5 de abril de 1950, Van Allen dejó el Laboratorio de Física Aplicada para aceptar una beca de investigación de la Fundación John Simon Guggenheim Memorial en el Laboratorio Nacional Brookhaven . Al año siguiente (1951), Van Allen aceptó el puesto de jefe del departamento de física de la Universidad de Iowa. Al poco tiempo, estaba reclutando estudiantes en sus esfuerzos por descubrir los secretos del azul salvaje e inventando formas de llevar instrumentos a mayores alturas que nunca en la atmósfera. En 1952, Van Allen fue el primero en idear una combinación de globo y cohete que elevaba los cohetes montados en globos muy por encima de la mayor parte de la atmósfera de la Tierra antes de dispararlos aún más alto. Los cohetes se encendieron cuando los globos alcanzaron una altitud de 16 kilómetros.
Como informó más tarde la revista Time , "los ' Rockoons ' de Van Allen no pudieron dispararse en Iowa por temor a que los cohetes gastados impactaran a un habitante de Iowa o a su casa". Entonces Van Allen convenció a la Guardia Costera de Estados Unidos para que le permitiera disparar sus Rockoons desde el rompehielos Eastwind que se dirigía a Groenlandia . "El primer globo se elevó correctamente a 70.000 pies, pero el cohete que colgaba debajo de él no se disparó. El segundo Rockoon se comportó de la misma manera enloquecedora. Según la teoría de que el frío extremo a gran altura podría haber detenido el mecanismo de relojería que debía encender los cohetes , Van Allen calentó latas de jugo de naranja, las metió de contrabando en la góndola del tercer Rockoon y envolvió todo el negocio en aislamiento. El cohete se disparó.
En 1953, los Rockoons y sus cargas científicas disparadas desde Terranova detectaron el primer indicio de cinturones de radiación rodeando la Tierra. La técnica Rockoon de bajo costo fue utilizada posteriormente por los grupos de investigación de la Oficina de Investigación Naval y la Universidad de Iowa en 1953-1955 y 1957, desde barcos en el mar entre Boston y Thule, Groenlandia . [12] [13]
En 1954, en una discusión privada sobre el proyecto Redstone con Ernst Stuhlinger , Wernher von Braun expresó su creencia de que deberían tener un "científico real y honesto" involucrado en su pequeño proyecto satelital no oficial. Stuhlinger siguió con una visita a Van Allen en su casa en Princeton, Nueva Jersey , donde Van Allen estaba de licencia sabática desde Iowa para trabajar en el diseño del stellarator . Van Allen relató más tarde: "El mensaje de Stuhlinger de 1954 fue simple y elocuente. En virtud de los desarrollos de misiles balísticos en la Agencia de Misiles Balísticos del Ejército (ABMA) , era realista esperar que dentro de uno o dos años un pequeño satélite científico pudiera ser impulsado a un lugar duradero". órbita alrededor de la Tierra ( Proyecto Orbiter ).... Expresé un gran interés en realizar un estudio mundial de la intensidad de los rayos cósmicos sobre la atmósfera." [14] : 2
En 1950 ocurrió un hecho que comenzó siendo pequeño pero que afectaría el futuro de Van Allen y de todos sus compatriotas. En marzo, el físico británico Sydney Chapman visitó a Van Allen [y] comentó que le gustaría conocer a otros científicos en el área de Washington. Van Allen se puso al teléfono y pronto reunió a ocho o diez científicos destacados ( Lloyd Berkner , S. Fred Singer y Harry Vestine ) en el salón de su pequeña casa de ladrillos. "Fue lo que podríamos llamar una sesión de toros de pedigrí", dice... La charla giró en torno a la geofísica y los dos " Años Polares Internacionales " que habían reclutado a las principales naciones del mundo para estudiar las regiones árticas y antárticas en 1882 y 1932. Alguien sugirió que con el desarrollo de nuevas herramientas como cohetes, radares y computadoras, había llegado el momento de celebrar un año geofísico mundial. Los otros hombres estaban entusiasmados y su entusiasmo se extendió por todo el mundo desde Washington DC. A partir de esta reunión, Lloyd Berkner y otros participantes propusieron al Consejo Internacional de Uniones Científicas que se planificara un AIG para 1957-58 (durante la máxima actividad solar).... El Año Geofísico Internacional (1957-58) estimuló al gobierno de los Estados Unidos a prometen satélites terrestres como herramientas geofísicas. El gobierno soviético respondió poniendo en órbita sus Sputniks. Se puede decir que la carrera espacial o carrera espacial comenzó en el salón de Van Allen aquella tarde de 1950.
— Tiempo , 1959
En 1955, Estados Unidos anunció el Proyecto Vanguardia como parte de su contribución al Año Geofísico Internacional . Vanguard planeaba lanzar un satélite artificial a una órbita alrededor de la Tierra. Iba a ser administrado por la Marina de los EE. UU. y desarrollado a partir de cohetes sonda , que tenían la ventaja de usarse principalmente para experimentos científicos no militares. [15]
Los días 26 y 27 de enero de 1956 se celebró en la Universidad de Michigan un simposio sobre "Los usos científicos de los satélites terrestres" bajo el patrocinio del Panel de investigación de cohetes de la atmósfera superior, presidido por el Dr. Van Allen. Se presentaron 33 propuestas científicas para su inclusión en los satélites IGY. La presentación de Van Allen destacó el uso de satélites para continuar con las investigaciones de rayos cósmicos. Al mismo tiempo, su Grupo de Iowa comenzó los preparativos para que Rockoons y Vanguard llevaran instrumentos de investigación científica para el Año Geofísico Internacional. Gracias a la "preparación y la buena suerte", como escribió más tarde, esos instrumentos científicos estuvieron disponibles para su incorporación en los lanzamientos Explorer y Pioneer IGY de 1958.
El número del 4 de mayo de 1959 de la revista Time acreditaba a James Van Allen como el hombre más responsable de dar a Estados Unidos "una gran ventaja en logros científicos". Llamaron a Van Allen "una figura clave en la competencia por el prestigio de la Guerra Fría... Hoy puede inclinar la cabeza hacia atrás y mirar al cielo. Más allá de su azul exterior están los cinturones de radiación feroz que abarcan el mundo y que llevan su nombre "Nunca se ha dado ningún nombre humano a una característica más majestuosa del planeta Tierra".
James Van Allen, sus colegas, asociados y estudiantes de la Universidad de Iowa continuaron pilotando instrumentos científicos en cohetes sonda, satélites terrestres ( Explorer 52 / Hawkeye 1 ) y naves espaciales interplanetarias, incluidas las primeras misiones ( programa Pioneer , programa Mariner , programa Voyager). , nave espacial Galileo ) a los planetas Venus, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Sus descubrimientos aportaron segmentos importantes al conocimiento mundial de partículas energéticas, plasmas y ondas de radio en todo el Sistema Solar .
Van Allen fue el investigador principal de investigaciones científicas sobre 24 satélites terrestres y misiones planetarias.
Van Allen dejó el cargo de jefe del departamento de física y astronomía en 1985, pero continuó trabajando en la Universidad de Iowa como profesor emérito de Física Carver. El 9 de octubre de 2004, la Universidad de Iowa y la Asociación de Antiguos Alumnos de UI organizaron una celebración para honrar a Van Allen y sus numerosos logros, y en reconocimiento a su 90 cumpleaños. Las actividades incluyeron una serie de conferencias invitadas, una conferencia pública seguida de una recepción con pastel y ponche, y un banquete nocturno al que asistieron muchos de sus antiguos colegas y estudiantes. En agosto de 2005, se abrió una escuela primaria que lleva su nombre en North Liberty, Iowa . También hay una escuela primaria Van Allen en Escalon, CA. [dieciséis]
En 2009, estaba previsto demoler la casa de la infancia de Van Allen en Mt. Pleasant, que alguna vez se mantuvo como museo. [17] El nuevo propietario, Lee Pennebaker, decidió no demoler la casa. Fue donado al Henry County Heritage Trust, que planea trasladar la casa al lado de la antigua Escuela Saunders, que será la sede del museo del Condado de Henry. [18]
La esposa de Van Allen durante 61 años fue Abigail Fithian Halsey II de Cincinnati (1922-2008). Se conocieron en el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHU/APL) durante la Segunda Guerra Mundial. Se casaron el 13 de octubre de 1945 en Southampton, Long Island. Sus cinco hijos son Cynthia, Margot, Sarah, Thomas y Peter. [19]
El 9 de agosto de 2006, James Van Allen murió en los hospitales universitarios de Iowa City debido a una insuficiencia cardíaca . [20] [21]
El profesor Van Allen y su esposa Abigail están enterrados en Southampton, Nueva York, donde nació la señora Van Allen y se casó la pareja. [22]
Abigail M. Foerstner escribió una biografía de James van Allen: The First Eight Billion Miles , publicada por University of Iowa Press en 2007 con una edición de bolsillo en 2009. [23] [24] [25]
Las sondas Van Allen, inicialmente Radiation Belt Storm Probes (RBSP), pasaron a llamarse en 2012 en honor al Dr. Van Allen. [31] Gestionada por el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA [31] e implementada por el Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins, [32] la misión era parte del programa Living With a Star . Diseñadas para una misión primaria de dos años, las sondas superaron las expectativas al operar durante siete años, demostrando una resistencia significativa contra la radiación en los cinturones de la Tierra. [32]
En colaboración con el Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Losses (BARREL), las sondas estudiaron las partículas de los cinturones que llegan a la atmósfera terrestre. [33] Lanzada el 30 de agosto de 2012, a bordo de un cohete Atlas V 401 contratado por United Launch Alliance (ULA), la misión se retrasó inicialmente debido al clima y al huracán Isaac . [34]
La misión concluyó con la desactivación de la sonda Van Allen B en julio de 2019 y de la sonda A en octubre de 2019, [32] tras la reducción de sus órbitas para facilitar la reentrada en la atmósfera para 2034 como medida contra los desechos orbitales. [35]
Las sondas Van Allen avanzaron significativamente en la comprensión del clima espacial y su impacto en la Tierra. Los descubrimientos clave incluyeron la dinámica de los cinturones de radiación de Van Allen y el papel de la actividad solar en la influencia del clima espacial. Los hallazgos de la misión resaltaron cómo estos cinturones de radiación se hinchan y reducen con el tiempo, respondiendo a las erupciones solares e impactando fenómenos terrestres como las auroras, la funcionalidad de los satélites, las redes eléctricas y las comunicaciones GPS. [36]
Un descubrimiento notable en febrero de 2013 fue la aparición transitoria de un tercer cinturón de radiación de Van Allen, que duró algunas semanas y proporcionó nuevos conocimientos sobre la estructura y dinámica de los cinturones. [37] Las sondas también revelaron el comportamiento a largo plazo de la corriente del anillo de la Tierra, un componente importante de la magnetosfera. Los hallazgos indicaron una corriente anular sustancial y persistente alrededor de la Tierra, incluso en épocas sin tormentas, transportada por protones de alta energía. Durante las tormentas geomagnéticas, se demostró que el aumento de la corriente del anillo se debe a la entrada de protones de baja energía en la región cercana a la Tierra, desafiando los conocimientos previos. [38]
Ochenta años después de la Segunda Expedición Byrd, el Balloon Array for RBSP Relativistic Electron Losses (BARREL), comenzó una misión de la NASA para estudiar los cinturones de radiación de Van Allen de la Tierra en la Antártida (Polo Sur) gestionada por el Dartmouth College . BARREL lanzó 20 globos desde la Antártida durante cada una de dos campañas de globos en enero-febrero de 2013 y de diciembre de 2013 a febrero de 2014. Estos datos científicos complementarán los datos de las sondas Van Allen durante la misión de dos años.
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