Van Allen y el campo magnético

La era espacial comenzó firmemente el 4 de octubre de 1957, cuando la Unión Soviética, lanzó el primer satélite artificial, el Sputnik 1, disparando la carrera espacial entre las dos superpotencias de entonces. Pero ese momento había estado precedido por una multitud de pioneros que, para efectos pacíficos o con objetivos militares como las bombas cohete V1 y V2 de la Alemania nazi.

Precisamente al final de la Segunda Guerra Mundial, tanto Estados Unidos como la Unión Soviética se esforzaron por apropiarse de los avances científicos y tecnológicos que habían logrado los alemanes, especialmente en el área de los cohetes. Un V2 alemán había sido el primer vehículo que salió al espacio exterior, y la convicción de muchos científicos de que la humanidad estaba lista para los viajes espaciales impulsó la transformación de estas bombas en naves espaciales.

El físico James Van Allen fue uno de los encargados por Estados Unidos de aprovechar el conocimiento en cohetería que había desarrollado la Alemania nazi, desmontando, estudiando y reproduciendo la tecnología del V2 para su posterior aplicación en la investigación de lo que ocurre a grandes altitudes en nuestra atmósfera, en el campo magnético de la tierra y en los rayos cósmicos.

James Van Allen nació el 7 de septiembre de 1914 en un rancho de Iowa, donde estudió y trabajó la mayor parte de su vida. Fascinado con los fenómenos mecánicos y eléctricos, estudió Física obteniendo su licenciatura y doctorado entre 1935 y 1938. En 1933 ayudó a su mentor de Física Thomas C. Poulter a preparar los instrumentos científicos para la expedición de Richard Byrd al polo Sur, pero sus padres le prohibieron integrarse a ella.

Desde 1948, Van Allen fue parte de los distintos grupos que exploraban la posibilidad de enviar cohetes al espacio. Su interés fundamental era enviar instrumentos científicos a las alturas para comprender tanto nuestra atmósfera como el espacio que era, por entonces, un terreno absolutamente desconocido y tema de especulaciones diversas. En 1950, trabajando con un grupo de científicos amigos suyos, Van Allen concibió la idea de un 'Año geofísico internacional' a semejanza de los años polares internacionales que en 1882 y 1932 impulsaron que muchos países trabajaran conjuntamente para conocer los helados polos de la Tierra.

La idea se presentó al Consejo Internacional de Uniones Científicas y se decidió que 1957-8, que coincidiría con el punto máximo del ciclo de actividad solar de once años, sería el Año Geofísico Internacional. A su vez, esa decisión permitió que Van Allen y otros pidieran al Gobierno de los Estados Unidos que se impulsara la creación de satélites que sirvieran como herramientas de geofísica para observar nuestro planeta como hoy lo hacen los satélites meteorológicos y de otro tipo.

El 29 de julio de 1955, los Estados Unidos anunciaron su intención de poner pequeños satélites en órbita alrededor de la Tierra durante ese año geofísico. Cuatro días después, la Unión Soviética anunció su intención de lanzar también un satélite «en el futuro». El proyecto estadounidense, llamado Vanguard, incluyó cohetes diseñados por Van Allen, como el Aerobee y el innovador Rockoon, que era llevado por un globo aerostático hasta la estratósfera, donde se encendía y ascendía en lugar de gastar combustible despegando desde tierra y llevando instrumentos científicos para hacer diversas mediciones.

Ante el lanzamiento del Sputnik, Estados Unidos aceleró sus preparativos y el 31 de enero de 1958 lanzó su primer satélite, el Explorer 1, que llevaba como parte de su carga útil un experimento diseñado por Van Allen, con un contador geiger (que mide la radiactividad) y una grabadora. Con los datos de este satélite y del Explorer 3, Van Allen hizo su más conocido descubrimiento, el primero de la era espacial: hay, alrededor de nuestro planeta, dos regiones en forma de donut que están formadas por partículas radiactivas con carga eléctrica, que hoy sabemos que proceden en su mayoría del viento solar, atrapadas por el campo magnético de nuestro planeta. El mismo campo magnético nos protege de las partículas cargadas expulsadas por el Sol, impide que estas partículas se dispersen y las atrapa en estas zonas, conocidas hoy como los 'cinturones de Van Allen'.

Los cinturones de Van Allen forman uno de los desafíos a los viajes espaciales. El cinturón interior se encuentra a una distancia de entre 1.600 y 13.000 kilómetros de la superficie terrestre (la Estación Espacial Internacional, en contraste, orbita a solo 390 kilómetros de altura) y el cinturón exterior se extiende de los 19.000 a los 40.000 kilómetros. Tanto los satélites, por lo delicado de sus instrumentos, como los viajes tripulados deben tener en cuenta estos cinturones para mantener la seguridad. Las naves Apolo que fueron a la Luna, los únicos vehículos tripulados que han cruzado los cinturones de Van Allen, lo hicieron en trayectorias tales que evitaron las zonas de más intensa radiación.

Hoy sabemos que los planetas que tienen campo magnético suelen tener también a su alrededor cinturones de Van Allen, que son factores a considerar al enviar a ellos nuestas sondas espaciales.

Por su descubrimiento, Van Allen fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1959, año en el que la revista 'Time' dijo que era el máximo responsable de darle a los EE UU «un gran liderazgo en cuanto a logros científicos». Van Allen siguió trabajando en programas espaciales, incluidos los Voyager y la nave Galileo. Fue investigador principal de ciencia en 24 misiones de satélites terrestres y sondas interplanetarias. En 1987 recibió la Medalla Nacional de Ciencia de los EE UU.

James Van Allen murió el 9 de agosto de 2006, a los 91 años de edad. Casi hasta el último momento siguió siendo profesor de su alma mater, la Universidad de Iowa.