Entrada la noche del 31 de enero de 1958, un cohete Juno I de 29 toneladas partía desde Cabo Cañaveral para poner en órbita el primer satélite artificial estadounidense, el Explorer I (la Unión Soviética había lanzado el Spútnik 2 casi tres meses antes). La misión dirigida por James A. Van Allen logró el primer gran descubrimiento de la era espacial: la existencia de anillos de radiación de alta energía e intensidad alrededor de nuestro planeta.
Hoy conocidos como cinturones de Van Allen, el hallazgo reveló los efectos de la interacción entre el campo magnético terrestre y el entorno espacial. El campo, generado por la rotación del núcleo metálico fundido de la Tierra, da lugar a la magnetosfera, una burbuja magnética que envuelve a nuestro planeta. Su tamaño y forma cambian en función de la intensidad del viento solar, la corriente de partículas con carga eléctrica que nos llega desde el Sol. La vida en la Tierra depende de forma crítica de la magnetosfera, la cual protege la atmósfera y la superficie del viento solar y de los rayos cósmicos, aún más energéticos. En su interior, las líneas de campo magnético apresan y aceleran partículas, principalmente protones y electrones, y las hacen rebotar de un lado a otro entre los polos del planeta. Esas zonas de partículas atrapadas conforman los cinturones de Van Allen, los cuales adoptan la forma de dos toroides concéntricos: el interior se extiende desde los 1000 hasta los 6000 kilómetros de altitud, mientras que el exterior abarca aproximadamente desde los 15.000 hasta los 20.000 kilómetros.
Las naves espaciales que viajan más allá de la órbita terrestre baja entran en la zona de radiación de los cinturones de Van Allen. Más allá de los cinturones, enfrentan riesgos adicionales por los rayos cósmicos y los eventos de partículas solares. Una región entre los cinturones de Van Allen internos y externos se encuentra en dos o cuatro radios de la Tierra y a veces se la conoce como la «zona segura».
Pero los cinturones de Van Allen son escudos imperfectos. Por un lado, las partículas más veloces pueden escapar y chocar contra la atmósfera, dando lugar a las auroras. Por otro, cuando en el Sol se produce una erupción magnética considerable, la avalancha de partículas resultante puede penetrar a través de la magnetosfera exterior y saturar los cinturones de Van Allen, con efectos más violentos. La rápida inyección de partículas en los anillos de radiación puede dañar los circuitos y los paneles solares de los satélites en órbita; además, el enjambre de protones y electrones liberados cuando las partículas del viento solar chocan contra la atmósfera induce corrientes eléctricas que pueden sobrecargar las redes terrestres y provocar apagones.
El cinturón exterior está formado por miles de millones de partículas de alta energía que se originan en el Sol y quedan atrapadas en el campo magnético de la Tierra, un área conocida como magnetosfera. El cinturón interior resulta de las interacciones de los rayos cósmicos con la atmósfera de la Tierra. Los satélites que, sin saberlo o intencionalmente, se aventuran en los cinturones pueden resultar dañados por la radiación, lo que también podría tener un impacto en los astronautas desprotegidos. Comprender la dinámica de esta región es esencial para proteger los activos tecnológicos y planificar misiones espaciales tripuladas.
El cinturón interior es mucho menos energético de lo que se pensaba. Los electrones de alta energía o electrones ultrarelativistas, son prácticamente inexistentes en el cinturón interior salvo si la actividad solar es especialmente intensa. En esos casos, las partículas suelen circular en un tercer cinturón intermedio que aparece y desaparece. En esos casos si pueden colarse partículas peligrosas al cinturón interior, pero la “tormenta” se calma por si sola con el tiempo.
Esto no significa que podamos eliminar toda la protección de las naves que vayan a ir a otros planetas, pero abre la posibilidad a explorar nuestras órbitas más inmediatas mucho más fácilmente
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/relativistic-electrons-uncovered-with-nasa-s-van-allen-probes
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/2016JA023719
https://ciencia.nasa.gov/diez-aspectos-destacados-de-la-misión-van-allen-de-la-nasa
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