¿Qué es un cinturón Van Allen y que tan peligroso?
En 1958, los estadounidenses lanzaron un satélite terrestre artificial “Explorer 1” equipado con un contador Geiger.
En el perigeo, el dispositivo de medición mostró el nivel de radiación calculado. Una vez que la aeronave alcanzó su clímax, el contador Geiger dejó de transmitir la señal.
El astrofísico de los Estados Unidos James Alfred Van Allen (versión en inglés – Van Allen) sugirió que la falta de lecturas está asociada con un aumento de los niveles de radiación.
Otros estudios realizados por científicos estadounidenses y rusos han confirmado esta hipótesis. Resultó que el planeta está rodeado por cinturones radiactivos, en los que se concentran y retienen electrones y protones del viento solar, cargados con energía de hasta 3 MeV.
Sección transversal de cinturones de radiación
El descubrimiento fue de gran importancia para una mayor exploración del espacio. Las regiones de la magnetosfera que contienen partículas elementales se denominan “cinturones de radiación de Van Allen”. El fenómeno abierto es típico no solo de la Tierra, sino también de otros planetas con un potente campo magnético (Júpiter, Neptuno, etc.).
La estructura del cinturón de radiación.
El área de la esfera magnética que contiene partículas elementales cargadas es similar en forma a un toro. Hay un cinturón radiactivo interno (hasta 4 mil km) y externo (hasta 17 mil km). La primera región consta principalmente de partículas elementales cargadas positivamente con energías de decenas de MeV. El segundo cinturón contiene electrones de baja energía. Entre las zonas interior y exterior de la magnetosfera hay un “espacio”, que se encuentra en el intervalo de dos a tres radios del planeta (la llamada “zona segura”).
La altura de la parte inferior del cinturón de radiación interno de la Tierra cambia de longitud en la misma latitud. La diferencia de distancias se debe a la inclinación de la magnetosfera con respecto al eje de rotación del planeta. El cambio en la altura del cinturón de radiación de Van Allen en longitud en diferentes latitudes está asociado con diferentes tamaños de los contornos de fuerza del campo magnético de la Tierra. La región interna de la magnetosfera es estable, mientras que la externa está sujeta a fuertes vibraciones.
Los científicos continúan estudiando los campos radiactivos de la Tierra. Físicos y astrónomos realizan experimentos en los que se investiga el comportamiento de partículas elementales en campos eléctricos y magnéticos, plasma y medio interplanetario. Los datos obtenidos permiten predecir el clima espacial y determinar las latitudes mínimas a las que se acercan al planeta diversas estructuras plasmáticas ubicadas en la magnetosfera.
Influencia de los campos de radiación en los vehículos voladores y la salud de los astronautas
Las naves espaciales y los satélites que se mueven a una altitud de más de 2000 km caen inevitablemente bajo la influencia de los cinturones de Van Allen. La radiación intensa daña los paneles solares, los componentes electrónicos y los instrumentos de medición. Se están desarrollando microcircuitos especiales para cohetes y satélites, que se producen utilizando la tecnología de “silicio sobre aislante”.
Estos componentes electrónicos son resistentes a la radiación ionizante presente en el cinturón de radiación alrededor de la Tierra. Para proteger los cascos de las naves espaciales de la radiación ionizante, se utilizan revestimientos especiales hechos de aleaciones de hierro, aluminio y berilio. También se utilizan materiales con un alto contenido de hidrógeno (por ejemplo, polietileno).
La radiación ionizante tiene un efecto nocivo sobre los astronautas. La radiación en el cinturón de Van Allen destruye el tejido, altera el metabolismo, reduce la inmunidad y aumenta el riesgo de desarrollar neoplasias malignas. Las trayectorias de las naves espaciales controladas están alineadas de tal manera que se minimiza la presencia de astronautas en los cinturones de radiación. Este enfoque fue utilizado por científicos estadounidenses al planificar un vuelo a la luna. Los participantes del programa Apollo, que visitaron la magnetosfera cargada, recibieron una dosis absorbida anual de 2-11,4 mSv (el nivel seguro de radiación es 50 mSv).
Cinturones de Van Allen y antimateria: mitos y realidad
En 2011, apareció un artículo sobre los resultados del experimento internacional PAMELA en la revista científica Astrophysical Journal Letters. Con la ayuda de un poderoso espectrógrafo, los científicos pudieron detectar una capa de antimateria entre los cinturones de radiación internos y externos de la Tierra. Los instrumentos registraron una alta concentración de antiprotones en el área de la Anomalía Magnética del Atlántico Sur.
La masa de antiprotones está sostenida por la magnetosfera de nuestro planeta a una distancia de varios cientos de kilómetros de la superficie terrestre. A bajas altitudes, se neutralizan los anti-elementos, que interactúan con las partículas ordinarias. Los cinturones de Van Allen son una poderosa fuente de antimateria, que se considera uno de los principales misterios del universo. Los expertos del Instituto de la NASA creen que los antiprotones se convertirán en un nuevo tipo de combustible para las naves espaciales en el futuro.