Co to jest pas promieniowania?

Pas promieniowania Van Allena to obszar wokół Ziemi, który zawiera dużą liczbę uwięzionych cząstek energetycznych. Składa się z pasa wewnętrznego z wysokoenergetycznymi protonami i zewnętrznego pasa elektronów. Pas został nazwany na cześć profesora z University of Iowa, który miał wpływ na jego odkrycie. Pas radiacyjny stanowi zagrożenie zarówno dla elektroniki, jak i astronautów, którzy przez niego przechodzą, dlatego statki kosmiczne zwykle wymagają przeciwdziałania temu zagrożeniu, jeśli muszą przemierzyć ten region.

James Van Allen pomógł przekonać planistów misji do umieszczenia licznika Geigera na satelicie US Explorer 1 w celu wykrycia naładowanych cząstek. Ten statek kosmiczny odkrył wewnętrzny pas promieniowania po wystrzeleniu w dniu 31 stycznia 1958 r. Explorer 1 został częściowo obsadzony w odpowiedzi na radzieckiego satelitę Sputnik 1 , który wywołał Wyścig Kosmiczny. Pas zewnętrzny został po raz pierwszy wykryty przez Pioneer 3 , sondę księżycową, 6 grudnia 1958 r. W rzeczywistości odkryto inne pasy między pasami wewnętrznym i zewnętrznym, ale były one spowodowane przejściową aktywnością Słońca i ostatecznie zniknęły.

Wewnętrzny pas promieniowania składa się przede wszystkim z wysokoenergetycznych protonów. Protony w pasie wewnętrznym pochodzą z rozpadu promieniotwórczego neutronów w górnej atmosferze. Te neutrony powstały w wyniku zderzeń promieni kosmicznych i jąder atomowych w przestrzeni kosmicznej. Pola magnetyczne powyżej około 62 mil (100 kilometrów) od powierzchni Ziemi mają tendencję do zatrzymywania tych cząstek nad atmosferą. Czasem jednak cząsteczki te uderzą w atmosferę i wytworzą zorzę polarną, polarne pokazy świateł na niebie.

Natomiast zewnętrzny pas promieniowania jest wykonany głównie z elektronów. Jest znacznie dalej od Ziemi niż wewnętrzny pas, czasem osiągając odległość 10 promieni Ziemi. Liczba cząstek w pasie zewnętrznym również zmienia się bardziej niż w pasie wewnętrznym. Uważa się, że cząstki uwięzione w zewnętrznym pasie promieniowania pochodzą ze Słońca i są przenoszone na Ziemię przez wiatr słoneczny.

Promieniowanie w paskach Van Allena może spowodować uszkodzenie zarówno elektroniki, jak i zdrowia ludzi. Satelity na orbicie wokół Ziemi zostały zniszczone przez swoją elektronikę w wyniku burz geomagnetycznych. Statki kosmiczne przechodzące przez pasy doświadczają podobnego wzrostu poziomu promieniowania. Astronauci w rejonie pasów radiacyjnych otrzymaliby znacznie wyższą dawkę promieniowania niż na niskiej orbicie Ziemi. Dlatego planiści misji muszą opracować metody ochrony statku kosmicznego i astronautów przed pasem Van Allena podczas misji międzyplanetarnych.