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Julio 2009

Van Allen, el hombre que abrió una ventana al Espacio

Escrito por 
Van Allen, el hombre que abrió una ventana al Espacio

Para una mente inquieta y buscadora de respuestas como la de Galileo, sería, seguramente, una oferta muy tentadora ofrecerle la posibilidad de mirar desde el espacio para observar cómo está situada nuestra casa, la Tierra, y descubrir alguno de sus muchos secretos. Él, que ya hizo un pequeño prodigio con el perfeccionamiento del telescopio, pensaría que tal cosa constituiría un verdadera acto de magia.

Pero aquí estamos nosotros, dando los primeros pasos del siglo XXI, viendo cada día fotos del inmenso espacio estelar y comentándolas como si fuera lo más natural del mundo.

Sin embargo, para hacer realidad los asombrosos actos de magia siempre han sido necesarias las grandes intuiciones de unos pocos privilegiados. Si hoy es posible hacer "turismo espacial" es porque (no hace tanto) hubo soñadores que una vez creyeron que se podía hacer. En las filas de estos pioneros, adquiere relevancia especial James Alfred Van Allen. El gran invento de utilizar los satélites para observar de cerca las estrellas debe gran parte de su éxito a este gran científico y se remonta tan solo a cincuenta años atrás. A veces se nos olvida que nuestra visión del cosmos no siempre fue así.

Un 7 de septiembre de 1914 llegó al mundo el segundo de los cuatro hijos de Alfred y Alma, que seguiría cultivando durante su infancia la tónica familiar de dedicar esfuerzo y convicción a las labores de las que se pretendía conseguir algún resultado, fuera este un excelente lote de conservas de fruta, el crecimiento sano y frondoso de un árbol cuidado con cariño o el funcionamiento de algún pequeño invento ideado tras dedicar horas a pensar en ello.

Este físico estadounidense ejerció la docencia en la Universidad de Iowa y llevó a cabo investigaciones sobre física nuclear y, en especial, sobre los rayos cósmicos, las partículas de alta energía que fluyen a través del espacio. Esto le condujo a descubrir la existencia de dos zonas de alta radiación que rodean la Tierra, que fueron bautizadas con su nombre. Los cinturones de Van Allen fueron objeto de un nuevo campo de estudios llamado física magnetosférica y concentraron el interés internacional ocupando a más de mil investigadores de más de veinte países distintos.

Dar una explicación de lo que son puede ser meritorio, pero imaginar siquiera su existencia... esto sí que tiene realmente mérito. De hecho, nadie había imaginado que pudiera existir algo así.

Van Allen nació el mismo año que la Gran Guerra, la cual dejó de llamarse así cuando se desencadenó una guerra mayor, la Segunda Guerra Mundial, y tras esta se sucedió lo que comúnmente se conoce como guerra fría, periodo y situación que sí tienen importancia en la labor del científico que nos ocupa.

En 1942 colaboró en el desarrolló de armas antiaéreas desde el laboratorio de física aplicada de la universidad John Hopkins y fue oficial de la Armada durante la segunda conflagración mundial. Esta actividad profesional fue encadenándose con un interés cada vez mayor por conocer y explorar el universo extraterrestre. Para investigar fuera, había que construir cohetes capaces de sobrevivir al paso a través de la atmósfera hacia el exterior, y en 1945 Van Allen promovió un programa para desarrollar un cohete americano que se dedicara a la investigación científica. Como pasa en tantos otros campos, muchos intentos fueron fallidos y se hicieron cientos de intentos de lanzamientos antes de conseguir uno exitoso. Aunque el primer éxito cayó del otro bando.

Algo cambió aquel 4 de octubre de 1957. El Sputnik I comenzaba la luego llamada "carrera espacial" y daba la primera ventaja a la Unión Soviética con el lanzamiento del primer satélite artificial. Varios hitos marcarían el desarrollo de esta competición por la supremacía de la investigación del espacio. Aparte de los satélites no tripulados, hay que mencionar el año 1961 como el del envío del primer humano al espacio (también en la cuenta de los soviéticos) y la culminación del paseo lunar de Amstrong en 1969 (esta vez para los americanos). Pero a lo largo de toda esta carrera que duró unos treinta años, nada habría podido ser igual sin Van Allen, puesto que sus descubrimientos tuvieron que ser tenidos en cuenta por los dos contendientes.

Hostigados por el triunfo rival en aquel Año Internacional de la Geofísica (1957-58), los estadounidenses consiguieron ensamblar el Explorer I en menos de tres meses. Además de participar en el montaje, Van Allen libró su propia cruzada como encargado del instrumental que debía ir a bordo, y aquí fue decisiva su intuición. Podía haber equipado el satélite de muchas otras formas (la carga útil que puede transportar es limitada y hay que elegir al milímetro de qué elementos irá provisto), pero se le ocurrió montar un contador Geiger y un altímetro en el interior del satélite para poder medir los niveles de radiación de los rayos cósmicos de la atmósfera a distintas altitudes y poder comparar los valores obtenidos con lo que se conocía de la superficie terrestre.

En Cabo Cañaveral se inauguró aquel mes de enero de 1958 una costumbre que beneficiaría mucho el avance del conocimiento de la ciencia espacial: poner en órbita instrumentos científicos que facilitarían datos desde una óptica diferente. De las respuestas ofrecidas por estos laboratorios portátiles dependería mucho la concepción que tenemos hoy de la astronomía y el nacimiento años después de una nueva ciencia llamada astrobiología, básicamente combinación de diferentes disciplinas, como astrofísica, biología y geología.

Los primeros resultados del contador Geiger del Explorer I fueron desconcertantes. A bajas altitudes señalaban la existencia de rayos cósmicos, pero a altitudes altas, el contador caía en el silencio, lo cual no tenía sentido, porque si los rayos cósmicos podían detectarse cerca de la Tierra, con mayor razón deberían detectarse a mayores distancias. El aumento gradual de la intensidad de radiación que, de pronto, descendía hasta cero, y luego, de forma inesperada, se manifestaba por segunda vez con la progresiva subida del vehículo resultaba sorprendente en grado sumo, porque nadie podía imaginar un comportamiento de este tipo alrededor de nuestro planeta.

El hallazgo tuvo importantes consecuencias políticas, puesto que en el verano de 1958 se fundó la NASA, concebida como un centro nacional para el desarrollo de actividades no militares en el espacio y que supuso un punto de no retorno para la astronomía moderna.

Por supuesto, Van Allen se propuso saber más cosas sobre este fenómeno recién localizado. Cuando se lanzó la misión Explorer III, ya había mejorado la técnica de detección, y esta vez los instrumentos registraron la ubicación exacta donde la cuenta caía precipitadamente a cero. Cuando se puso a analizar con su equipo los resultados y a buscarles una interpretación, llegaron a una conclusión inesperada: el espacio es radiactivo. No es que caía el nivel de radiación, sino que los instrumentos no estaban capacitados para medir tan altos niveles.

Otras dos naves espaciales, la Explorer IV y la Pioneer III, trazaron mapas de estas dos franjas tan peculiares de radiación que rodean la Tierra. Es como si el planeta tuviera enfundados dos neumáticos de coche colocados como si fueran capas de una cebolla pero separados entre sí, y estos cinturones de Van Allen atraparan las partículas energéticas. El cinturón externo contiene electrones, y el interno, protones. En estas áreas en forma de anillo de superficie toroidal, se mueven gran cantidad de partículas en espiral entre los polos magnéticos del planeta. El cinturón interior está a unos 1000 km de la superficie terrestre y se extiende más allá de los 5000 km; el exterior se extiende desde los 15.000 km hasta los 20.000 km aproximadamente.

Las partículas situadas en estas zonas especiales parecen constituir el viento solar que procede del Sol, y que hacen recorridos helicoidales sobre las líneas del campo geomagnético debido a la fuerza de Lorentz. Como el campo magnético aumenta cerca de los polos de la Tierra, las partículas se mueven de un lado a otro en recorridos helicoidales entre los polos norte y sur de la Tierra.

Los efectos negativos que estas regiones del espacio provocan en el organismo humano y en el delicado instrumental y composición de los ordenadores de las misiones espaciales, hacen del descubrimiento de Van Allen el elemento imprescindible sin el cual no se hubieran podido planificar los vuelos espaciales, ya que contribuye a la protección eficaz de astronautas y dispositivos electrónicos evitando el paso por las zonas donde la radiación es más intensa.

Los trece doctorados honoríficos que recibió Van Allen nos hablan del prestigio que mantenía entre la comunidad científica de su tiempo. Fue el investigador jefe de las misiones llevadas a cabo por veinticuatro satélites diferentes (un récord no igualado), que se ocuparon no solo de la Tierra, sino también de otros planetas. Explorer, Apolo, Mariner y Pioneer son nombres propios dentro de la historia de la navegación espacial unidos indisolublemente al nombre del científico que diseñó y dirigió la línea de investigación, determinando las prioridades de investigación y canalizando los resultados obtenidos a nuevas investigaciones.

Los satélites revelaron que contemplar el firmamento desde la Tierra es como observarlo en blanco y negro, cuando lo real es que es de colores. Van Allen se empeñó en escudriñar algo más que el espacio terrestre inmediato, y en sus misiones Pioneer consiguió imponer su interés en explorar los planetas más grandes de nuestro sistema. Desde los años setenta, dos Pioneer y dos Voyager comenzaron un largo recorrido. El Voyager 2 pasó por Urano en 1986 y luego por Neptuno en 1989. La Pioneer 10 lanzada a principios de los setenta continuó detectándose en la Red del Espacio Profundo hasta 2003, treinta años después.

Hoy el estudio del cosmos es patrimonio de gran parte de la comunidad internacional y las intenciones militares han quedado en un segundo plano en lo que respecta a la investigación espacial. Sin Van Allen el mundo de las estrellas hubiera sido aún más desconocido. Su muerte a los 91 años en 2006 puso fin a este capítulo de la historia que nos abrió una ventana para ver con nuevos colores la inmensidad del espacio.

Esmeralda Merino

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