Cosa sono le cinture di Van Allen?

Le radiazioni nelle cinture di Van Allen distruggono i tessuti, interrompono il metabolismo, riducono l'immunità e aumentano il rischio di sviluppare neoplasie maligne. Le traiettorie dei veicoli spaziali controllati sono allineate in modo tale da ridurre al minimo la presenza di astronauti nelle cinture di radiazione

0
2991

Ciò che Van Allen aveva scoperto erano le bande di particelle ad alta energia che erano tenute in posizione da forti campi magnetici, che furono infatti chiamate cinture di Van Allen. Un anno dopo, apparve sulla copertina della rivista Time mentre apriva un campo di ricerca completamente nuovo – la fisica magnetosferica – e catapultò gli Stati Uniti nella corsa allo spazio con l’Unione Sovietica.

Nel 1958, gli americani lanciarono un satellite terrestre artificiale “Explorer 1” dotato di un contatore Geiger. Al perigeo, il dispositivo di misurazione mostrava il livello di radiazione calcolato. Dopo che il satellite raggiunse il suo apice, il contatore Geiger smise di trasmettere il segnale.

Lo stesso giorno in cui Van Allen tenne la sua conferenza stampa, nel maggio 1958, accettò di collaborare con l’esercito americano a un progetto top secret. Il piano: inviare bombe atomiche nello spazio nel tentativo di far saltare in aria le cinture di Van Allen, o almeno interromperle con una massiccia esplosione di energia nucleare.

La scoperta è tuttora di grande importanza per l’ulteriore esplorazione dello spazio. Le regioni della magnetosfera che contengono particelle elementari sono chiamate “cinture di radiazione di Van Allen”. Il fenomeno aperto è tipico non solo della Terra, ma anche di altri pianeti con un potente campo magnetico (Giove, Nettuno, ecc.).

L’area della sfera magnetica che contiene le particelle elementari cariche ha una forma simile a un toro. Si distinguono una cintura radioattiva interna (fino a 4.000 km) ed esterna (fino a 17.000 km). La prima regione è costituita principalmente da particelle elementari caricate positivamente con energie di decine di MeV (megaelettronvolt).



La seconda cintura di Van Allen contiene elettroni a bassa energia. Tra le zone interne ed esterne della magnetosfera c’è un “gap”, che si trova nell’intervallo da due a tre raggi del pianeta (la cosiddetta “area sicura”).

L’altezza della parte inferiore della cintura di radiazione interna della Terra cambia di longitudine alla stessa latitudine. La differenza di distanze è dovuta all’inclinazione della magnetosfera rispetto all’asse di rotazione del pianeta. Il cambiamento dell’altezza della cintura di radiazione di Van Allen in longitudine a diverse latitudini è associato a diverse dimensioni dei contorni di forza del campo magnetico terrestre. La regione interna della magnetosfera è stabile, mentre quella esterna è soggetta a forti vibrazioni.

Gli scienziati continuano a studiare i campi radioattivi della Terra. Fisici e astronomi conducono esperimenti in cui viene studiato il comportamento delle particelle elementari nei campi elettrici e magnetici, nel plasma e nel mezzo interplanetario. I dati ottenuti consentono di prevedere il tempo spaziale e di determinare le latitudini minime alle quali varie strutture di plasma situate nella magnetosfera si avvicinano al pianeta.

Influenza dei campi di radiazione sui veicoli volanti e sulla salute degli astronauti

Navi spaziali e satelliti che si muovono a un’altitudine di oltre 2.000 km cadono inevitabilmente sotto l’influenza delle cinture di Van Allen. Le radiazioni intense danneggiano i pannelli solari, i componenti elettronici e gli strumenti di misura. Sono in fase di sviluppo microcircuiti speciali per razzi e satelliti, prodotti utilizzando la tecnologia silicio su isolante.

Questi componenti elettronici sono resistenti alle radiazioni ionizzanti presenti nella fascia di radiazioni attorno alla Terra. Per proteggere gli scafi dei veicoli spaziali dalle radiazioni ionizzanti, vengono utilizzati rivestimenti speciali in leghe di ferro, alluminio e berillio. Vengono utilizzati anche materiali con un alto contenuto di idrogeno (ad es. Polietilene).

Zona sicura - Cinture di Van Allen
Zona sicura – Cinture di Van Allen

Le radiazioni ionizzanti hanno un effetto dannoso sugli astronauti. Le radiazioni nelle cinture di Van Allen distruggono i tessuti, interrompono il metabolismo, riducono l’immunità e aumentano il rischio di sviluppare neoplasie maligne. Le traiettorie dei veicoli spaziali controllati sono allineate in modo tale da ridurre al minimo la presenza di astronauti nelle cinture di radiazione. 

Questo approccio verso le cinture di Van Allen è stato utilizzato dagli scienziati americani durante la pianificazione di un volo sulla luna. I partecipanti al programma Apollo, che hanno visitato la magnetosfera carica, hanno ricevuto una dose annua assorbita di 2-11,4 mSv (il livello di radiazione sicuro è di 50 mSv).

Cinture di Van Allen e antimateria: miti e realtà

Nel 2011, la rivista scientifica Astrophysical Journal Letters ha pubblicato un articolo sui risultati dell’esperimento internazionale PAMELA. Con l’aiuto di un potente spettrografo, gli scienziati sono stati in grado di rilevare uno strato di antimateria tra le fasce di radiazione interna ed esterna della Terra. Un’alta concentrazione di antiprotoni è stata registrata dagli strumenti nell’area dell’Anomalia Magnetica del Sud Atlantico.

La massa degli antiprotoni è trattenuta dalla magnetosfera del nostro pianeta a una distanza di diverse centinaia di chilometri dalla superficie terrestre. A basse altitudini, vengono neutralizzati gli anti-elementi, che interagiscono con le particelle ordinarie. Le cinture di Van Allen sono una potente fonte di antimateria, considerata uno dei principali misteri dell’universo. 

Gli esperti del NASA Institute ritengono che in futuro gli antiprotoni diventeranno un nuovo tipo di carburante per i veicoli spaziali

  • “L’esplorazione dello spazio ci permetterà di vedere cose che non abbiamo visto prima e che forse avremmo dovuto.” NEIL ARMSTRONG
  • “Lo spazio è la prigionia del corpo, il tempo è quella dello spirito.” CARLO MARIA FRANZERO
2