Σάββατο, 13 Δεκεμβρίου 2008

50 χρόνια "Βαν Άλλεν"

Το 1958 εκτοξεύτηκε και μπήκε σε τροχιά ο αμερικανικός δορυφόρος Explorer III, του οποίου οι μετρήσεις έδειξαν την ύπαρξη μιας ζώνης ιδιαίτερα ισχυρής ακτινοβολίας, που σήμερα είναι γνωστή ως "ζώνη Βαν Άλεν", προς τιμήν του πρωτοπόρου διαστημικού φυσικού Τζέιμς Βαν Άλεν.

Πριν από μισό αιώνα, στις 26 Μαρτίου του 1958, εκτοξεύτηκε από το Διαστημικό κέντρο Κένεντι στο ακρωτήριο Κανάβεραλ της Φλόριντα ο δορυφόρος Explorer III (Εξερευνητής ΙΙΙ) –μόλις τρεις εβδομάδες μετά την εκτόξευση του Explorer II, ο οποίος είχε αποτύχει να μπει σε τροχιά γύρω από τη Γη. Βλέπετε, στο ξεκίνημα της διαστημικής εξερεύνησης οι αποτυχίες βρίσκονταν στην ημερήσια διάταξη.

Τα πρώτα τρία χρόνια (1958-1960) του αμερικανικού προγράμματος των Explorer σχεδόν οι μισοί δορυφόροι (5 στους 11) απέτυχαν να μπουν σε τροχιά.

Ο τρίτος "Εξερευνητής", που ήταν ουσιαστικά ο δεύτερος στο Διάστημα αμερικανικός δορυφόρος, ήταν κι αυτός στενόμακρος και μικρούλης, σαν τον πρώτο: ζύγιζε μόλις 14 κιλά, από τα οποία 8,4 (κιλά) ήταν τα δύο επιστημονικά όργανα με τα οποία ήταν εξοπλισμένος: ένας μετρητής Γκάιγκερ-Μίλερ και μια διάταξη ανίχνευσης μικρομετεωριτών.

"Ηθικός αυτουργός" της επιλογής των οργάνων ήταν ο Τζέιμς Βαν Άλεν, καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Αϊόβα. Ο Βαν Άλεν είχε επιμείνει να συμπεριληφθεί ένας μετρητής ραδιενέργειας Γκάιγκερ στα όργανα των πρώτων "Εξερευνητών", προκειμένου να μετρήσουν τα φορτισμένα σωματίδια γύρω από τη Γη.

Στόχος ήταν η ανίχνευση φορτισμένων σωματιδίων από την κοσμική ακτινοβολία (με προέλευση εκτός του Ηλιακού συστήματος), τον Ήλιο και τις πυρηνικές εκρήξεις που είχαν ενδεχομένως πραγματοποιηθεί σε μεγάλα ύψη από την επιφάνεια της Γης και προφανώς ήταν ιδιαίτερης σημασίας την εποχή του Ψυχρού Πολέμου.

Οι "Εξερευνητές" ήταν μάλλον ταπεινών διαστάσεων, με μήκος 2 μέτρα, διάμετρο 15 εκατοστά και βάρος 14 κιλά. Η επίσημη ονομασία τους ήταν Satelite 1958 Alpha, Beta , Gamma κ.ο.κ., δηλαδή ο Explorer I ήταν ο Satelite 1958 -Alpha, ενώ ο Explorer III ήταν ο Satelite 1958 –Gamma.

Οι "Εξερευνητές" σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν από το "Εργαστήριο Αεριοπροώθησης", το "Jet Propultion Laboratory" της NASA.

Ο "Explorer I" ήταν ο πρώτος αμερικανικός δορυφόρος και εκτοξεύτηκε με επιτυχία την 31η Ιανουαρίου 1958, τέσσερις ολόκληρους μήνες μετά τη εκτόξευση του πρώτου Σοβιετικού δορυφόρου Σπούτνικ 1 και τρεις μήνες μετά τη εκτόξευση του δεύτερου, Σπούτνικ 2 (αυτού που μετέφερε την Λάϊκα).

Μέσα σε ένα μήνα οι Αμερικανοί ήταν έτοιμοι να εκτοξεύσουν και τον δεύτερο δορυφόρο τους, αλλά μια βλάβη στον πύραυλο είχε σαν αποτέλεσμα να μη μπορέσει ο Explorer II να μπει σε τροχιά. Μόλις 21 ημέρες αργότερα εκτοξεύθηκε ο Explorer III, επιτυχώς αυτή τη φορά, και μπήκε σε τροχιά παρόμοια με του «πρωτότοκου» αδελφού του: έκκεντρη (δηλαδή μη κυκλική) τροχιά με περίγειο (δηλαδή το χαμηλότερο σημείο) στα 186 χιλιόμετρα και απόγειο (δηλαδή το ψηλότερο σημείο) στα 2.800 χιλιόμετρα.

Την απαιτούμενη ενέργεια προμήθευαν στον δορυφόρο μπαταρίες Νικελίου – Καδμίου, που αποτελούσαν το 40% του βάρους του. Η ενέργεια χρειαζόταν κυρίως για την μετάδοση των μετρήσεων στη Γη από δύο πομπούς που λειτουργούσαν στα 108 MHz.

Ο δορυφόρος παρέμεινε 93 ημέρες σε τροχιά πριν χάσει ύψος και διαλυθεί στην ατμόσφαιρα. Αντίγραφό του υπάρχει στο Εθνικό Αεροδιαστημικό Μουσείο στην Ουάσιγκτον.

Αν και οι Αμερικανοί "ντροπιάστηκαν" από την πρωτιά των Σοβιετικών στις εκτοξεύσεις, έμελλε στη συνέχεια να κερδίσουν τις εντυπώσεις. Ο μετρητής Γκάιγκερ στον Explorer I είχε δώσει τις αναμενόμενες μετρήσεις φορτισμένων σωματιδίων με πολύ υψηλές ενέργειες αλλά αρκετές φορές οι μετρήσεις του φαίνονταν να είναι μηδενικές. Η αινιγματική αυτή συμπεριφορά του οργάνου ερμηνεύτηκε από τις μετρήσεις του Explorer III, περίπου δύο μήνες αργότερα, που έδειξε την ύπαρξη μιας ζώνης ιδιαίτερα ισχυρής σωματιδιακής ακτινοβολίας, που σήμερα είναι γνωστή ως η "Εσωτερική ζώνη Βαν Άλεν", προς τιμή του πρωτοπόρου διαστημικού φυσικού Τζειμς Βαν Άλεν.

Επειδή ακριβώς η σωματιδιακή ακτινοβολία είναι ιδιαιτέρως ισχυρή στην περιοχή αυτή (σε ύψος 2.000 χιλιομέτρων), οι μετρήσεις του Γκάιγκερ ήταν κορεσμένες και όχι μηδενικές, όπως αρχικά νόμιζαν οι επιστήμονες. Αργότερα ανακαλύφθηκε και η Εξωτερική ζώνη Βαν Άλεν, σε ύψος 30.000 χιλιομέτρων και έτσι επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη ζωνών ακτινοβολίας, όπως είχε προταθεί από τον Ελληνοαμερικανό Νικόλαο Χριστόφιλο.

Τις ζώνες ακτινοβολίας μπορεί να τις φανταστεί κάποιος σαν διαφανείς σαμπρέλες γύρω από τη Γη, που είναι γεμάτες με ηλεκτρόνια και πρωτόνια πολύ υψηλών ενεργειών –τόσο υψηλών ώστε να μιλάμε πλέον για σωματιδιακή ακτινοβολία, η οποία μάλιστα είναι βλαβερή και επικίνδυνη, τόσο για τους ανθρώπους όσο και για τα μηχανήματα των δορυφόρων. Είναι ευνόητο ότι ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός αποφεύγει τις ζώνες ακτινοβολίας και η τροχιά του βρίσκεται χαμηλότερα από την Εσωτερική ζώνη Βαν Άλεν.

Ο Τζέιμς Βαν Άλεν, πρωτοπόρος της διαστημικής εξερεύνησης και πατέρας των ζωνών ακτινοβολίας γύρω από τη Γη, πέθανε τον Αύγουστο του 2006 σε ηλικία 91 ετών.

Του Ιωάννη Α. Δαγκλή, διευθυντή του Ινστιτούτου Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεσκόπησης, Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών. Από το "γεωτρόπιο", τεύχος Νο 421, εβδομαδιαίο περιοδικό, ένθετο στην "ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ" του Σαββάτου, 10 Μαΐου 2008.