Fél évszázados az űrkorszak első nagy tudományos eredménye

A Földet övező sugárzási övezet felfedezése az űrkorszak első nagy tudományos eredménye volt. A Van Allen-öveket közel fél évszázada ismerjük, de sok részlet még ma is feltárásra vár. A tervek szerint a NASA 2011-ben két űrszondát állít pályára a sugárzási övek viharainak tanulmányozására.

Mire a kutatók az 1960-as években nekiláthattak volna a sugárzási övezetek alapos és részletes tanulmányozásának, a déli Atlanti-óceánon nagy magasságban végzett amerikai nukleáris fegyverkísérlet (Starfish Prime teszt, 1962) következtében alaposan megváltozott a természetes állapot. Az alacsony pályán keringő műholdak egyharmada vagy megsérült, vagy működésképtelenné vált. A sugárzások ugyanis károsítják a napelemeket, az integrált áramköröket és a különféle érzékelőket.

Az áramkörök egyre zsúfoltabbak lettek, ezért egyre sebezhetőbbé váltak. Rendszerint a műholdak érzékelőit is kikapcsolják arra az időre, amíg az űreszköz egy intenzív sugárzási téren halad át. A NASA az Apollo-program keretében indított Hold-expedíciók tervezésénél figyelembe vette a Van Allen-övek helyzetét: olyan időpontokat és pályákat választottak, hogy az űrhajósok a lehető legrövidebb idő alatt haladhassanak keresztül a sugárzási övezeteken.

A Van Allen sugárzási övek sematikus ábrázolása (NASA)

Azon is töprengtek a kutatók, hogy milyen megoldásokkal lehetne csökkenteni a sugárzást a Van Allen-övekben. Már az 1970-es évek óta ismert, hogy egy mágneses csapdából nagyon alacsony - 17 kilohertz alatti - frekvenciájú rádióhullámokkal ki lehet lökni az elektronokat. Bizonyos számítások szerint ha egy műholdról mindössze 13 watt teljesítménnyel 2,5 kilohertz frekvenciájú rádióhullámokat sugároznak ki, hatásukra az elektronok csupán fele annyi időt töltenének a Van Allen-övekben, mint egyébként, beavatkozás nélkül.

Más tudósok nagy elektromos töltésű pányvákat állítanának pályára a sugárzási övekben, hogy az erős elektrosztatikus tér az elektronokat az atmoszféra felé térítse el, ahol azok elnyelődnének. Természetesen sokan fogadták kétkedéssel a merész elképzeléseket, mondván, túl keveset tudunk a Van Allen-övekről ahhoz, hogy bármiféle beavatkozáson gondolkodhatnánk. Az amerikai légierő érdeklődését mindenesetre felkeltették az ötletszintű javaslatok, hiszen nem csekély jelentőséggel bír, hogy a nukleáris fegyverek bevetése után mihamarabb helyreálljanak a "normális" viszonyok.

Mellesleg a Van Allen-övekbe már csak azért sem érdemes beavatkozni, mert a védelmünket szolgálják. Ha nem ejtenék csapdába a napszél részecskéit, akkor azokból több érné el a földfelszínt, veszélyeztetve ezzel mind az élőlényeket, mind az elektronikára épülő modern technikát. Egyesek azt is feltételezik, hogy a sugárzási övek hatással lehetnek azokra a Föld mélyében folyó elektromos áramokra, amelyeknek a Föld mágneses terét köszönhetjük. Mindezeket figyelembe véve jobban tesszük, ha a sugárzási övezetekbe való beavatkozásokat meghagyjuk a gondolatkísérletek szintjén.

Új programok a sugárzási övek tanulmányozására

A tervek szerint a NASA 2011-ben két űrszondát állít pályára a sugárzási övek viharainak tanulmányozására (Radiation Belt Storm Probes). A szondák a NASA Living with a Star nevű programjának részei - a program keretében csillagunk, a Nap változásait, a bolygórendszer erre adott válaszát és az emberi tevékenységre gyakorolt hatást vizsgálják. A sugárzási övek veszélyt jelentenek az űrhajósokra, a műholdakra és a sarki útvonalon magasan szálló repülőgépekre.

2013-14-ben 40 darab, műszerekkel felszerelt ballont küldenek fel körülbelül 40 kilométeres magasságba. A BARREL (Balloon Array for Radiation-belt Relativistic Electron Losses) kísérletben arra keresnek választ, hogyan kerülnek át szabályos időközönként részecskék a Van Allen-övekből a Föld atmoszférájának felső rétegeibe. A ballonokat az Antarktiszról bocsátják fel, naponta egyet. A két hétig működőképes ballonokkal körbeveszik a mágneses déli sarkot, és mérik a sugárzási övezetekből az atmoszférába érkező sugárzásokat.

A műholdas és a ballonos adatgyűjtést összehangolják. A mérések adatai alapján sokkal részletesebb és pontosabb képet kapunk majd a sugárzási öveket létrehozó és az azokban zajló fizikai folyamatokról.