Co to jest Pas Van Allena?
Pasy Van Allena to dwa toru obszary wokół Ziemi, w których wysokoenergetyczne naładowane cząstki (elektrony i protony) zostają uwięzione przez dipolarowe pole magnetyczne Ziemi (magnetosferę). Odkryte w 1958 roku przez instrumenty satelity Explorer 1 – pierwszego amerykańskiego satelity – przez Jamesa Van Allena i jego zespół. Wewnętrzny pas Van Allena rozciąga sie od ok. 700 do ok. 13 000 km nad powierzchnią (1-3 R_Ziemi), zewnętrzny od ok. 13 000 do ok. 60 000 km (4-10 R_Ziemi).
Wewnętrzny pas Van Allena zdominowany jest przez protony o wysokich energiach (kilkadziesiąt MeV), powstające z rozpadów neutronów wytworzonych przez zderzenia promieniowania kosmicznego z atmosferą. Zewnętrzny pas Van Allena zawiera głównie elektrony (kilka MeV) pochłodzone z plazmosfery i injektowane przez burze magnetyczne wywołane aktywnością słoneczną. Anomalia Południowoatlantycka (South Atlantic Anomaly, SAA) – obszar, gdzie wewnętrzny pas Van Allena jest najblizej powierzchni Ziemi (ok. 200 km nad Brazylią i Południowym Atlantykiem) – jest miejscem zwiększonego promieniowania, gdzie satelity i ISS doświadczają podwyższonej dawki promieniowania. Sondy RBSP (Radiation Belt Storm Probes, misja Van Allen Probes, NASA, 2012-2019) badaly dynamikę pasów Van Allena – okazało sie, że pasy są znacznie bardziej dynamiczne niż sądzono, a w czasie burz magnetycznych może powstawać trzeci, przejściowy pas. Pasy Van Allena są naturalną barierą ochronną Ziemi przed promieniowaniem kosmicznym i wiatrem słonecznym.
Pasy Van Allena stanowią poważne wyzwanie dla misji kosmicznych: ekspozycja na promieniowanie w pasach może uszkodzić elektronikę satelitów i zwiększyć dawkę promieniowania dla astronautów. Misje Apollo musiały przejść przez pasy Van Allena w trasie Księżyc – czas przelotu był krótki (30-60 minut przez oba pasy) i łączna dawka promieniowania wynosiła ok. 0,5-2 rem – nieszkodliwa, ale wymagająca uwzględnienia. Misje geostacjonarne i Orion (powrót misji Artemis przez pasy) uwzględniają specjalną ochronę radiacyjną elektroniki. Planety Jupiter i Saturn mają znacznie potężniejsze i rozleglejsze pasy radiacyjne, które utrudniały planowanie misji Galileo i Cassini.