Sondeando el espacio eléctrico alrededor de la Tierra

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Han sido objeto tal vez el primer descubrimiento científico de la era espacial, y sin embargo, todavía no sabemos mucho de ellos. Los cinturones de radiación que rodean la Tierra son el hogar de “electrones asesinos”, olas de plasma y corrientes eléctricas intensas que pueden alterar y destruir la electrónica de los satélites. Pero el comportamiento de los cinturones de Van Allen — en honor a James Van Allen, quien lideró el equipo que los descubrió en 1958 — es altamente impredecible.

Esta concepción artística muestra los cinturones de radiación (verdes), que son dos regiones con forma de rosquilla (donuts) llenas de partículas de alta energía que llenan el espacio de cerca alrededor de la Tierra. Las líneas rojas y azules, entre y alrededor de los cinturones, representan la polaridad norte y sur del campo magnético del planeta. El cinturón interior, una mezcla de protones y electrones, puede llegar tan bajo como a los 1.000 kilómetros (600 millas) de altitud. El cinturón exterior, compuesto principalmente de electrones energéticos, puede hincharse a tanto como 60.000 kilómetros (37.000 millas) por encima de la superficie de la Tierra. Ambos anillos extienden a unos 65 grados de latitud norte y latitud sur.

Los cinturones de radiación fueron descubiertos durante el vuelo del primer satélite estadounidense. Van Allen y sus colegas habían instalado un tubo Geiger-Müller en el Explorer 1 para detectar rayos cósmicos, y como el satélite hizo su excéntrica órbita alrededor de la Tierra, las lecturas periódicamente se salieron de la parte superior de la escala del contador. Sucedió durante el vuelo del Explorer 3 varios meses más tarde. Varias misiones de seguimiento demostraron que el espacio alrededor de la Tierra no estaba vacío, pero en cambio estaba enriquecido con electrones, protones y energías creadas por las interacciones entre el campo magnético de la Tierra (o magnetosfera), el viento solar y los rayos cósmicos que llegan más allá del sistema solar (ocasionalmente).

Cincuenta y cuatro años más tarde, la NASA ha iniciado unas misiones diseñadas específicamente para entender el tiempo espacial en los cinturones de Allen Van. A las 4:05 hora de verano oriental del 30 de agosto de 2012, dos sondas espaciales (RBSP) fueron lanzadas en órbita en un cohete United Launch Alliance Atlas V que despegó de Cabo Cañaveral en Florida. La Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) construyó y operará las dos naves gemelas RBSP para el programa de NASA, Living with Star.

Las naves gemelas volarán en órbitas separadas a través de los cinturones de radiación Van Allen interiores y exteriores. La misión está comenzando cerca de la altura del ciclo de 11 años del sol, o el máximo solar. La actividad del sol influye en el comportamiento de los cinturones de radiación, aunque los científicos están perplejos ante ese comportamiento. A veces una tormenta solar puede engrosar los cinturones de partículas y energía, creando estragos para los satélites en órbita terrestre mediante la aceleración de electrones (también conocido como "electrones asesinos") y crear corrientes eléctricas. Otras veces, los cinturones de radiación crecen muy tranquila y empobrecidamente durante las tormentas de sol. Ocasionalmente, no se detecta ningún cambio en absoluto.

Los satélites RBSP están diseñados para observar cómo y cuándo se energizan los electrones asesinos, mostrar los campos magnéticos y eléctricos en el espacio de la Tierra, para contar las partículas y detectar las ondas de plasma de diferentes frecuencias. El objetivo final es mejorar la predicción del tiempo espacial; es decir, cómo la actividad solar puede causar tormentas geomagnéticas tormentas que interfieren en las telecomunicaciones y la electrónica.

Lecturas recomendadas

1. Carlowicz, M., and Lopez, R. (2002) Storms from the Sun: The Emerging Science of Space Weather. The Joseph Henry Press. Accessed August 30, 2012.
2. Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (n.d.) Radiation Belt Storm Probes Accessed August 30, 2012.
3. NASA (2012, July 18) The Electric Atmosphere: Plasma Is Next NASA Science Target. Accessed August 30, 2012.
4. NASA (n.d.) RBSP News. Accessed August 30, 2012.
5. Science@NASA (2012) ScienceCasts: The Radiation Belt Storm Probes. Accessed August 30, 2012.

Imagen de T. Benesch y J. Carns para la NASA Science Mission Directorate. Texto de Mike Carlowicz.