Niché dans le champ magnétique terrestre, un phénomène fascinant existe :des niveaux élevés de rayonnement. La ceinture de Van Allen , également connue sous le nom de ceintures de rayonnement de Van Allen ou simplement ceintures de rayonnement, est un spectacle céleste qui captive les scientifiques et les passionnés de l'espace depuis des décennies. Dans cet article, nous explorerons ces régions énigmatiques de notre système solaire.
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Les ceintures de rayonnement de Van Allen sont deux zones entourant l'orbite terrestre basse dans lesquelles se trouvent un nombre relativement important de particules chargées à haute énergie (à déplacement rapide). Les particules sont principalement des protons et des électrons, qui sont piégés dans les ceintures par le champ magnétique terrestre.
Un groupe de scientifiques américains, sous la direction du Dr James Van Allen, a fait la découverte en 1958, en utilisant les informations d'Explorer I, le premier satellite artificiel américain. Lorsque l'équipe a découvert les ceintures pour la première fois, "le rayonnement était si intense qu'au début les scientifiques ont pensé qu'il s'agissait peut-être d'un essai nucléaire soviétique", selon la NASA.
Van Allen a appris que les astronautes pouvaient voler en toute sécurité à travers les ceintures de radiations s'ils traversaient des régions plus faibles. Les ceintures de Van Allen sont centrées le long de l'équateur magnétique terrestre dans une région de la haute atmosphère appelée magnétosphère, ou exosphère.
Les électrons de la ceinture de rayonnement sont des électrons hautement énergétiques confinés dans les ceintures de rayonnement de la Terre :
Les scientifiques pensent que la plupart des particules qui forment les ceintures proviennent du vent solaire, un flux continu de particules émises par le soleil dans toutes les directions. D'autres particules ont probablement leur origine dans les rayons cosmiques.
À la fin des années 1950 et au début des années 1960, des ceintures de radiations artificielles se sont formées à partir de particules chargées produites par la détonation d’explosifs nucléaires dans l’espace. Ces ceintures de radiations se sont toutefois affaiblies avec le temps. Les planètes Jupiter et Saturne sont entourées de ceintures de radiations similaires aux ceintures de radiations de Van Allen sur Terre.
Pour voyager dans l’espace, les astronautes doivent subir des niveaux élevés de rayonnement. Pour certains, l’existence des ceintures de radiations terrestres est la preuve que nous n’avons jamais atterri sur la Lune. Ils soutiennent que le niveau de rayonnement aurait « tué instantanément » les astronautes.
La NASA affirme que les astronautes « survolent cette région rapidement pour limiter leur exposition aux radiations » et que la quantité mortelle de radiations est de 300 rads en une heure. L'équipage des dosimètres de rayonnement de l'alunissage d'Apollo a mesuré "leur dose totale pour tout le voyage vers la lune et retour n'était pas supérieure à 2 rads sur 6 jours".
Les ceintures de Van Allen intérieures et extérieures ressemblent à des beignets. Ils protègent la Terre du vent solaire et des tempêtes solaires.
Les deux ceintures peuvent se dilater et se contracter, mais la ceinture interne de Van Allen est plus stable que la ceinture externe de rayonnement électronique. Leur mouvement peut affecter plus de 800 satellites qui existent dans les ceintures, il est donc crucial pour nous d'en savoir plus sur le fonctionnement des ceintures afin de pouvoir protéger ces satellites.
En 2013, des chercheurs ont annoncé une découverte intrigante :une troisième ceinture de rayonnement temporaire provoquée par des électrons de haute énergie. Bien que cette troisième ceinture soit de courte durée, elle ajoute une autre couche de complexité au comportement des ceintures de Van Allen.
Les scientifiques ont pu détecter le troisième anneau grâce aux sondes Van Allen de la NASA, anciennement connues sous le nom de Radiation Belt Storm Probes. L’objectif de ces sondes est de mieux comprendre la météorologie spatiale avant qu’elle n’affecte la Terre. Les sondes ont montré que pendant un mois en septembre 2012, il existait une troisième ceinture la plus externe, ce qui a incité les scientifiques à modifier leur approche.
"Les observations des sondes Van Allen ont remis en question nos idées actuelles sur la physique des ceintures de radiations", a déclaré le scientifique spatial Yuri Shprits. "Dans le passé, nous faisions des estimations et pensions qu'elles semblaient raisonnables. Nous savons désormais que nous devons comprendre chaque tempête de manière beaucoup plus détaillée, en créant des modèles globaux capables de reconstruire ce qui se passe à tous les niveaux."
Le télescope relativiste électron-proton (REPT) est un instrument conçu pour étudier les particules énergétiques, en particulier les électrons et les protons, dans les ceintures de rayonnement terrestre. C'est l'un des instruments scientifiques à bord des sondes Van Allen.
REPT mesure et caractérise les électrons et protons énergétiques dans les ceintures de Van Allen. Ces particules sont un composant essentiel des ceintures de radiations, et l'étude de leurs propriétés est essentielle pour comprendre la dynamique et le comportement des ceintures.
Pour les missions d’exploration spatiale, la compréhension des ceintures de Van Allen est cruciale. Les engins spatiaux doivent naviguer dans ces régions, et le rayonnement des ceintures peut affecter les systèmes et instruments des engins spatiaux. Les scientifiques et les ingénieurs travaillent pour concevoir des vaisseaux spatiaux capables de résister aux défis posés par les ceintures.
Cet article a été mis à jour en collaboration avec la technologie de l'IA, puis vérifié et édité par un éditeur HowStuffWorks.
