Yer yuzidan 150 million kilometr uzoqlikda joylashgan Quyosh keng termonuk reaktor kabi ishlaydi va taxminan 384 trillion trillion Vatt energiya chiqaradi. Bu energiya fazoda issiqlik, yorugʻlik va yuklangan zarralar shaklida tarqaladi, ular ulkan sayyoraviy qalqon himoyasi boʻlmasa, yer hayoti uchun halokatli boʻlar edi.
Yerning magnit maydoni bu quyosh zarralarining katta qismini himoya qiladi, ammo shu bilan birga, Van Allen kamarasi deb nomlanuvchi fazoviy hududni hosil qiladi, bu yerda zarralarning radiatsiyasi toʻplanishi kerak. Ushbu kamaralarning mavjudligi kashf etilishi muhim savolni koʻtarib turdi: bu radiatsiya zonalaridan oʻtishning xavfi darajasi qanday boʻladi, bu esa Yer orbitasi tashqarisidagi dastlabki inson safari chegaralarini va imkoniyatlarini aniqlashga yordam beradi.
Birinchi ishoralar 1911 va 1912 yillarda paydo boʻldi, bu paytda avstriya-amerikalik fizik Viktor Franz Hess turli balandliklardagi radiatsiyani oʻlchash uchun balon uchirishlar oʻtkazdi. U radiatsiya balandlik oshishi bilan ortib borayotganini va uning manbai fazoviy ekanligini xulosa qildi. Hess kosmik nurlarni — Quyoshdan, galaktikada supernova portlashlaridan va boshqa ekstremal ekstragalaktik manbalardan kelib chiqadigan energiyali zarralarni kashf etdi va ular atmosferaga taʼsir qilishini aniqladi, bu unga 1936 yilda Fizika sohasida Nobel mukofotini olib berdi.
Bu tadqiqot 1958-yil boshida takomillashtirildi, bu paytda Amerika Qoʻshma Shtatlari oʻzining birinchi sunʼiy sunʼiy yoʻldoshini, Explorer 1 ni ishga tushirdi. Oʻrnatilgan asboblardan biri boʻlgan Geiger hisoblagichi Hess balonlari erishgan balandliklardan yuqori balandliklardagi kosmik nurlarni oʻlchashni maqsad qilgan. Biroq, maʼlumotlar gʻayritabiiy xatti-harakatni namoyish etdi: baʼzi balandliklarda qurilma juda yuqori miqdordagi radiatsiyani qayd etdi, bu toʻyingan kabi tuyulardi.
Iowa universitetining astrofizik James Van Allen dastlab asboblar ishlamayotganligini taxmin qildi. Biroq, oʻsha yili ishga tushirilgan Explorer 3 tomonidan olingan oʻlchovlar bu xato emas, balki yangi va hayratlanarli kashfiyot ekanligini tasdiqladi: Yer planetaning magnit maydoni tomonidan ushlab turilgan energiyali zarralar kamariga oʻralgan edi.
Keyingi missiyalar, masalan, Pioneer 3 va Explorer 4, ikkinchi tashqi mintaqaning mavjudligini koʻrsatdi. Ushbu tuzilmalar identifikatsiyasini amalga oshirgan olim nomidan Van Allen kamaralari deb nomlandi. Konseptual jihatdan, magnit maydon yogʻoch zang zarralarini yoʻnaltiradigan magnit atrofida koʻrinmas tuzilmani yaratadi; Yer holatida bu tuzilma ancha katta va elektr jihatdan yuklangan zarralar bilan oʻzaro taʼsir qiladi, ular asosan Quyoshdan kelib chiqadi va ularni katta halqalar shaklida ushlab turadi.
Zang zarralaridan farqli oʻlaroq, Van Allen kamaralarining energiyali zarralari statik holatda qolmaydi. Ichki kamar nisbatan barqaror va asosan yuqori energiyalik protonlardan iborat, tandiski tashqi kamar elektronlardan tashkil topgan va juda dinamik muhitni tashkil etadi, bunda zarralar barcha yoʻnalishlarda, baʼzilari yorugʻlik tezligiga yaqin harakatlanadi.
Bu mintaqalarning intensivligi va kengligi Quyosh faolligiga qarab oʻzgarib turadi, chunki yangi zarralar yutib olishi yoki qochib ketishi mumkin. Geomagnit boʻronlar paytida kamaralar sezilarli darajada oʻzgarishi mumkin, bu 2012 yilda Van Allen zondlari tomonidan kuzatilganidek. Bu maʼlumotlar ikki asosiy kamar orasida uchinchi radiatsiya mintaqasining paydo boʻlishi mumkinligini koʻrsatdi, garchi bu doimiy boʻlmasa ham va kuchli quyosh faolligidan soʻng bir necha hafta ichida yoʻqolib qolsa ham.
Garchi radiatsiya Van Allen kamarini insonlik uchun uchib oʻtishga toʻsqinlik qilmayotgan boʻlsa-da, inson salomatligi va uskunalarning ishlashi xavflari dolzarbdir. Energiyali zarralar elektron komponentlarda nosozliklarga sabab boʻlishi, kompyuter xotiralariidagi mantiqiy qiymatlarni oʻzgartirishi yoki kosmik kemalarning dasturlashini oʻzgartirishi mumkin.
Insonlarda taʼsiri shunga oʻxshaydi: radiatsiya DNKning 'bitlarini' oʻzgartirish potentsialiga ega, natijada shikastlangan hujayralar hosil boʻlib, ular organ funksiyalari buzilishi yoki saraton keltirib chiqarishi mumkin. Biroq, inson tanasi maʼlum dozadagi radiatsiyani jiddiy oqibatlarsiz chidash qobiliyatiga ega. Ushbu tolerans Hessning balon tajribalaridan tirik qaytishiga imkon berdi va u ekspozitsiya intensivligi va vaqtiga bogʻliq.
Bu tushuncha Apollo missiyalari va hozirgi Artemis missiyalari astrofiziklar Van Allen kamaridan muammosiz qanday oʻtib kelishganini tushunish uchun muhimdir. Kamaralar xavfli radiatsiya muhitini ifodalasa-da, agar kosmik kemalar himoya bersa va oʻtish tez boʻlsa, astrofiziklar tomonidan soʻrilgan doza past va xavfsiz deb hisoblanadi.
Apollo Dasturi doirasidagi toʻqqiz insonli missiyalar davrida yoʻnalishlar radiatsiyaga ekspozitsiyani minimallashtirish uchun rejalashtirildi. NASA qabul qilingan dozalarni kuzatib bordi, ularning oʻrtacha qiymatlari 0,16 va 1,14 rad oraligʻida oʻzgardi, bu ekspozitsiyaning katta qismi kamaralar orqali oʻtishdan kelib chiqqan. Ushbu dozalarning hech biri muntazam ravishda radiatsiyaga duchor boʻlgan ishchilar uchun tavsiya etilgan yillik chegaralarni oshirmadi.
Kosmik radiatsiya zararli emasligini taʼkidlash muhim. Yerning magnit maydoni himoyasi tashqarisida astrofiziklar kosmik nurlar va quyosh zarralariga duchor boʻladilar. Oy yoki planetaroq missiya paytidagi katta quyosh boʻroni ancha jiddiyroq xavf tugʻdirishi mumkin, bu kelajakdagi uzoq muddatli sayohatlar uchun muhim muammo hisoblanadi.
Shunday qilib, fazoviy muhitni oʻrganish kosmik kashfiyot uchun xatarlarni aniqlash va eng yaxshi yoʻllarni belgilash uchun fundamental ahamiyatga ega. Van Allen kamaralari mutlaq toʻsiqni tashkil etmaydi, balki okeanning kengligi boʻylab sarguzashtlarni davom ettirish uchun plyajda toʻkish kabi tez oʻtish kerak boʻlgan narsa hisoblanadi.