James Alfred Van Allen

Figlio di un avvocato e di una insegnante, che educarono i quattro figli alla frugalità, al duro lavoro quotidiano e all’importanza di una solida istruzione, secondo le tradizioni dei pionieri dell’800. I compiti includevano la cura delle galline, dell’orto, lo spaccare la legna e tutte le sere dopo cena il padre leggeva loro articoli di National Geographic o altre riviste.

Il giovane James era appassionato di riviste di meccanica e di scienza popolare, e costruiva motori, radio, generatori elettrici, mentre a scuola prediligeva i lavori manuali, latino, matematica e scienze.

Finì la scuola superiore a Mount Pleasant nel 1931, frequentò poi lo Iowa Wesleyan College dove collaborò con gli scienziati della seconda spedizione Byrd in Antartide nell’allestimento della strumentazione per esperimenti sismici e magnetici. Per questo la American Polar Society gli consegnò un riconoscimento nel 2004.

Seguendo la tradizione di famiglia entrò all’Università dello Iowa dove conseguì la laurea in fisica dello stato solido nel 1936 e il Ph.D. in fisica nucleare nel 1939.

Durante la guerra lavorò allo sviluppo di detonatori di prossimità per bombe destinate alla difesa contaerea all’Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University. Per 16 mesi fu poi imbarcato come ufficiale su navi della flotta del Pacifico per l’addestramento all’uso di tali congegni.

Dopo la guerra tornò alla Johns Hopkins University e gli fu affidato un progetto di fisica dell’alta atmosfera, per ricerche sui raggi cosmici con l’uso dei razzi V2 catturati ai tedeschi. Progettò anche un razzo, l’Aerobee, e tra il 1946 e il ’51 furono ben 78 i lanci di V2 e Aerobee sotto la sua direzione e con la collaborazione di Ernst Krause al Naval Research Laboratory.

Durante il suo periodo alla Johns Hopkins University conobbe Abigail Fithian Halsey II che sposò nel 1945 e dalla quale ebbe cinque figli.

Nel 1951 accettò il posto di Professore e Direttore del Dipartimento di Fisica e Astronomia all’Università dello Iowa, tornando così a casa dopo tanti anni trascorsi lontano, e tenne l’incarico fino al pensionamento nel 1985.

Continuò la sua ricerca con piccoli razzi per lo studio dell’alta atmosfera all’altezza di circa 80 km. I razzi, che erano portati a circa 15 km di altezza con palloni e poi lanciati, venivano chiamati ‘Rocket-ballons’ o ‘Rockoons’ e contenevano un contatore Geiger ed altri strumenti. I primi lanci furono effettuati dal campo di football del campus, ma temendo la possibile caduta sulla città furono proibiti e in seguito si effettuarono lanci da bordo di navi o a Terranova, Groenlandia e Antartide. Tra i risultati la scoperta di elettroni responsabili delle aurore boreali allora ancora inspiegate.

Nel 1957 in una riunione a casa sua con alcuni scienziati tra cui Fred Singer, Harry Vestine, l’inglese Sydney Chapman, fu decisa l’organizzazione dell’Anno Internazionale Geofisico (IGY) per studiare nei successivi 18 mesi di prevista forte attività solare la Terra come pianeta. Durante questo periodo USA e Unione Sovietica accettarono la proposta di utilizzare per ricerche scientifiche i nuovi satelliti che venivano sviluppati in quegli anni.

Il contributo dell’Unione Sovietica fu il lancio del primo satellite artificiale, lo Sputnik, il 4 ottobre 1957.

L’anno culminò con il lancio del nuovo razzo a quattro stadi Jupiter C, col primo satellite americano, Explorer 1, con a bordo importanti esperimenti scientifici ideati da Van Allen. Questi fornirono informazioni su di una regione attorno alla Terra di intensa radiazione da particelle cariche, intrappolate dal campo magnetico terrestre: “lo spazio è radioattivo”, commentò Van Allen. Questa scoperta segnò l’inizio della ricerca in fisica della magnetosfera. Le scoperte furono confermate dal successivo Explorer III.

Nel 1958 il Congresso, con lo “Space Act”, istituì la National Aeronautics and Space Administration (NASA) che come prima missione lanciò in dicembre il Pioneer III destinato a raggiungere la Luna. La missione fallì nel suo obbiettivo primario, ma raggiunse i 100.000 km fornendo a Van Allen nuovi dati su di una seconda fascia di radiazioni.

Si scoprì quindi che ci sono zone di particelle cariche intrappolate estese da qualche centinaio a parecchie migliaia di chilometri. Queste zone da lui scoperte furono poi denominate Fasce di Van Allen (Van Allen radiation belts).

Più tardi continuò a collaborare con le missioni Explorer 35 (alla Luna), Mariner 2 e 5 (a Venere), Mariner 4 (a Marte), Pioneer 10 e 11 (a Giove e Saturno), fino alla sonda Galileo che raggiunse Giove nel 1995, per un totale di 25 missioni interplanetarie.

Era orgoglioso di avere scoperto le fasce di radiazioni attorno a Giove col Pioneer 10 nel 1973 e attorno a Saturno col Pioneer 11 nel 1979.

Fu sempre critico verso le missioni spaziali con equipaggi umani e si considerava ‘un leale oppositore’ quando si discutevano gli enormi budget dei grandi progetti spaziali, sostenendo che sonde automatiche sarebbero state non solo più economiche ma anche più efficienti. Il cambio di tendenza della NASA in questa direzione negli anni ’90 fu in parte dovuto anche ai suoi consigli.

Autore di oltre 200 pubblicazioni, fu notevole anche la sua attività didattica: oltre agli studenti che in 17 anni frequentarono le sue lezioni di ‘Astronomia Generale’, seguì ben 34 dottorandi in fisica spaziale dell’Università dello Iowa che poi furono tra i principali ricercatori e ideatori delle missioni NASA. Nel 1974 People Magazine lo incluse in una lista dei ‘top10’ insegnanti universitari della nazione.

Fu sempre molto ricercato come consigliere di comitati governativi e di altre amministrazioni, fu membro dello ‘Space Science Board’ (SSB) della National Academy of Sciences dal 1958 e poi consigliere della NASA dalla sua creazione.

Socio della American Geophysical Union dal 1948, ne fu Presidente dal 1982 al 1984. Ebbe dalla AGU la Medaglia John Adam Fleming per la geofisica nel 1963 e la Medaglia Bowie nel 1977. Nel 1962 ebbe il Premio Internazionale Guggenheim per i suoi contributi all’astronautica e nel 2006 ricevette il Trofeo del Smithsonian National Air and Space Museum. Dalla American Astronomical Society ricevette nel 1994 il Premio Kuiper ‘per la scoperta delle magnetosfere planetarie’ e in occasione del suo 80-esimo compleanno fu premiato dalla NASA, inoltre la Royal Astronomical Society glì attribui la Gold Medal nel 1978.

Membro dal 1959 della Accademia Nazionale delle Scienze, ebbe nel 1987 dalle mani del Presidente Reagan la Medaglia Nazionale delle Scienze, il più alto riconoscimento scientifico americano. Nel 1989 ricevette dal Re di Svezia il Premio Crafoord, massimo riconoscimento dell’Accademia Svedese delle Scienze per i campi di ricerca non premiati dal Nobel. Nel 1960 la rivista TIME lo nominò ‘man of the year’.

Come Professore emerito continuò a seguire le attività di ricerca all’Università dello Iowa fino alla morte, a 91 anni, per un attacco cardiaco.