James Alfred Van Allen (narozen 7. září 1914) patří mezi přední americké vědce, kteří se zabývají vesmírem. Většinu své vědecké a pedagogické kariéry strávil na univerzitě v Iowě.

Jsou po něm pojmenovány Van Allenovy radiační pásy, objevené družicemi Explorer I a Explorer III. Van Allen se zasloužil o použití Geigerovy měřicí aparatury na těchto družicích k měření nabitých částic.

"Jedna z nejvíc fascinujících věcí na lidské životě je poznání, že žijeme ve vesmíru, který prakticky nemá hranice." James Van Allen

Ocenění

• 1960 vyhlášen Mužem roku časopisu TIME - je jedním z 15 vědců, kterým se tohoto ocenění dostalo
• 1978 Zlatá medaile Královské astronomické společnosti
• 1987 Národní medaile za vědu
• 1989 Crafoordova cena
• 1991 Cena Vannevara Bushe
• 2006 Cena Národního muzea letectví a vesmíru

Život v datech

7. září 1914	James Van Allen se narodil v Mount Pleasant v Iowě, USA.
1931	Dokončil střední školu v Mount Pleasant.
1935	Získal bakalářský titul s nevyšším vyznamenáním na Iowa Wesleyan College v Mount Pleasant. Učil ho prvotřídní fyzik profesor Thomas Poulter. Sledoval meteory, provedl magnetický průzkum v Mount Pleasant, měřil kosmické záření na zemském povrchu.
1935	Získal magisterský titul ve fyzice pevného skupenství na univerzitě v Iowě.
1939	Získal doktorát v jaderné fyzice na univerzitě v Iowě. V absolventské práci měřil průřez při reakci dvou deuteronů (jader těžkého vodíku)
1940	Působil jako fyzik v Oddělení zemského magnetismu v Carnegieho ústavu ve Washingtonu. Pracoval na vývoji fotoelektrických a radiových rozbuškách pro využití v bombách, raketách a v projektilech střelných zbraní. Právě zde se dr. Van Allen začal zajímat o kosmické záření.
1942	Nastoupil do Laboratoře aplikované fyziky (APL) na Univerzitě Johnse Hopkinse, kde pokračoval ve výzkumu rozbušek. Později téhož roku vstoupil do námořnictva, sloužil v jednotce v jižním Pacifiku jako asistent důstojníka dělostřelectva.
1946	Opustil námořnictvo a vrátil se k civilnímu výzkumu v APL. Na Univerzitě Johnse Hopkinse založil a vedl tým, který experimentoval s raketami V-2, získanými po 2. světové válce od Němců. Fyzikové je chtěli využít k výzkumu horních vrstev atmosféry. Ukázalo se ale, že rakety V-2 jsou pro tento úkol příliš těžké a složité. Van Allen došel k závěru, že potřebuje malou raketu od společnosti Aerojet WAC Corporal a střelu Bumblebee (Čmelák"), kterou vyvíjelo americké námořnictvo. Detailně nakreslil spojení raketového stupně Aerojetu s druhým stupněm střely Bumblebee. Svůj návrh pojmenoval Aerobee ("Vzdušná včela") a předložil ho komisi, která přesvědčila americkou vládu, aby ho schválila. Rakety Aerobees startovaly z 53 metrů vysokých věží, které měly zaručit dostatečnou stabilitu, než raketa získá potřebnou rychlost a začne se projevovat vliv stabilizačních křidélek. Startovací věže postavili ve White Sands Missile Range ve Fort Churchill na Wallops Islandu. Raketa Aerobee mohla vynést 68 kg nákladu do výšky 130 km.
1. března 1949	Používání malých výkonných raket vedlo k navržení postavení balonu, který se mohl dostat nad převážnou část atmosféry (později se mu říkalo "rockoon", tedy "raketobalon"). Vyvinuli ho velitel Lee Lewis, velitel G. Halvorson, S. F. Singer, a Van Allen v USS Norton Sound.
5. dubna 1950	Van Allen odešel z APL a přidal se k výzkumnému týmu Nadace Johna Simona Guggenheima v Národní laboratoři v Brookhavenu. Časopis TIME v roce 1959 napsal: V roce 1950 došlo k události, která začala nenápadně, ale ovlivnila budoucnost Van Allena a jeho krajanů. V březnu britský astrofyzik Sydney Chapman navštívil Van Allena a zmínil se, že by se chtěl ve Washingtonu setkal s dalšími odborníky. Van Allen obvolal asi osm nebo deset špičkových vědců (včetně Lloyda Berknera, S. Freda Singera a Harry Vestineina) a pozval je do obývacího pokoje svého malého cihlového domku. "Začalo se mluvit o geofyzice a o dvou Mezinárodních polárních rocích, které v letech 1882 a 1932 podnítily mezinárodní spolupráci v arktických a antarktických oblastech. Někdo navrhl, že s vývojem nových nástrojů, jako jsou rakety, radar a počítače, nadešel čas pro uspořádání celosvětového roku geofyziky. Ostatní byli nadšeni, a jejich nadšení se rozšířilo z Washingtonu do celého světa. Lloyd Berkner s kolegy předložili Mezinárodní radě vědeckých svazů návrh na uspořádání IGY (Mezinárodního geofyzikálního roku) v letech 1957-58, v době nejvyšší sluneční aktivity. Mezinárodní geofyzikální rok podnítil americkou vládu k příslibu družic kolem Země pro geofyzikální účely. Sovětská vláda na to odpověděla urychlením vyslání Sputniku na oběžnou dráhu. Závod o vesmír v podstatě začal toho večera v roce 1950 v obývacím pokoji u Van Allena." "...vesmír, který byl kdysi prostorem mezinárodní konkurence, je také prostorem mezinárodní spolupráce. Uvědomil jsem si to už v roce 1959, když jsem se zúčastnil mezinárodní spolupráce o kosmickém záření v Moskvě. Na této konferenci zaznělo mnoho různých názorů a pohledů na věc, ale šlo o běžné problémy. Na základním smyslu a cíli jsme se shodovali, to bylo všem zřejmé. Mnoho studií, které zde byly zveřejněny, vycházely z jiných prací, které byly původně napsané třeba ve třech nebo čtyřech jiných jazycích. Věda je bezesporu jednou z nejuniverzálnějších lidských činností."
1951	James Van Allen se stal ředitelem oddělení fyziky na univerzitě v Iowě. Zanedlouho získal studenty pro svůj záměr odhalovat tajemství divokých dálek a vymýšlet způsoby, jak dostal přístroje výš do atmosféry než kdykoliv předtím. Van Allen jako první navrhl kombinaci balonu a rakety, která vynesla rakety na balonech do vysokých vrstev atmosféry. Teprve potom, ve výšce 16 km, se rakety odpálily ještě výš.
1952	Jak v roce 1959 napsal časopis TIME, "Van Allenovy raketobalony nemohly startovat v Iowě, protože shořelé části raket by mohly zasáhnout obyvatele Iowy a jejich domovy." Van Allen proto přesvědčil americkou pobřežní stráž, aby mu dovolila vypouštět raketobalony z ledoborce Eastwind ("Východní vítr"), která mířila do Grónska. "První balon vystoupal podle plánu do výšky 70 tisíc stop (21,3 km), ale raketa pod balonem se nezapálila. Druhému balonu se přihodilo to samé. Van Allena se domníval, že vlivem extrémního mrazu ve výšce se mohly zastavit hodiny. K zařízení třetího balonu proto přidal plechovky ohřátého pomerančového džusu a všechno obalil izolací. Raketa se odpálila."
1953	Rakety odpálené z balonů poblíž Newfoundlandu zaznamenaly první náznaky radiačních pásů kolem Země. Stejnou nízkorozpočtovou techniku později používal Úřad námořního výzkumu a výzkumné týmy univerzity v Iowě v letech 1953-55 a 1957. Vypouštěly raketobalony z lodí mezi Bostonem a Thule v Grónsku.
26. ledna 1956	Na Michiganské univerzitě se konalo sympozium na téma "Vědecké využití družic kolem Země". Sponzoroval ho Výbor pro raketový výzkum horní atmosféry s předsedou Van Allenem.
1. duben 1957	Výbor pro raketový výzkum horní atmosféry se přejmenoval na Výbor raketového a družicového výzkumu. Předsedal mu Van Allen.
1. červenec 1957	Mezinárodní geofyzikální rok (IGY) začíná. Pořádá ho Mezinárodní rada vědeckých svazů. Trval 18 měsíců v době nejvyšší sluneční aktivity (např. slunečních skvrn). Lloyd Berkner, jeden z iniciátorů historického setkání 5. dubna 1950 v domě Van Allena, byl v letech 1957-1959 prezidentem Mezinárodní rady vědeckých svazů.
26. září 1957	Celkem 36 raketobalonů odstartovalo z ledoborců amerického námořnictva v oblasti Atlantiku, Tichého oceánu a Antarktidy v rozmezí od 75 stupňů severní šířky po 72 stupňů jižní šířky. Tyto sondy byly součástí amerického vědeckého programu v rámci IGY, který vedli Van Allen a Lawrence J. Cahill z univerzity v Iowě. Byly mezi nimi vůbec první rakety vypuštěné v horní atmosféře nad Antarktidou.
4. října 1957	Sovětský svaz v rámci IGY úspěšně vypustil družici Sputnik 1 jako vůbec první umělou družici Země na světě.
31. ledna 1958	První americká družice Explorer I odstartovala na nosné raketě Jupiter-C na oběžnou dráhu Země z Mylu Canaveral na Floridě. Družice na palubě nesla detektor mikrometeoritů a přístroj na zaznamenání kosmického záření, který sestrojil Van Allen spolu se svými studenty. Údaje z Exploreru I a Exploreru III (který odstartoval 26. března 1958) umožnily týmu v Iowě učinit první vědecký objev: existenci prstencovité oblasti záření nabitých částic, zachycených magnetickým polem Země.
červenec 1958	Kongres Spojených států schválil Akt o národním letectví a vesmíru (běžně nazývaný "Vesmírný akt"), kterým od 1. října 1958 oficiálně vznikl Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) transformováním Národní poradní komise pro letectví (NACA) a dalších vládních agentur.
6. prosinec 1958	Na raketě Juno II odstartovala z Atlantské základny sonda Pioneer 3 - třetí lunární sonda v rámci amerického programu IGY pod vedením NASA ve spolupráci s armádou. Základní účel letu, umístění vědeckých přístrojů o hmotnosti 12,95 liber (5,87 kg) se nezdařil. Sonda ovšem dosáhla výšky 63 tisíc mil (101 tisíc km) a poskytla Van Allenovi další údaje, které umožnily objev druhého radiačního pásu. Pás zachyceného záření začíná ve výšce několik set mil od Země a šíří se v prostoru několika tisíce mil do vesmíru. Radiační pásy byly pojmenovány po svém objeviteli, Jamesi Van Allenovi.
31. prosinec 1958	Mezinárodní geofyzikální rok končí.
4. května 1959	Magazín TIME prohlásil Jamese Van Allena za člověka, který nese největší zodpovědnost za "vedoucí roli USA ve vědeckých úspěších". Nazval ho "klíčovou postavou v závodu o prestiž uprostřed studené války... dnes může zvednout hlavu a dívat se na oblohu. Uprostřed nejvzdálenější modři Zemi obepínají pásy silné radiace, které nesou jeho jméno. Jméno žádného člověka nebylo nikdo uděleno vznešenějšímu jevu naší planety."
1960 a později	Od roku 1960 James Van Allen spolu s kolegy a studenty na univerzitě v Iowě pracoval na vývoji přístrojů pro rakety, družice kolem Země (Hawkeye I) a meziplanetární sondy (včetně prvních misí programů Pioneer, Mariner, Voyager a Galileo) k Venuši, Marsu, Jupiteru, Saturnu, Uranu a Neptunu. Jejich objevy se významně podílejí na našich znalostech nabitých částic, plasmy a radiových vln v celé Sluneční soustavě.
1985	James Van Allen odešel z univerzity v Iowě do důchodu, zůstává emeritním profesorem fyziky.
9. října 2004	V sobotu 9. října 2004 uspořádala univerzita v Iowě oslavu na počest profesora Jamese Van Allena a jeho úspěchů u příležitosti jeho 90. narozenin. Oslava zahrnovala také sérii přednášek pro odborníky i pro veřejnost, recepci s dortem a punčem a večerní banket.

Hledání heliopauzy

Je to příběh o objevování, o probdělých nocích strávených nad kvanty vědeckých údajů, které nikdo neviděl, o pevné vůli, zoufalém riskování, o důvtipu a tvrdé práci. Je to také příběh o překvapeních, o poznávání netušených věcí.

Několik dní před startem sondy Pioneer 10 v roce 1972 vydala tisková agentura United Press International (UPI) sdělení, že "až se sonda v roce 1979 přiblíží k oběžné dráze Uranu, bude mimo dosah komunikace se Zemí a dál bude putovat vesmírem opuštěná, bez kontaktu."

Přesně to očekávali téměř všichni, kdo se na misi Pioneer podíleli. Znamenalo by to, že sonda splnila svůj úkol. Jenže nakonec bylo všechno jinak. O dvacet let později, v létě roku 1999 byl Uran daleko za Uranem. Nejen to, byl i daleko za Plutem. A přesto není opuštěným vesmírným poutníkem bez kontaktu.

Dochází mu energie a většina přístrojů je vypnutá, ale jak potvrdil manažer projektu Larry Lasher, "signály jsou slabé, ale stále přicházejí." "Arthur C. Clarke kdysi prohlásil, že "jediný způsob, jak poznat hranice uskutečnitelného, je posunout se až za ně." Pioneer 10 a další sondy potvrdily Clarkova slova. Noviny New York Times napsaly poté, co se Pioneer 10 přiblížil k Jupiteru: "Přes všechny problémy této planety je jen velmi málo míst, kam člověk nedosáhne." Tak začalo hledání heliopauzy.

NASA chtěla v roce 1980 sondy Pioneer 10 a Pioneer 11 odepsat, ale sondy na to měly jiný názor. Tvrdohlavě odmítaly oficiální proklamace o ukončení své mise, přestože lidé, kteří je postavili a poslali do vesmíru, už odešli do důchodu nebo se věnovali jiným projektům.

Někteří členové projektu považovali misi po přiblížení k planetě v roce 1980 za ukončenou. Někteří na ní ale pokračovali. Van Allenův Geigerův teleskop (přístroj na měření nabitých částic), Simpsonův experiment s nabitými částicemi a teleskop Franka McDonalda k měření kosmického záření už nebyly pod palbou silného záření z planet, ale přesto měly pořád dost práce.

Když už přístroje nebyly pod vlivem rušivé magnetosféry planet, hledaly samotný konec Sluneční soustavy, fyzikální hranici, která odděluje sféru vlivu Slunce od zbytku naší Galaxie. Laický pozorovatel by mohl za zjevnou hranici Sluneční soustavy považovat oběžnou dráhu Pluta, nevzdálenější planety od Slunce. Ale to je jen jedna z možných definic, která nepočítá s nejdůležitějším členem Sluneční soustavy - se samotným Sluncem.

Pro astronomy znamená definování hranice Sluneční soustavy nelezení oblasti, na kterou už Slunce nemá vliv, kde se sluneční vítr ztrácí je nahrazen mezihvězdnou hmotou. Této oblasti se říká heliopauza. Po úspěšném splnění svých původních misí dostaly sondy Pioneer 10 a 11 nový úkol: najít heliopauzu.

Jak daleko je heliopauza?

"Na začátku mise jsme si mysleli, že vliv slunečního větru končí za oběžnou dráhou Jupiteru," prohlásil Van Allen. Sonda Pioneer 10 tuto představu rychle vyvrátila. Rozšíření a intenzita slunečního větru se dá změřit podle toho, jakým způsobem ovlivňuje kosmické záření přicházející z vnějšku Sluneční soustavy. Čím víc bylo naměřeno galaktického kosmického záření, tím méně bylo slunečního větru - a naopak. Poměru těchto dvou složek se říká gradient galaktického kosmického záření. Vědci čekali, že ve chvíli, kdy se Pioneer 10 ocitne za Jupiterem, tento gradient rychle vzroste. To se ale k velkému překvapení Van Allena a dalších odborníků nestalo. Vliv Slunce se projevoval mnohem dál, než očekávali.

Porucha vypínače radiového systému Pioneeru 11 1. října 1990 znemožnila získat koherentní Dopplerovy signály používané pro sledování sondy, takže vědci z této sondy nezískali doplňující data pro zkoumání anomálie Pioneeru.

Nástroje Pioneeru 11 byly 9. září 1995 vypnuty, protože jim docházela energie. Program oficiálně skončil 31. března 1997. Pioneer 11 pokračuje v letu směrem k souhvězdí Aquila (Orel). Za čtyři miliony let se přiblíží ke hvězdě Lambda Aquila s magnitudou 3,4.

Běžná komunikace s Pioneerem 10 skončila také 30. března 1997 s oficiálním ukončením programu, ale čas od času odborníci dál kontrolovali její polohu. Poslední signál získali 23. ledna 2003 ze vzdálenosti 86,34 astronomických jednotek (vzdáleností Země - Slunce). Radiový signál ze sondy putoval na Zemi 23 hodin a 55 minut. Začátkem března 2006 se Země naposledy ocitla ve výhodné pozici pro zachycení radiového signálu sondy. Člen týmu "Anomálie Pioneeru" Slava Turyshev 6. března 2006 oznámil, že při posledním pokusu o kontakt s Pioneerem 10 nezachytil žádný signál. Sonda míří k Aquiladebaranu, červenému obrovi v souhvězdí Býka. Při současné rychlosti (12,18 km za sekundu) doletí k Aldebaranu zhruba za dva miliony let.

Hledání heliopauzy a její struktury pokračuje.

Anomálie Pioneeru

Díky vytrvalosti některých členů týmu programu Pioneer po roce 1980 vědci získali neocenitelná data pro studium tzv. anomálie Pioneeru.

Analýza radiových signálů ze sond Pioneer 10 a 11 ve vzdálenosti 20 až 70 astronomických jednotek od Slunce dlouhodobě naznačovala přítomnost malé odchylky v předpokládaném zrychlení. Přestože existuje podezření, že tato odchylka má systematický zdroj, vědci dodnes žádný nenašli. Původ odchylky zůstává nejasný.

---

Tento text (překlad) je zveřejněn pod licencí GFDL
původní stránka
překlad: Eva Vlčková