ג'יימס ואן אלן

ג'יימס אלפרד ואן אלן (באנגלית: James Alfred Van Allen; ‏7 בספטמבר 1914 – 9 באוגוסט 2006) היה מדען חלל אמריקאי באוניברסיטת איווה. הוא היה גורם מרכזי בביסוס תחום המחקר המגנטוספירי בחלל. חגורות ואן אלן נקראות על שמו, בעקבות גילויין באמצעות גלאי גייגר-מולר בלוויינים של 1958 (אקספלורר 1, אקספלורר 3 ו-פיוניר 3) במהלך השנה הגיאופיזית הבינלאומית. ואן אלן הוביל את הקהילה המדעית בהצבת מכשירי מחקר מדעיים על לווייני חלל. ואן אלן נולד ב-7 בספטמבר 1914 בחווה קטנה ליד מאונט פלזנט, איווה. בילדותו, הוא הוקסם ממכשירים מכניים וחשמליים והיה קורא נלהב של מגזינים Popular Mechanics ו- Popular Science. פעם הוא החריד את אמו על ידי בניית סליל טסלה שיצר ניצוצות באורך של מטר וגרם לשיערו להזדקף. ואן אלן זכה במלגה שאפשרה לו להמשיך ללמוד פיזיקה גרעינית במכון קרנגי בוושינגטון הבירה, שם עסק במחקר בתחומים הבאים: גאומגנטיות, קרניים קוסמיות, פיזיקה של זוהר הקוטב ופיזיקה של האטמוספירה העליונה בכדור הארץ. באוגוסט 1939 הצטרף ואן אלן למחלקה למגנטיות יבשתית (DTM) של מכון קרנגי בוושינגטון הבירה כעמית מחקר של קרנגי. בקיץ 1940, הוא הצטרף למאמצי ההגנה הלאומיים של DTM עם מינויו לתפקיד מטה בוועדה הלאומית לחקר ההגנה (NDRC) בוושינגטון הבירה, שם עבד על פיתוח מרעומים פוטואלקטריים ומרעומי רדיו, שהם נפצים המגבירים את האפקטיביות של ירי נ"מ. פרויקט נוסף של NDRC הפך מאוחר יותר לפרויקט פצצת האטום במנהטן בשנת 1941. באפריל 1942 בעקבות הצטרפות ארצות הברית למלחמת העולם השנייה, המחקר בתחום ההיתוך הגרעיני הועבר למעבדה החדשה לפיזיקה יישומית (APL) של אוניברסיטת ג'ונס הופקינס. ואן אלן עבד על שיפור העמידות של שפופרות ואקום. העבודה ב-APL הביאה לדור חדש של נתיכי רדיו שנועדו לשיפור הגנה האווירית והתמודדות עם הפצצות חוף. בנובמבר 1942 ואן אלן התגייס לצבא האמריקאי והתמנה כסגן בצי האמריקני ושירת במשך 16 חודשים ברצף של משחתות הצי של דרום האוקיינוס השקט. הוא הדריך קציני תותחנים וערך ניסויים על מרעומי הארטילריה שלו. הוא היה עוזר קצין מטה בספינת הקרב USS Washington שהצליחה להתגונן מפני מתקפת קמיקזה יפנית במהלך קרב הים הפיליפיני, (19–20 ביוני 1944). על פעולותיו באוקיינוס השקט, זכה ואן אלן בארבעה כוכבי קרב. הוא הועלה לדרגת לוטננט קומנדר ב-1946. "שירותי כקצין בחיל הים היה החוויה המשמעתית ביותר בחיי, בפער ניכר מכל חוויה אחרת". לאחר השחרר מהצי ב-1946, חזר ואן אלן למחקר אזרחי ב-APL. הוא ארגן והנחה צוות באוניברסיטת ג'ונס הופקינס לביצוע ניסויים בגובה רב, תוך שימוש ברקטות V-2 שנלכדו בגרמניה בסוף מלחמת העולם השנייה. ואן אלן החליט שנדרשת רקטת-מחקר קטנה למחקר באטמוספירה העליונה. באותה עת פותחו הטילים Aerojet WAC Corporal ו- Bumblebee, בצי האמריקאי. ואן אלן הציג מפרט לטיל המתאים למטרותיו ועמד בראש הוועדה ששכנעה את ממשלת ארצות הברית לייצר אותו. הטיל נשא את השם Aerobee הטיל שוגר באמצעות ה-A-5, ב-5 במרץ 1948 מ-White Sands, ניו מקסיקו, הנושא מכשירים לחקר קרינה קוסמית, והגיע לגובה של 117.5 ק"מ. ואן אלן נבחר ליו"ר ועדת ההיגוי של חקר האטמוספירה העליונה באמצעות V-2 ב-29 בדצמבר 1947. שם הוועדה הוסב לוועדת המחקר של האטמוספירה העליונה באמצעות רקטות ב-18 במרץ 1948; ב-29 באפריל 1948 שונה שם הוועדה שוב - הוועדה למחקר רקטות ולוויינים. הוועדה סיימה את פעילותה ב-19 במאי 1960 וקיימה מפגש מחודש ב-2 בפברואר 1968. לי לואיס, ס.פ. סינגר, וג'יימס א. ואן אלן פיתחו את הרעיון לראקון ב-1 במרץ 1949 במהלך ירי הרקטות של אירובי מספינת המחקר U.S.S. Norton Sound. ב-5 באפריל 1950, עזב ואן אלן את המעבדה לפיזיקה יישומית, בעקבות קבלת מלגת מחקר של קרן ג'ון סיימון גוגנהיים ועבר למעבדה הלאומית ברוקהייבן. בשנה שלאחר מכן (1951) התמנה ואן אלן לראש המחלקה לפיזיקה באוניברסיטת איווה. תוך זמן קצר, גייס סטודנטים שסייעו לו במאמצים לגילוי דרכים לשיגור לוויינים חדשים לרום האטמוספירה. ב־1952, ואן אלן הגה את רעיון שילוב בלון-רקטה - הראקון. התקן שנשא רקטות על בלונים שהגיעו מעל מרבית האטמוספירה של כדור הארץ, בהמשך ששיגר אותם למרחקים גדולים אף יותר. הרקטות שוגרו לאחר שהבלונים הגיעו לגובה של כ־16 קילומטרים. בכתבה שהופיעה במגזין "טיים" נכתב "לא ניתן היה לירות את 'הראקונים' של ואן אלן באיווה מחשש ששרידי הרקטות יפגעו בתושבים". ואן אלן שכנע את משמר החופים האמריקני לאפשר לו לירות את הראקונים שלו משוברת הקרח Eastwind שהפליגה לגרינלנד. "הבלון הראשון התרומם כראוי לגובה של 70,000 רגל, אבל הרקטה לא נורתה. הראקון השני התנהג בדרך דומה. ההשערה הייתה שהשילוב של קור הקיצוני וגובה רב עלולים לעצור את השעון המתזמן את הצתת הרקטות. כדי להתמודד עם הבעיה חימם ואן אלן פחיות של מיץ תפוזים, הכניס אותן לתוך הגונדולה השלישית של רוקון ועטף את כל ההתקן בחומר מבודד. הרקטה נורתה בהצלחה". בשנת 1953 באמצעות הראקונים והמכשור המדעי שנשאו, זוהה רמז הראשון לחגורות קרינה המקיפות את כדור הארץ. טכניקת הראקון הזולה הוסיפה לשמש גם את קבוצות המחקר של המשרד לחקר הימי באוניברסיטת איווה בשנים 1953–1955 ו-1957. הראקון שוגר מספינות בים באזור שבין בוסטון ל- גרינלנד. גיליון 4 במאי 1959 של מגזין טיים זיכה את ג'יימס ואן אלן בתואר האדם האחראי להצבתה של ארצות הברית במעמד "המובילה הגדולה בהישגים מדעיים". במאמר תואר ואן אלן "כדמות מפתח בתחרות המתנהלת במקביל למלחמה הקרה ... היום הוא יכול להטות את מבטו לאחור ולהביט בשמיים. מעבר לכחול החיצוני נמצאות החגורות המקיפות את כדור הארץ ומכילות קרינה מסוכנת, החגורות הנקראות על שם ואן אלן. מעולם לא ניתן שם אדם לתכונה מלכותית יותר של כדור הארץ." ג'יימס ואן אלן, עמיתיו, מקורביו ותלמידיו באוניברסיטת איווה המשיכו להטיס מכשירים מדעיים על רקטות, לוויינים (Explorer 52 / Hawkeye 1), וחלליות בין-פלנטריות, כולל המשימות הראשונות (תוכנית פיוניר, תוכנית מרינר, תוכנית וויאג'ר, חללית גלילאו) לכוכבי הלכת נוגה, מאדים, צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון. התגליות שלהם תרמו רכיבים חשובים לידע על חלקיקים אנרגטיים, פלזמה וגלי רדיו ברחבי מערכת השמש. ואן אלן היה החוקר הראשי של מחקרים מדעיים שבוצעו בעזרת 24 לוויינים ומשימות פלנטריות. חבר האקדמיה הלאומית למדעים (ארצות הברית) (1959) איש השנה של המגזין "טיים" (1960) מדליית אליוט קרסון (1961) חבר החברה הפילוסופית האמריקאית (1961) פרס איווה (1961) חבר האקדמיה האמריקאית לאמנויות ולמדעים (1964) חבר מכובד באקדמיה למדעים של איווה (1975) מדליית זהב של החברה המלכותית לאסטרונומיה (1978) המדליה הלאומית למדעים (1987) צלחת הזהב של האקדמיה האמריקאית להישגים (אנ') (1988) פרס קראפורד (1989) פרס וניבר בוש (1991) פרס נאס"א למפעל חיים (1994) פרס קויפר (1994) פרס מוזיאון האוויר והחלל הלאומי (2006) על שמו נקראה משימת גשושות ואן אלן (אנ') של נאס"א (2019-2012) מדיה וקבצים בנושא ג'יימס ואן אלן בוויקישיתוף ג'יימס ואן אלן, באתר "Find a Grave" (באנגלית) ג'יימס ואן אלן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)