Que sont les ceintures de Van Allen ?

La ceinture de radiations de Van Allen, ou plus simplement ceinture de Van Allen, est une zone toroïdale de la magnétosphère de la Terre entourant l'équateur magnétique et contenant une grande densité de particules énergétiques. La rencontre de ces particules avec les molécules de la haute atmosphère terrestre est à l'origine des aurores polaires.

Les instruments embarqués par Spoutnik 2 avaient correctement mesuré les effets de ces ceintures, mais ces informations n’avaient pas pu être reçues par l’URSS, car Spoutnik 2 traversait les régions incriminées à des moments où il n'était pas visible depuis le territoire soviétique.

Cette ceinture ne fut donc décrite qu'un peu plus tard au cours de l'année 1958 par James Alfred van Allen à partir des mesures effectuées par des compteurs Geiger embarqués dans les satellites Explorer 1 et Explorer 3.

On peut, en réalité, considérer qu'elle est constituée de deux zones distinctes appelées « ceinture intérieure » et « ceinture extérieure ». La première, située entre 700 km et 10 000 km d'altitude, est constituée principalement de protons à haute énergie (jusqu'à plusieurs centaines de MeV à des débits de fluence de plusieurs dizaines de milliers de protons par centimètre carré et par seconde dans les zones les plus intenses) provenant du vent solaire et du rayonnement cosmique, piégés par le champ magnétique terrestre. La ceinture extérieure, plus large, se déploie entre 13 000 km et 65 000 km d'altitude ; elle est constituée d'électrons également à haute énergie (> 5 MeV) à des débits de fluence de l'ordre du millier de particules par centimètre carré et par seconde. Les particules des deux ceintures se déplacent en permanence à grande vitesse entre les parties nord et sud de la magnétosphère.

En février 2013, une équipe de l'université du Colorado annonce la découverte d'une troisième ceinture de radiations non permanente en se fondant sur des observations des sondes jumelles Van Allen Probes datant de septembre 20121. Le phénomène a persisté pendant quatre semaines avant d'être disloqué par une puissante onde de choc interplanétaire. La NASA a lancé les satellites Van Allen en 2012 afin de mesurer et caractériser les régions subissant les rayonnements de ces ceintures.

Bien que les flux ne soient pas strictement isotropes, peu de modèles prennent en compte l'anisotropie car elle s'annule sur plusieurs révolutions orbitales pour un objet typique.

Une exposition, même de courte durée, aux parties les plus intenses de ces ceintures de radiations étant fatale, la protection des astronautes par un blindage adéquat et la sélection de trajectoires minimisant l'exposition est nécessaire. Seuls les astronautes d'Apollo qui se sont rendus en orbite lunaire ont traversé la ceinture de Van Allen. Leur exposition à la radiation avait été calculée, et ils n'ont pas passé plus d'une heure dans la partie la plus dommageable. Ainsi, la dose de radiation reçue par ces astronautes était de 300 fois inférieure à une dose considérée comme mortelle.

Source : Wikipédia.

La première chose qui vient à l'esprit, c'est l'étonnement : comment peut-il exister de pareilles zones radioactives aussi mortelles autour la terre ?

La deuxième question qui vient ensuite, c'est comment les astronautes américains, lors de leurs multiples voyages sur la Lune, ont pu traverser ces zones et survivre, alors même que leur vaisseau n'était pas blindé ? Wikipédia dit qu'il ont reçu une dose 300 fois inférieure à la dose mortelle, mais peut-on se fier à Wilipédia ? Non. La question est simple en fait : accepteriez vous de rester vous-mêmes dans une pièce traversée par des radiations ionisantes intenses pendant 1 heure ? Bien sûr que non. Les astronautes eux l'auraient fait... Pas crédible. À fortiori parce-qu'ils devaient les traverser 2 fois : à l'aller et au retour, entièrement. Quand on voit leur taille, il bien évident qu'il leur a fallu bien plus d'une heure pour les traverser, encore un autre mensonge de Wikipédia... Leur article a du être l'objet d'une sacrée bataille d'édition pour débiter autant d'inepties.

Enfin, si l'on s'amuse à calculer l'épaisseur des deux ceintures de Van Allen, on trouve :

1ère ceinture : altitude comprise entre 700 et 10.000 km, soit 6.900 km d'épaisseur.

2ème ceinture  : altitude comprise entre 13.000 et 65.000 km, soit 52.000 km d'épaisseur.

Cela nous donne donc une zone totale de 6.900 + 52.000 = 58.900 km de radiations à traverser.

Même si l'on prend la vitesse d'Apollo 10 (une mission non habitée de test de faisabilité), qui est de 11.082 m/s, soit 39.895 km/h, le record de vitesse le plus élevé pour un véhicule habitable notez-le, la durée pour traverser la ceinture au complet est de 58.900 / 39.895 = soit 1,3034, ce qui fait 1h18... Et la mission Apollo 11 et les suivantes allaient moins vite, ce qui signifie que la durée pour traverser cette zone mortelle a été supérieure à 1h18...

Et leur vitesse au retour était plus faible encore : la vitesse du vaisseau était tombée à 850 m/s à la limite de l'influence des champs de gravité de la Terre et de la Lune. Même si à partir de ce point, le vaisseau a du accélère à cause de la gravité terrestre, cela signifie que les astronautes ont du passer des heures dans les ceintures de Van Allen à leur retour... Il y a quelque chose qui cloche. On se fout de nous.

Les ceintures de Van Allen, un phénomène inconnu du grand public. À connaître !