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8.1 Ma le fasce di Van Allen non sono letali e invalicabili?

IN BREVE: No, perché non sono affatto letali come si afferma spesso e perché sono fasce e quindi ci si può volare intorno. I russi le fecero attraversare da cavie animali senza riscontrare problemi e gli americani effettuarono missioni sperimentali per misurare se la schermatura delle capsule Apollo fosse sufficiente. Inoltre le missioni lunari seguirono traiettorie calcolate proprio per aggirare la zona centrale di queste fasce a forma di ciambella e attraversare rapidamente le loro zone esterne di minore intensità. Gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale ne attraversano periodicamente alcune zone senza effetti letali.


IN DETTAGLIO: Molti sostenitori della messinscena lunare affermano che c’è un ostacolo letale per qualunque missione lunare con astronauti: le fasce di Van Allen.

Sarebbe infatti impossibile, a detta di ogni scienziato che si rispetti, che un qualunque essere vivente attraversi addirittura le Fasce di Van Allen, altrochè arrivare sulla Luna. (Le F. sono una stretta e poderosa cintura di radiazioni, che va da un polo all’altro della Terra, e che a sua volta protegge la Terra dalle radiazioni cosmiche, ma alla quale è impensabile per noi anche solo avvicinarsi. Ci hanno provato, negli ultimi anni, gli astronauti dello Shuttle, con risultati ben poco confortanti).
-- Massimo Mazzucco, Luogocomune.net (2017)

Questa serie di affermazioni contiene numerosi errori scientifici. Innanzi tutto non fornisce alcuna fonte tecnica: dice genericamente “a detta di ogni scienziato che si rispetti”, senza però fare nomi specifici di questi ipotetici scienziati che sosterrebbero questa tesi e senza fornire riferimenti a pubblicazioni autorevoli.

Consultando la letteratura specialistica (per esempio i testi riportati nella bibliografia in fondo a questo libro o gli articoli divulgativi citati in questa sezione) emergono poi gli errori veri e propri:

  • Le fasce di Van Allen non sono una cintura “stretta”, ma si estendono intorno alla zona equatoriale della Terra a distanze che variano molto secondo l’attività del Sole ma sono grosso modo comprese fra 600 e 10.000 chilometri per quella interna, più intensa, e fra 18.000 e 60.000 chilometri per quella esterna; non c’è un intervallo vero e proprio fra le due fasce, che hanno contorni estremamente sfumati e molto irregolari: la Figura 8.1-1 è una rappresentazione molto schematica.
  • Le fasce non si estendono affatto “da un polo all’altro della Terra”, ma sono disposte all’incirca a ciambella sul piano equatoriale e non sono presenti ai poli.
  • Il termine “radiazioni” è fuorviante: non si tratta di emissioni radioattive, ma di particelle cariche (elettroni e protoni) molto energetiche, che possono avere effetti sui tessuti organici e sui circuiti elettronici; ma non sono raggi gamma, raggi X o altre forme di radiazione altamente penetranti e dannose, per cui si può ridurre la loro penetrazione senza ricorrere alle schermature di piombo che molti immaginano quando si parla di radiazioni.
  • Le fasce non proteggono affatto “la Terra dalle radiazioni cosmiche”, ma sono un effetto del campo magnetico terrestre e dell’alta atmosfera, che sono i veri fattori di protezione.
  • Non è vero che “è impensabile per noi anche solo avvicinarsi”: la missione Gemini 11 (1966) portò Pete Conrad e Dick Gordon a un’altitudine di 1374 km, eppure tornarono indenni; e gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale non solo vi si avvicinano, ma ne attraversano periodicamente una zona, denominata anomalia del Sud Atlantico, che si protende verso la superficie terrestre.
  • Non esistono “risultati ben poco confortanti” degli astronauti dello Shuttle derivanti dall’interazione con le fasce di Van Allen.

Figura 8.1-1. Rappresentazione grafica delle fasce di Van Allen, con le particelle cariche confinate (blu e giallo) e il confine della plasmapausa (superficie blu-verde). Credit: NASA Scientific Visualization Studio.


La letteratura scientifica storica (per esempio gli articoli scientifici citati nella Bibliografia) documenta il fatto che la relativa pericolosità delle radiazioni delle fasce di Van Allen era ben nota all’epoca dello svolgimento delle missioni lunari. La loro scoperta risale infatti al 1958, ad opera del fisico statunitense James Van Allen (1914-2006), dalle quali hanno preso il nome, e il problema dei loro effetti era ritenuto già allora perfettamente risolvibile con alcune semplici precauzioni, come descritto nel rapporto Radiation Plan for the Apollo Lunar Mission (gennaio 1969).

Le stime degli esperti si dimostrarono corrette: nel 1968 la sonda sovietica Zond 5 attraversò le fasce di Van Allen per portare intorno alla Luna vari esseri viventi, che tornarono incolumi.

Per le missioni Apollo, l’esposizione alle fasce fu calcolata e misurata tramite lanci di prova senza equipaggio: specificamente, la missione Apollo 6 (aprile 1968) portò in orbita terrestre una capsula Apollo senza astronauti e piena di strumenti proprio per misurare la capacità del veicolo di bloccare le radiazioni delle fasce di Van Allen. L’esposizione risultò comparabile a quella di qualche radiografia medica, quindi più che sopportabile per un breve periodo.

Dopo gli animali di Zond 5, i primi esseri umani ad oltrepassare le fasce di Van Allen furono gli astronauti della missione Apollo 8. Secondo il rapporto NASA Biomedical Results of Apollo (1975), nel corso dell’intero volo Lovell, Borman e Anders accumularono una dose di radiazioni di 1,6 millisievert, equivalente a circa venti radiografie toraciche e quindi ben lontana dall’essere immediatamente letale come teorizzano alcuni complottisti.

L’effettiva entità del rischio comportato dalle fasce di Van Allen era insomma già ben nota e sperimentata ben prima degli allunaggi, come dimostra questo estratto da un lungo articolo di Franco Bertarelli su Epoca a dicembre del 1968, la cui scansione è disponibile presso Apollo 8 Timeline:

Le fasce di Van Allen: una specie di ponte minato

Il secondo punto critico, così drammaticamente esaltato da Bernard Lovell,* è quello delle pericolose radiazioni cui gli astronauti sarebbero esposti durante il viaggio di andata e ritorno, quando dovranno, per forza, traversare le cosiddette fasce di Van Allen.

*Sir Bernard Lovell (nessuna parentela con l’astronauta Jim Lovell di Apollo 8) era un notissimo astronomo britannico che all'epoca dirigeva l’osservatorio radioastronomico di Jodrell Bank ed è considerato il fondatore della radioastronomia.

Si tratta, come mostra il disegno schematico pubblicato in queste pagine, di due cinture fortemente radioattive che circondano la Terra, una più bassa (a circa 3200 chilometri) e l’altra più alta (a circa 16 mila chilometri), dentro le quali il campo magnetico terrestre ha catturato -- e mantiene -- particelle cosmiche provenienti dal Sole ed anche dalle Stelle. Sarà come traversare un oceano tempestoso, come varcare un ponte minato: ma -- ce lo conferma anche il professor Kaminski* -- si tratta di affrontare un pericolo conosciuto, protetti da mezzi di difesa (scudi antiradiazioni) di ben studiata efficacia.

*Heinz Kaminski, ingegnere chimico e ricercatore spaziale tedesco, fondatore dell’osservatorio di Bochum che captò i segnali radio delle sonde sovietiche e degli astronauti Apollo.

Certo, nessun uomo ha mai traversato le fasce di Van Allen: ma gli esperimenti compiuti recentemente con gli esseri viventi posti a bordo della sonda sovietica Zond 5, lanciata intorno alla Luna il 15 settembre e recuperata intatta nell’oceano Indiano, non sono tali da giustificare il pessimismo del radioastronomo inglese. Le tartarughe, i moscerini e i microrganismi racchiusi nei contenitori biologici della Zond non hanno riportato guai seri, se si eccettua qualche disturbo al fegato e alla milza delle tartarughe, ed una loro piuttosto strana perdita di peso.

Soprattutto su questo punto, la tesi del professor Kaminski sembra ineccepibile: poiché la quantità e la natura delle radiazioni nocive che gli astronauti dell’Apollo 8 dovranno affrontare è nota, diventa ingiurioso per la scienza americana supporre che non siano stati approntati ineccepibili sistemi di difesa.

Il Mission Report di Apollo 11 dichiara che la dose totale di radiazioni misurata dai dosimetri indossati dagli astronauti durante il viaggio fu compresa fra 2,5 e 2,8 millisievert. Il loro dosimetro specifico per le fasce di Van Allen rilevò dosi di 1,1 millisievert per la pelle e 0,8 millisievert in profondità, ben al di sotto dei valori significativi dal punto di vista medico.

Per fare un paragone, secondo il National Council on Radiation Protection and Measurement statunitense, la dose annua media di radiazioni ricevuta normalmente da una persona negli Stati Uniti è 6,2 millisievert ed è per il 52% di origine naturale.

Chi non si volesse fidare della NASA può contare sul chiaro consenso della comunità scientifica sull’argomento, dimostrato per esempio dall’articolo divulgativo The Van Allen Belts and Travel to the Moon di Bill Wheaton (2000), specialista in astronomia a raggi gamma presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL).

Wheaton fornisce dati concreti sulle radiazioni nello spazio e specificamente nella zona più pericolosa, appunto le contestate fasce di Van Allen. Emerge che i dati scientifici pubblicati dalla NASA a proposito delle radiazioni di queste fasce devono essere veritieri, altrimenti anche i satelliti automatici odierni, che le attraversano e ne possono essere influenzati, non funzionerebbero e verrebbero danneggiati se non fossero adeguatamente schermati.

Inoltre James Van Allen stesso sottolineò, già nell’articolo del 1960 On the Radiation Hazards of Space Flight, che le fasce non racchiudono la Terra da un polo all’altro ma sfumano a partire da circa 30° al di sopra e al di sotto dell’equatore, formando una sorta di ciambella. Per aggirarle o passare attraverso le loro zone meno intense basta quindi adottare una traiettoria opportunamente inclinata: cosa che fecero appunto tutti i veicoli delle missioni Apollo, sia all’andata sia al ritorno (Figura 8.1-2).


Figura 8.1-2. La traiettoria di partenza dell’Apollo 11. Quella di rientro fu ancora più inclinata. Fonte: Rocket & Space Technology.


Il transito dell’Apollo 11 attraverso le fasce di Van Allen durò circa 90 minuti; la zona di massima intensità fu aggirata in una decina di minuti.


L’anomalia del Sud Atlantico


Molti sostenitori delle tesi di complotto che citano le fasce di Van Allen come ostacolo invalicabile non sono al corrente di un fatto che smonta alla base la loro obiezione: gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale (quindi anche gli italiani Umberto Guidoni, Roberto Vittori, Luca Parmitano, Paolo Nespoli e Samantha Cristoforetti) attraversano periodicamente un lembo di queste fasce, denominato anomalia del Sud Atlantico. Questo fatto poco noto è stato già accennato sopra, ma merita un approfondimento.

Le fasce di Van Allen non si estendono intorno alla Terra in modo uniforme ed equidistante come si vede spesso nelle illustrazioni schematiche: sopra il Sud Atlantico scendono a una distanza più bassa della media (Figure 8.1-3 e 8.1-4), fino a raggiungere la quota alla quale orbita la Stazione Spaziale, a circa 400 chilometri dalla superficie terrestre, e scendendo anche fino a 200 chilometri.

Figura 8.1-3. L’anomalia del Sud Atlantico nella mappatura realizzata dal satellite ROSAT (NASA, 2008).


Figura 8.1-4. L’anomalia del Sud Atlantico in un’animazione dell’ESA.


Di conseguenza, la Stazione passa attraverso questa porzione delle fasce di Van Allen ogni volta che sorvola il Sud Atlantico, come fa periodicamente nella sua orbita fortemente inclinata (51,6°) rispetto all’equatore terrestre. Se le fasce fossero davvero così letali come dicono i complottisti, gli occupanti della Stazione morirebbero a bordo, visto che a differenza degli astronauti Apollo attraversano questa zona delle fasce di Van Allen molte volte nel corso delle proprie missioni, che possono durare da sei mesi a un anno intero.

La schermatura della Stazione Spaziale riduce fortemente l’esposizione degli astronauti alle particelle energetiche delle fasce di Van Allen, ma non protegge le telecamere esterne della Stazione, le cui immagini sono diffuse in diretta via Internet. Questo fatto produce un fenomeno curioso: dato che anche i componenti elettronici sono influenzabili dalle particelle cariche delle fasce, è possibile assistere in diretta ai loro effetti sui sensori di queste telecamere, come mostrato nei video delle Figure 8.1-5 e 8.1-6: sembra di guardare una nevicata notturna.

Figura 8.1-5. A sinistra, l’immagine trasmessa dalle telecamere esterne della Stazione Spaziale il 30 dicembre 2014 alle 1:40 CET; a destra, la posizione geografica della Stazione durante le riprese. I puntini e le striature che si notano sono gli effetti delle particelle cariche sui sensori delle telecamere.


Figura 8.1-6. La Stazione attraversa l’anomalia del Sud Atlantico l’8 gennaio 2018 alle 1:29 CET.


La sensibilità dei componenti elettronici alle particelle cariche è un aspetto delle fasce di Van Allen spesso trascurato dai non esperti ed è un problema tecnico che va affrontato da ogni satellite che le attraversi frequentemente. Queste particelle possono, per esempio, alterare i valori contenuti nella memoria di un computer, causando malfunzionamenti e riavvii, oppure danneggiare permanentemente i sensori di una fotocamera o telecamera, come racconta l’astronauta Don Pettit:

Senza l’intralcio della protezione offerta dall’atmosfera, i raggi cosmici ci bombardano all'interno della Stazione Spaziale, trapassandone lo scafo quasi come se non ci fosse. Colpiscono tutto quello che c’è all’interno, causando guai come blocchi dei nostri laptop e facendo sballare i pixel delle nostre fotocamere. I computer si riprendono con un riavvio, ma le fotocamere subiscono danni permanenti. Dopo circa un anno, le loro immagini sembrano coperte di neve elettronica.


Risponde James Van Allen in persona


A febbraio del 2003, un membro del forum Cosmoquest riferì di aver scritto a James Van Allen per chiedere informazioni sugli effetti che le radiazioni avrebbero potuto produrre sugli astronauti e di averne ricevuto la seguente risposta:

Egregio Sig. Lambert,

In risposta alla sua mail, le invio la seguente copia di una risposta che ho scritto per un’altra richiesta circa due mesi fa --

- Le fasce di radiazioni della Terra pongono in effetti restrizioni importanti sulla sicurezza del volo spaziale umano.

- I protoni molto energetici (da decine a centinaia di MeV) nella fascia di radiazioni interna sono i più pericolosi e difficili da schermare. Specificamente, i voli prolungati (ossia quelli che durano molti mesi) di umani o altri animali in orbite intorno alla Terra devono essere effettuati a quote inferiori a circa 250 miglia [circa 400 km] per evitare un’esposizione significativa alle radiazioni.

- Una persona nella cabina di uno Shuttle in orbita equatoriale circolare nella regione più intensa della fascia di radiazioni interna, a una quota di circa 1000 miglia [circa 1600 km], sarebbe soggetta a una dose fatale di radiazioni entro circa una settimana.

- Tuttavia, le traiettorie all’andata e al ritorno dei veicoli spaziali Apollo attraversarono le porzioni esterne della fascia interna, e a causa della loro velocità impiegarono soltanto circa 15 minuti per attraversare questa regione e meno di 2 ore per attraversare le radiazioni assai meno penetranti della cintura di radiazioni esterna. L’esposizione alle radiazioni risultante per l’intero viaggio fu inferiore all’1% di una dose letale -- un rischio molto modesto rispetto agli altri rischi ben più grandi di questi voli. Feci queste stime nei primi anni Sessanta e quindi informai gli ingegneri della NASA che stavano pianificando i voli Apollo. Queste stime sono tuttora attendibili.

- La recente trasmissione televisiva di Fox TV è un insieme ingegnoso e divertente di sciocchezze. L’asserzione che l’esposizione alle radiazioni durante le missioni Apollo sarebbe stata fatale agli astronauti è soltanto un esempio di tali sciocchezze.

James A. Van Allen

In originale:

Dear Mr. Lambert,

In reply to your e-mail, I send you the following copy of a response that I wrote to another inquiry about 2 months ago --

- The radiation belts of the Earth do, indeed, pose important constraints on the safety of human space flight.

- The very energetic (tens to hundreds of MeV) protons in the inner radiation belt are the most dangerous and most difficult to shield against. Specifically, prolonged flights (i.e., ones of many months' duration) of humans or other animals in orbits about the Earth must be conducted at altitudes less than about 250 miles in order to avoid significant radiation exposure.

- A person in the cabin of a space shuttle in a circular equatorial orbit in the most intense region of the inner radiation belt, at an altitude of about 1000 miles, would be subjected to a fatal dosage of radiation in about one week.

- However, the outbound and inbound trajectories of the Apollo spacecraft cut through the outer portions of the inner belt and because of their high speed spent only about 15 minutes in traversing the region and less than 2 hours in traversing the much less penetrating radiation in the outer radiation belt. The resulting radiation exposure for the round trip was less than 1% of a fatal dosage - a very minor risk among the far greater other risks of such flights. I made such estimates in the early 1960s and so informed NASA engineers who were planning the Apollo flights. These estimates are still reliable.

- The recent Fox TV show, which I saw, is an ingenious and entertaining assemblage of nonsense. The claim that radiation exposure during the Apollo missions would have been fatal to the astronauts is only one example of such nonsense.

James A. Van Allen

Nel 2004, Jay Windley di Clavius.org scrisse al professor Van Allen per chiedergli di autenticare la risposta e ricevette una conferma scritta di pugno dallo scienziato: “This is a completely correct quotation from my letter”, ossia “Questa è una citazione totalmente corretta dalla mia lettera” (Figura 8.1-7).

Figura 8.1-7. La lettera di Jay Windley con la risposta manoscritta di James Van Allen.


Per saperne di più