James Van Allen : L'homme qui a découvert l'armure invisible de la Terre

Au début de 1958, le compteur Geiger à bord du premier satellite américain n'arrêtait pas de se taire en altitude. La conclusion évidente était un instrument cassé, et c'est ce que les ingénieurs ont rapporté. Le physicien qui l'avait construit n'était pas d'accord. « Ils nous ont dit que notre instrument avait cessé de fonctionner », a-t-il rappelé. « Nous savions mieux que ça et avons réalisé que nous avions rencontré un tout nouveau phénomène dans l'espace. » Le compteur n'était pas mort. Il était submergé.

Mount Pleasant

James Alfred Van Allen est né le 7 septembre 1914 dans une ferme près de Mount Pleasant, dans l'Iowa — une origine dont il ne s'est jamais débarrassé et pour laquelle il ne s'est jamais excusé. Il a obtenu sa licence à l'Iowa Wesleyan College en 1935, puis une maîtrise en 1936 et un doctorat en 1939 de l'Université de l'Iowa, en travaillant en physique nucléaire. Rien dans cette trajectoire ne suggérait un homme qui finirait par donner son nom à une caractéristique permanente de la planète.

Une guerre passée à rendre les choses robustes

À partir de 1940, il a travaillé sur la fusée de proximité radio — un dispositif permettant à un obus anti-aérien de détecter sa cible et de détoner près d'elle plutôt qu'au contact — sous l'égide du Comité de recherche pour la défense nationale. En 1942, il a rejoint le Laboratoire de physique appliquée de Johns Hopkins, où son problème était brutalement pratique : les tubes à vide se brisaient lorsqu'ils étaient tirés depuis un canon, et quelqu'un devait faire en sorte que l'électronique survive à l'accélération d'un obus naval.

Il a ensuite servi comme lieutenant de la marine américaine de 1942 à 1946, obtenant quatre étoiles de combat avec la flotte du Pacifique. Il est intéressant de noter ce que cette décennie lui a réellement appris. Van Allen a passé ses années professionnelles formatrices à apprendre à construire des instruments délicats qui continueraient de fonctionner dans des conditions violentes, et à interpréter ce qu'ils disaient à leur retour. C'est précisément l'ensemble de compétences dont la physique spatiale aurait bientôt besoin, et que presque personne d'autre n'avait.

Ballons, fusées et le Rockoon

À partir de 1946, il a dirigé la recherche à haute altitude au Laboratoire de physique appliquée, organisant des expériences à bord de fusées allemandes V-2 capturées et aidant à développer la fusée-sonde Aerobee. Les fusées étaient rares et coûteuses, il a donc inventé une voie vers le haut moins chère : le Rockoon, une petite fusée portée en altitude par un ballon et tirée depuis une haute altitude, évitant la partie la plus épaisse de l'atmosphère et la plus grande partie de la facture de carburant. C'était une solution caractéristique — peu glamour, ingénieuse et motivée par le fait qu'il voulait plus des données que du matériel.

En 1951, il a rejoint le département de physique de l'Université de l'Iowa, où il est resté jusqu'à sa retraite en 1985. Il a construit l'un des principaux groupes de physique spatiale au monde dans un État mieux connu pour son maïs.

Explorer 1

L'Année géophysique internationale de 1957-1958 a marqué l'ouverture de l'ère spatiale, et le détecteur de radiation de Van Allen a volé sur Explorer 1, le premier satellite américain, puis sur Explorer 3. Les données n'avaient aucun sens. À basse altitude, le compteur se comportait normalement ; plus haut, il ne rapportait rien du tout — pas un signal faible, mais zéro.

L'intuition de Van Allen a été de lire correctement le silence. Un instrument qui ne rapporte rien peut être cassé, ou il peut être submergé : saturé par plus de radiations qu'il n'était conçu pour en compter, et donc muet. Il a conclu à cette dernière éventualité, et ce faisant, a identifié deux vastes ceintures de particules chargées piégées par le champ magnétique terrestre, entourant la planète — les structures qui ont immédiatement pris son nom.

Il a appelé cela « la première découverte scientifique de l'ère spatiale », et la description est toujours valable. L'humanité avait placé un objet au-dessus de l'atmosphère et avait instantanément appris quelque chose sur la Terre qu'aucune observation au sol n'aurait pu révéler. Cela a également fondé une discipline : la physique magnétosphérique n'existait pas de manière significative avant Explorer 1 et est un domaine majeur depuis lors. Time l'a nommé Homme de l'année en 1960, un honneur inhabituel pour un professeur avec un compteur Geiger.

Vers les planètes

Les ceintures étaient le début plutôt que le sommet. Van Allen a continué à servir en tant qu'investigateur principal sur vingt-quatre missions spatiales, et ses instruments ont produit les premières mesures directes des magnétosphères de Jupiter et de Saturne. Il a également été le pionnier d'une technique vraiment élégante : lire les signatures d'absorption des particules chargées pour détecter des anneaux et des lunes qui n'avaient pas été vus — déduisant la présence de corps solides à partir des ombres qu'ils projetaient dans l'environnement radiatif d'une planète.

Le dissident

Il a été, au cours de ses dernières décennies, l'un des critiques les plus éminents du vol spatial habité, arguant constamment que les missions robotiques rapportaient beaucoup plus de science par dollar. En 2004, il l'a exprimé avec une franchise caractéristique : « la seule motivation survivante pour poursuivre le vol spatial humain est l'idéologie de l'aventure ». Venant de l'homme qui avait fait la première découverte de l'ère spatiale, c'était embarrassant pour la NASA et impossible à écarter.

La reconnaissance s'est accumulée malgré tout : élection à la National Academy of Sciences en 1959, présidence de l'American Geophysical Union de 1982 à 1984, National Medal of Science en 1987, prix Crafoord en 1989 et prix Vannevar Bush en 1991. Il est décédé le 9 août 2006, d'une insuffisance cardiaque, à quatre-vingt-onze ans.

Pourquoi James est qualifié de génie

La qualité spécifique affichée en 1958 n'était pas le calcul mais le nerf interprétatif — la volonté de faire confiance à un argument physique plutôt qu'à une explication institutionnelle évidente. Tout le monde pouvait voir que le compteur s'était tu. La lecture par défaut était une défaillance de l'équipement, et c'était la lecture qui ne comportait aucun risque professionnel. Van Allen a plutôt raisonné sur ce que ferait un détecteur saturé, a conclu que le silence était lui-même le signal, et a affirmé une découverte majeure sur la base de données qui ressemblaient à un dysfonctionnement. C'est une forme rare d'intelligence scientifique : connaître son instrument si intimement que l'on peut distinguer un instrument cassé d'un instrument étonné.

C'était mérité plutôt qu'inné. Le travail sur la fusée de proximité et les programmes V-2 et Rockoon signifiaient qu'il avait passé vingt ans à construire des détecteurs et à lire leurs modes de défaillance. L'intuition était la récompense d'un type d'expertise très peu à la mode.

Le contre-argument vaut la peine d'être exposé. Van Allen n'était pas un théoricien ; il n'a proposé aucun cadre profond, et la physique des particules piégées a été élaborée substantiellement par d'autres. La découverte dépendait également d'être au bon endroit — l'instrumentation satellitaire américaine en 1958 était un club extrêmement restreint, et quelqu'un faisant voler un compteur de radiation était susceptible de trouver les ceintures tôt ou tard. Ce qui est proprement le sien, c'est la conception expérimentale, l'instrument, la lecture correcte de données ambiguës, puis cinq décennies supplémentaires de travail de premier ordre sur Jupiter et Saturne que personne n'attribue à la chance.

Héritage

Les ceintures portent son nom, ce qui est le genre de mémorial le plus rare : une caractéristique permanente de la Terre nommée d'après le garçon de la ferme de l'Iowa qui l'a remarquée. Il a donné à la science planétaire son résultat fondateur, puis a passé cinquante ans à argumenter tranquillement que le but d'aller dans l'espace était d'apprendre quelque chose. Les ceintures restent une contrainte pratique pour chaque satellite et chaque mission habitée quittant l'orbite basse — un morceau de la planète dont personne ne soupçonnait l'existence jusqu'à ce qu'un instrument se taise et qu'un homme refuse de croire qu'il était cassé.