James Van Allen: O homem que encontrou a armadura invisível da Terra

No início de 1958, o contador Geiger a bordo do primeiro satélite da América continuava a ficar em silêncio em altitude. A conclusão óbvia era a de um instrumento avariado, e foi isso que os engenheiros relataram. O físico que o tinha construído discordou. "Disseram-nos que o nosso instrumento tinha deixado de funcionar", recordou. "Sabíamos melhor e percebemos que tínhamos encontrado um fenómeno totalmente novo no espaço." O contador não estava morto. Estava sufocado.

Mount Pleasant

James Alfred Van Allen nasceu a 7 de setembro de 1914, numa quinta perto de Mount Pleasant, Iowa — uma proveniência de que nunca se desfez e pela qual nunca pediu desculpa. Tirou a sua licenciatura no Iowa Wesleyan College em 1935, depois um mestrado em 1936 e um doutoramento em 1939 pela Universidade de Iowa, trabalhando em física nuclear. Nada na sua trajetória sugeria um homem que acabaria por dar nome a uma característica permanente do planeta.

Uma guerra passada a tornar as coisas robustas

A partir de 1940, trabalhou no fusível de proximidade de rádio — um dispositivo que permitia a um projétil antiaéreo detetar o seu alvo e detonar perto dele em vez de no contacto — sob o Comité de Investigação de Defesa Nacional. Em 1942, mudou-se para o Laboratório de Física Aplicada da Johns Hopkins, onde o seu problema era brutalmente prático: os tubos de vácuo partiam-se quando disparados de um cano de arma, e alguém tinha de fazer com que a eletrónica sobrevivesse à aceleração de um projétil naval.

Serviu então como tenente da Marinha dos EUA de 1942 a 1946, ganhando quatro estrelas de batalha com a Frota do Pacífico. Vale a pena notar o que esta década lhe ensinou realmente. Van Allen passou os seus anos profissionais formativos a aprender a construir instrumentos delicados que continuariam a funcionar em condições violentas, e a interpretar o que eles diziam quando regressavam. Esse é precisamente o conjunto de competências que a física espacial exigiria pouco depois, e quase ninguém mais o tinha.

Balões, foguetes e o Rockoon

A partir de 1946, dirigiu a investigação de alta altitude no Laboratório de Física Aplicada, organizando experiências a bordo de foguetes alemães V-2 capturados e ajudando a desenvolver o foguete de sondagem Aerobee. Os foguetes eram escassos e caros, por isso inventou uma rota para cima mais barata: o Rockoon, um pequeno foguete transportado para o alto por um balão e disparado de grande altitude, saltando a parte mais espessa da atmosfera e a maior parte da fatura do combustível. Foi uma solução característica — pouco glamorosa, engenhosa e impulsionada pelo facto de ele querer dados mais do que queria hardware.

Em 1951, juntou-se ao departamento de física da Universidade de Iowa, onde permaneceu até à sua reforma em 1985. Construiu um dos principais grupos de física espacial do mundo num estado mais conhecido pelo milho.

Explorer 1

O Ano Geofísico Internacional de 1957-58 foi a abertura da era espacial, e o detetor de radiação de Van Allen voou no Explorer 1, o primeiro satélite americano, e depois no Explorer 3. Os dados não faziam sentido. A baixa altitude, o contador comportava-se normalmente; mais acima, não reportava nada — não um sinal fraco, mas zero.

A intuição de Van Allen foi ler o silêncio corretamente. Um instrumento que não reporta nada pode estar avariado, ou pode estar sobrecarregado: saturado por mais radiação do que aquela para que foi concebido para contar, e portanto mudo. Concluiu a segunda hipótese e, ao fazê-lo, identificou dois vastos cinturões de partículas carregadas presas pelo campo magnético da Terra, circulando o planeta — as estruturas que tomaram imediatamente o seu nome.

Chamou-lhe "a primeira descoberta científica da era espacial", e a descrição mantém-se. A humanidade tinha colocado um objeto acima da atmosfera e aprendido instantaneamente algo sobre a Terra que nenhuma observação baseada no solo poderia ter revelado. Também fundou uma disciplina: a física magnetosférica não existia de forma significativa antes do Explorer 1 e tem sido um campo importante desde então. A Time nomeou-o Homem do Ano em 1960, uma honra invulgar para um professor com um contador Geiger.

Rumo aos planetas

Os cinturões foram o início em vez do cume. Van Allen continuou a servir como investigador principal em vinte e quatro missões espaciais, e os seus instrumentos produziram as primeiras medições diretas das magnetosferas de Júpiter e Saturno. Foi também pioneiro numa técnica genuinamente elegante: ler as assinaturas de absorção de partículas carregadas para detetar anéis e luas que não tinham sido vistos — inferindo a presença de corpos sólidos a partir das sombras que projetavam no ambiente de radiação de um planeta.

O dissidente

Foi, nas suas últimas décadas, um dos críticos mais proeminentes do voo espacial tripulado, argumentando consistentemente que as missões robóticas devolviam muito mais ciência por dólar. Em 2004, colocou-o com a franqueza característica: "a única motivação sobrevivente para continuar o voo espacial humano é a ideologia da aventura". Vindo do homem que tinha feito a primeira descoberta da era espacial, isto foi incómodo para a NASA e impossível de ignorar.

O reconhecimento acumulou-se independentemente: eleição para a Academia Nacional de Ciências em 1959, a presidência da União Geofísica Americana de 1982 a 1984, a Medalha Nacional de Ciência em 1987, o Prémio Crafoord em 1989 e o Prémio Vannevar Bush em 1991. Morreu a 9 de agosto de 2006, de insuficiência cardíaca, aos noventa e um anos.

Porque é que James é chamado génio

A qualidade específica em exibição em 1958 não foi o cálculo, mas a coragem interpretativa — a vontade de confiar num argumento físico em vez de numa explicação institucional óbvia. Todos podiam ver que o contador tinha ficado em silêncio. A leitura predefinida era falha de equipamento, e era a leitura que não acarretava qualquer risco profissional. Van Allen raciocinou, em vez disso, sobre o que um detetor saturado faria, concluiu que o silêncio era ele próprio o sinal, e afirmou uma grande descoberta com base em dados que pareciam uma avaria. Essa é uma forma rara de inteligência científica: conhecer o seu instrumento tão intimamente que pode distinguir um avariado de um espantado.

Foi conquistada em vez de inata. O trabalho do fusível de proximidade e os programas V-2 e Rockoon significaram que ele passou vinte anos a construir detetores e a ler os seus modos de falha. A intuição foi a recompensa de um tipo de experiência muito pouco na moda.

Vale a pena expor o contra-argumento. Van Allen não era um teórico; não propôs nenhum quadro profundo, e a física das partículas presas foi elaborada substancialmente por outros. A descoberta também dependeu de estar no lugar certo — a instrumentação de satélite americana em 1958 era um clube extremamente pequeno, e alguém a voar um contador de radiação provavelmente encontraria os cinturões mais cedo ou mais tarde. O que é propriamente dele é o design experimental, o instrumento, a leitura correta de dados ambíguos, e depois cinco décadas adicionais de trabalho de primeira qualidade em Júpiter e Saturno que ninguém atribui à sorte.

Legado

Os cinturões levam o seu nome, o que é o tipo mais raro de memorial: uma característica permanente da Terra nomeada para o rapaz da quinta de Iowa que a notou. Deu à ciência planetária o seu resultado fundador e depois passou cinquenta anos a argumentar silenciosamente que o objetivo de ir ao espaço era aprender alguma coisa. Os cinturões permanecem uma restrição prática para cada satélite e cada missão tripulada que deixa a órbita baixa — um pedaço do planeta que ninguém sabia que lá estava até que um instrumento se silenciou e um homem se recusou a acreditar que estava avariado.