La ceinture de radiation de Van Allen est une région autour de la Terre qui contient un grand nombre de particules énergétiques piégées. Il se compose d’une ceinture intérieure de protons de haute énergie et d’une ceinture extérieure d’électrons. La ceinture a été nommée d’après un professeur de l’Université de l’Iowa qui a joué un rôle important dans sa découverte. La ceinture de radiations présente un risque à la fois pour l’électronique et les astronautes qui la traversent, de sorte que les engins spatiaux nécessitent généralement des contre-mesures à cette menace s’ils doivent traverser la région.
James Van Allen a aidé à convaincre les planificateurs de mission d’inclure un compteur Geiger sur le satellite américain Explorer 1 pour détecter les particules chargées. Ce vaisseau spatial a découvert la ceinture de rayonnement interne après son lancement le 31 janvier 1958. Explorer 1 a été piloté en partie en réponse au satellite soviétique Spoutnik 1, qui a déclenché la course à l’espace. La ceinture extérieure a été détectée pour la première fois par Pioneer 3, une sonde lunaire, le 6 décembre 1958. En fait, d’autres ceintures entre les ceintures intérieure et extérieure ont été découvertes, mais elles ont été causées par une activité solaire transitoire et ont finalement disparu.
La ceinture de rayonnement interne se compose principalement de protons de haute énergie. Les protons de la ceinture intérieure proviennent de la désintégration radioactive des neutrons dans la haute atmosphère. Ces neutrons provenaient de collisions entre les rayons cosmiques et les noyaux atomiques dans l’espace. Les champs magnétiques au-dessus d’environ 62 kilomètres de la surface de la Terre ont tendance à garder ces particules piégées au-dessus de l’atmosphère. Parfois, cependant, ces particules frappent l’atmosphère et produisent des aurores, les affichages polaires des lumières dans le ciel.
La ceinture de rayonnement externe, quant à elle, est constituée principalement d’électrons. Elle est nettement plus éloignée de la Terre que la ceinture intérieure, atteignant parfois une distance de 10 rayons terrestres. Le nombre de particules dans la ceinture extérieure a également tendance à varier davantage que dans la ceinture intérieure. On pense que les particules piégées dans la ceinture de rayonnement externe proviennent du soleil et sont transportées vers la Terre par le vent solaire.
Le rayonnement dans les courroies de Van Allen peut endommager à la fois l’électronique et la santé humaine. Les satellites en orbite autour de la Terre ont vu leur électronique détruite par l’activité des orages géomagnétiques. Les engins spatiaux traversant les ceintures subissent une augmentation similaire des niveaux de rayonnement. Les astronautes dans la région des ceintures de rayonnement recevraient une dose de rayonnement beaucoup plus élevée qu’en orbite terrestre basse. Par conséquent, les planificateurs de mission doivent développer des méthodes pour protéger les engins spatiaux et les astronautes des ceintures de Van Allen pendant les missions interplanétaires.