簡(jiǎn) 歷
范艾倫（Van Allen,James Alfred) 美國(guó)物理學(xué)家。1914年9月7日生于愛(ài)荷華州芒特普萊曾特。 范艾倫是一位律師的兒子。1935年畢業(yè)于在他的故鄉(xiāng)愛(ài)荷華的美以美學(xué)院。他在大學(xué)二年級(jí)的時(shí)候已著手從事宇宙射線強(qiáng)度的測(cè)量工作。大學(xué)畢業(yè)后，他進(jìn)入愛(ài)荷華州立大學(xué)，于1939年獲得博士學(xué)位。1951年起任愛(ài)荷華州立大學(xué)物理系主任。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，范艾倫研究成功了無(wú)線電引信（近發(fā)引信）。這是一種可以固定在爆炸性武器（例如高射炮炮彈）上的裝置。無(wú)線電引信發(fā)射無(wú)線電波，一些無(wú)線電波又被目標(biāo)反射回來(lái)；當(dāng)炮彈與目標(biāo)的距離接近到一定程度時(shí)，反射電波的強(qiáng)度就大到足以引爆炮彈中的炸藥。這實(shí)際上意味著炮彈不一定要與目標(biāo)直接相撞，因此使高射炮彈的威力增加很多倍，但是比將無(wú)線電引信用于戰(zhàn)爭(zhēng)這一用途更為重要的是，實(shí)踐要求范艾倫將它小型化。因?yàn)橐挂叛b置可靠，必須把相當(dāng)多的電子設(shè)備緊湊地安裝在很小的空間中。 這一點(diǎn)在戰(zhàn)后甚至更為人們迫切需要。因?yàn)樵缭谒氖甏跗�，德�?guó)在武器上已經(jīng)取得了關(guān)鍵性的進(jìn)展。在第二次世界大戰(zhàn)之前的幾十年間，戈達(dá)德所熱衷的火箭研究，如今也引起了其他人的巨大興趣。在德國(guó)，一些火箭專家已經(jīng)組織了一個(gè)很有成效的研究小組，他們中間的一個(gè)重要成員就是馮布勞恩。大戰(zhàn)期間，他們?yōu)橄Ｌ乩昭芯砍晒α塑娪肰-2火箭。 戰(zhàn)后，一些儲(chǔ)存的尚未使用過(guò)的V-2火箭落到美國(guó)人手中。在范艾倫的領(lǐng)導(dǎo)下，對(duì)這些火箭進(jìn)行了研究。他們把測(cè)量宇宙射線強(qiáng)度的設(shè)備安裝在儀表艙中，用V-2火箭把它送到一百英里或更高的空間，測(cè)量結(jié)果被轉(zhuǎn)變?yōu)檫m當(dāng)編碼的無(wú)線電信號(hào)，再遙傳回地面。在實(shí)驗(yàn)中，范艾倫在設(shè)備小型化方面的經(jīng)驗(yàn)給他的研究工作帶來(lái)很多的好處。因?yàn)樵O(shè)備的小型化使他有可能將更多的設(shè)備放入儀表艙，用火箭將它送入大氣的外層區(qū)域。 V-2火箭是令人驚異的產(chǎn)物，但是，它們不過(guò)是初步的導(dǎo)彈。美國(guó)開始從事研制新的更完善的導(dǎo)彈，這又促進(jìn)了對(duì)外層空間各種現(xiàn)象的研究。1952年，范艾倫開始研究由氣球和火箭組成的火箭探空氣球。早在1949年，范艾倫已經(jīng)設(shè)想用氣球把火箭帶到同溫層，隨后從地面上發(fā)出信號(hào)使火箭工作。因?yàn)榛鸺菑拇髿鈱由喜奎c(diǎn)火的，在那里只有很小的空氣阻力，這樣，一個(gè)小的火箭就能達(dá)到龐大的火箭從地面發(fā)射時(shí)才能達(dá)到的高度。 在此期間，范艾倫和他的同事們還開始研究一個(gè)新的課題：是否可以以給定的速度和方面用火箭把一個(gè)儀表艙送到空間，并使它進(jìn)入圍繞地球的某一軌道，以一定的周期繞地球運(yùn)行。實(shí)際上，這就是人造衛(wèi)星。漸漸地，美國(guó)政府也意識(shí)到它的科學(xué)價(jià)值。1955年，美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾正式聲稱要在兩年內(nèi)發(fā)射一顆人造衛(wèi)星。 從1957年7月1日到1958年12月31日，正值國(guó)際地球物理年（通常簡(jiǎn)稱為IGY）。由施瓦貝早在一個(gè)世紀(jì)前提出的引起科學(xué)家們關(guān)心的太陽(yáng)黑子活動(dòng)在這一期間正處于高潮。美國(guó)發(fā)射人造衛(wèi)星的計(jì)劃與IGY計(jì)劃有關(guān)。IGY計(jì)劃是國(guó)際范圍的龐大科研活動(dòng)，它的研究課題不僅涉及地球上的各種現(xiàn)象，如冰川、極區(qū)和大氣層，還要探索近層空間。 整個(gè)計(jì)劃的實(shí)施結(jié)果是非常成功的，在那些滿腦子和平觀念的美國(guó)人看來(lái)，簡(jiǎn)直成功得無(wú)以復(fù)加。蘇聯(lián)也承擔(dān)了IGY計(jì)劃的一些主要研究課題，并聲稱他們也將發(fā)射人造衛(wèi)星。然而，美國(guó)政府，公眾甚至科學(xué)家都對(duì)此漫不經(jīng)心，他們幾乎不了解蘇聯(lián)在科學(xué)上所化費(fèi)的力量，更不了解蘇聯(lián)在火箭研究上的進(jìn)展，他們想當(dāng)然地認(rèn)為蘇聯(lián)是落后的。 1957年10月4日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星（衛(wèi)星I號(hào)），用實(shí)際行動(dòng)兌現(xiàn)了自己的誓言。這猛烈地沖擊了美國(guó)社會(huì)的各個(gè)階層。蘇聯(lián)預(yù)定在齊奧爾科夫斯基誕生一百周年時(shí)發(fā)射人造衛(wèi)星，并聲稱盡可能提前，結(jié)果僅遲了一個(gè)月。在第一顆衛(wèi)星發(fā)射后一個(gè)月，蘇聯(lián)又發(fā)射了第二顆衛(wèi)星（衛(wèi)星II號(hào)），這顆衛(wèi)星還載有一只小狗。 雖然美國(guó)經(jīng)歷了一段不光彩的恐慌時(shí)期，但是最終對(duì)美國(guó)還是有益的。因?yàn)樵诤吞K聯(lián)的冷戰(zhàn)過(guò)程中，若不遭到這樣慘重的失敗，公眾和國(guó)會(huì)未必肯在宇宙空間探索方面撥出十分巨大的款項(xiàng)。 當(dāng)蘇聯(lián)發(fā)射人造衛(wèi)星消息公布時(shí)，范艾倫所乘坐的去南極洲的船只正行駛在南太平洋上。他聞?dòng)嵙⒓捶祷孛绹?guó)，參加美國(guó)迎頭趕上的研究計(jì)劃，以加速發(fā)射美國(guó)自己的衛(wèi)星。美國(guó)的“先鋒計(jì)劃”，即由艾森豪威爾總統(tǒng)宣布的發(fā)射人造衛(wèi)星的計(jì)劃耗資驚人，但大部分遭到了失�。m然它取得了一些重大成功）。然而，美國(guó)陸軍起用馮布勞恩（作為已被消滅的納粹作戰(zhàn)機(jī)構(gòu)的成員，他被遞解到美國(guó)），終于在1958年1月31日發(fā)射了美國(guó)第一顆人造衛(wèi)星---探險(xiǎn)者I號(hào)。它的有效負(fù)載雖然遠(yuǎn)小于蘇聯(lián)的幾顆衛(wèi)星，但是在這樣小的有效負(fù)載中卻攜帶了一些高水平的尖端儀器，這些都是由范艾倫的小型化設(shè)備所組成的。 蘇聯(lián)“衛(wèi)星I號(hào)”所開創(chuàng)的空間時(shí)代推進(jìn)了科學(xué)技術(shù)驚人的進(jìn)展，由皮爾斯領(lǐng)導(dǎo)的通訊衛(wèi)星項(xiàng)目即為一例，奧基夫所指出的有關(guān)地球的新知識(shí)也是這一進(jìn)展的成果。人造衛(wèi)星也能用來(lái)改進(jìn)天氣預(yù)報(bào)，因?yàn)樗軓目臻g整體地觀察云層和大氣層的運(yùn)動(dòng)。人造衛(wèi)星還能取得有關(guān)其它星體的資料，如1959年10月從蘇聯(lián)發(fā)射的“月球探測(cè)器”發(fā)來(lái)的月球背面照片，又如1962年12月由美國(guó)發(fā)射的“金星探測(cè)器”發(fā)來(lái)的月球背面照片，又如1962年12月由美國(guó)發(fā)射的“金星探測(cè)器”發(fā)來(lái)的有關(guān)金星的資料。 然而，到目前為止，由衛(wèi)星所獲得的資料中令人吃驚的是來(lái)自1958年發(fā)射的12顆“探險(xiǎn)者衛(wèi)星”中范艾倫的工作。由于范艾倫對(duì)宇宙射線的興趣，在“探險(xiǎn)者I號(hào)”上攜帶著測(cè)量近層宇宙空間的宇宙射線和其他高能粒子的儀器。但是這些計(jì)數(shù)器到達(dá)很高的高度時(shí)，就失去計(jì)數(shù)能力。1958年3月發(fā)射的“探險(xiǎn)者III號(hào)”上所攜帶的更可靠的計(jì)數(shù)器也是這樣。 范艾倫由過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)設(shè)想，計(jì)數(shù)器的停止計(jì)數(shù)，并不是由于粒子數(shù)目真地降到零，相反倒是由于粒子數(shù)目太多，計(jì)數(shù)器根本來(lái)不及計(jì)數(shù)。他設(shè)計(jì)了一個(gè)由銅遮蔽的計(jì)數(shù)器，使它只能接受粒子中的一小部分（好像人們?cè)谝坳?yáng)光下戴上太陽(yáng)鏡一樣）。這樣的計(jì)數(shù)器在1958年7月26日由“探險(xiǎn)者IV”號(hào)送入空間，計(jì)數(shù)的結(jié)果證實(shí)了他的推論。在近層宇宙空間中，高能量的輻射遠(yuǎn)比人們?cè)O(shè)想的要多。 高能輻射層在赤道附近呈環(huán)狀繞著地球，并向極區(qū)彎曲。這一輻射層的位置是變化的，通常就被稱為范艾倫輻射帶。六十年代初又被正式命名為磁層。 從磁層的形狀來(lái)看，磁層中的粒子好像是被地球的磁場(chǎng)所束縛，并繞地球兩極間的磁力線作螺旋形分布（埃爾澤塞爾認(rèn)為磁力線起源于地球內(nèi)部深處）。1958年8月，利用在地面上數(shù)百英里上空爆炸的一顆原子彈進(jìn)行了驗(yàn)證這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱之為“阿格斯”（希臘神話中的百眼巨人）計(jì)劃”。由核彈所產(chǎn)生的帶電粒子的分布，證實(shí)了磁場(chǎng)確是磁層形成的決定因素，磁層這一名稱便正式得到了采用。在1962年，另一些由范艾倫率先支持的高空實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了磁層會(huì)發(fā)生變化，這使科學(xué)家們普遍感到意外。 磁層的存在，以及由于太陽(yáng)的色球爆發(fā)，使輻射強(qiáng)度發(fā)生突然和不能預(yù)料的增加，似乎是人類進(jìn)行宇宙探索的障礙。不過(guò)，加加林繞地球的首次宇宙航行和后來(lái)一些宇航員的飛行，都證實(shí)了人類可在地球附近活動(dòng)。十二年后，阿姆斯特朗登上了月球。
