لایه أنیوسفر در فرکانس حدود 30 مگا هرتز به صورت شفاف عمل می کند. علائم ارسالی بر روی این فرکانس مستقیما از میان آن می گذرد و در فضای بیرون گم می شوند. این فرکانس ها همچنین در خط مستقیم دید حرکت می کنند. به این دلایل برای مقاصد ارتباطی آن ها را باید به طریقه های گوناگون به کار گرفت. فرکانسهای 30 تا 300 مگاهرتز بسیار مفید و کارامد هستند چون انتشار آنها با وجود محدود بودن پایدار است. این امواج با چنین فرکانسی برای امواج تلویزیون کارامدند زیرا فرکانسهای بالای آن ها اجازه حمل مقادیر فراوانی از اطلاعات مورد لزوم را می دهد و برای پخش صدای دارای کیفیت بالا نیز سودمند می باشد. علت این امر این است که در این محدوده از فرکانس برای کانالهای پهن جا وجود دارد. قسمتی از باند UHF را که بین 790 تا 960 مگاهرتز قرار دارد می توان برای مرتبط ساختن ایستگاههایی با فاصله بیش از 320 کیلومتر به شیوه به اصطلاح پراکندگی در لایه تروپوسفر زمین به کار برد. این شیوه به توانایی گیرنده دوردست در گرفتن بخش کوچکی از علائم فرکانس UHF که به دلیل ناپیوستگی های بالای لایه تروپوسفر پراکنده شده بستگی دارد. یعنی علائم در جایی پراکنده می شوند که تغییرات شدیدی و تندی در ضریب شکست هوا وجود دارد.

مواد و وسایل لازم

روش آزمایش

تخم مرغ بجوشانیدتا کاملا سفت شود. سپس پوست آن را بگیرید.
دو نوار کاغذی به ابعاد تقریبی 5×12 سانتی متر از روزنامه ببرید.
دونوار کاغذی را روی یکد یگر گذاشته بپیچانید . بدین ترتیب یک مشعل کاغذی مطمئن درست کرده اید. اگر کاغذ را نپیچانید کاغذ به سرعت می سوزد و ممکن است دست شما را نیز بسوزاند.
با شعله کبریت سر کاغذ را آ تش بزنید.
کاغذ تخم مرغ شعله ور را دربطری شیشه ای بیندازید. دهانه شیشه باید کمی کوچکتر از تخم مرغ باشد تا وقتی تخم مرغ را در دهانه شیشه می گذارید داخل شیشه نیفتد .
به محض اینکه سوختن کاغذ متوقف شد فورا تخم مرغ را در دهانه بطری بگذارید.
مدتی صبر کنید و تماشا کنید.

مشاهده می شود که ابتدا تخم مرغ به داخل شیشه حرکت می کند و سپس - بوم!- به نظر می رسد که تخم مرغ به طرف داخل بطری پرتاب و منفجر می شود .

پیشنهاد

به جای استفاده از تخم مرغ پخته از مقوا دایره ای به اندازه دهانه بطری ببرید. آ ن را خیس کنید و در حالی که این آزمایش را تکرار می کنید بس از خاموش شدن کاغذ شعله ور دایره مقوای خیس را در دهانه بطری بگذارید. پس از چند ثانیه دایره مقوایی (مثل تخم مرغ در این ازمایش ) به داخل بطری کشیده می شود.

نتایج آزمایش

وقتی کاغذ شعله وررا درون بطری می اندازید کاغذ شعله ور با مصرف اکسیژن درون بطری به سوختن ادامه می دهد .
وقتی اکسیژن هوای درون بطری مصرف شد فشار هوای درون بطری کاهش می یابد .
اختلاف فشار هوای داخل و خارج بطری نیرویی ایجاد می کنید که این نیرو تخم
مرغ را به درون بطری می کشاند .

این آزمایش نشان می دهد که :

هوا دارای فشار است و اختلاف فشار هوا در محیط نیرویی ایجاد می کند که آ ن را ( نیروی مکش) گویند.

نگاه اجمالی

کار بر روی یک سفینه فضایی از کجا شروع می‌شود؟ این کار از تعیین وظایفی که یک سفینه باید انجام دهد آغاز می‌گردد. دامنه این وظایف ، حجم و مشخصات وسایل علمی لازم برای نصب در آن را مشخص می‌کند. نوع مأموریت و این که بطور مثال سفینه ، بسوی سیاره‌های دیگر پرواز می‌کند یا در مدرا زمین خواهد ماند، فاصله مدار آن نسبت به زمین چقدر است، آیا بعد از پایان کار ، بر اثر برخورد با جو زمین خواهد سوخت یا به زمین بر می‌گردد و سوالهایی ریزتر ، در طراحی ناو نقش دارد. آلات و ادوات علمی و تجهیزات فنی ، بار مفید هر سفینه فضایی را تشکیل می‌دهند. نصب آلات و ادوات علمی به این اهداف بستگی دارد.

همچنین نوع برنامه پیش بینی شده و مدت پرواز در گوناگونی و شکل تجهیزات نصب شده مؤثر است، بطور مثال در نوع منابع انرژی تأثیر دارد، اینکه باتریهای ذخیره انرژی در داخل آن باید نصب شود یا باتریهای خورشیدی که در بیرون ناو قرار می‌گیرند. توام کردن سبکی و استحکام نیز از نقاطی است که باید طراحان و سازندگان سفینه‌های فضائی به آن توجه داشته باشند. مصالح لازم برای ساختن سفینه فضایی بر اساس شرایط موجود در فضا انتخاب می‌شوند.

دستگاهها و تجهیزاتی که باید در ناوهای کیهانی نصب شوند، در مرحله تولید باید بر اساس مشخصات ویژه تهیه و بعد از تهیه نیز ، از نظر قدرت استحکام ، قابلیت انتقال حرارت ، ظرفیت و مقاومت در مقابل زنگ زدگی و فرسایش مورد آزمایشهای سخت قرار گیرد.

نقشه طراحی سفینه

• هنگام پرواز ، اداره و هدایت سفینه فضایی بدون سرنشین با کمک ادواتی که در داخل دستگاه نصب شده و مخابره فرمان از زمین بوسیله امواج رادیوئی انجام می‌گیرد، طبیعی است تعداد فرمانهایی که از زمین مخابره می‌شوند نمی‌توانند گسترده باشند‌، به همین دلیل طراحان ، این فرامین را طوری تقسیم می‌کنند که مداخله فوری در کار شبکه‌ها و سیستمها و دستگاههای اصلی ممکن باشد.
  
• آنچه که مربوط به وظایف تجهیزات علمی و شبکه‌ها و سیستمهای داخلی سفینه‌های فضایی است، در طرح فنی پیش بینی می‌شود که در آن هدف آزمایش ، مختصات مدار ، تعیین دقیق خط سیر ، مدت کار فعال ، محل استقرار دستگاههای علمی و میزان مصرف انرژی ، وزن و اندازه آنها و غیره با حداکثر دقت نشان داده می‌شود.
  
• میسر ساختن ، بررسی و آزمایش دستگاه فضایی شامل چند دوره یا مرحله است. ابتدا ماکت سفینه بطور کامل تهیه می‌شود و در آن تکنولوژی ساختمان اجزا و تجهیزات مختلف مورد بررسی قرار گرفته ، درجه استحکام لازم برای دستگاههایی نظیر شبکه‌های باتری خورشیدی و چارچوبهای اصلی دستگاهها تعیین می‌گردد. همزمان با این کار ، طراح در نظر می‌گیرد که چگونه دستگاهها در جای مناسب‌تر قرار گیرند تا هنگام آزمایش و کار ، بتواند تمام آنها را به بهترین شکل کنترل کند.

طراحی عملی سفینه

• از نقطه نظر مکانیزم کار‌ ، فضا با آن چه ما در زمین داریم به کلی غیرعادی است و شرایط متفاوتی بر آن حاکم است. در آنجا خلا کامل ، بی‌وزنی ، درجه حرارت فوق العاده متغیر و انواع تشعشعات وجود دارد. در جریان یک پرواز فضایی ، اجزا و قطعاتی از ناو کیهانی که در مقابل خورشید قرار می‌گیرند بیش از 100 درجه سانتیگراد حرارت می‌بیند ، همین قطعات وقتی در بخش سایه زمین در حرکتند، سرمایی را باید تحمل کنند که شدت آن تا 150 درجه زیر صفر می‌رسد.
• جدار خارجی ناوهای کیهانی در فضا دائما سائیده و در نتیجه خاصیت ضد تشعشعی لایه‌های رویی سفینه فضایی بطور محسوسی کم شده ، در نتیجه جریان انتقال حرارت بین بخشهای مختلف ناو نیز دچار اختلال می‌شود و همه اینها در تعادل ناو کیهانی تأثیر منفی دارد. این در حالی است که وجود حرارت متعادل ، شرط اصلی استحکام و دوام و ثبات کار در دستگاههای داخلی سفینه بشمار می‌رود و این امر قبل از هرچیز در کار سیستم رادیو الکترونیکی که وظایف مهمی از جمله جلوگیری از ایجاد نوسان فوق العاده زیاد درجه حرارت را بر عهده دارد تأثیر منفی می‌گذارد. تأمین حرارت متعادل برای سفینه‌های سرنشیندار و ایستگاههای مداری اهمیت حیاتی دارد.
• در شرایط خلا اجسام به سرعت فرسوده و سائیده می‌شوند. به همین علت باید از قبل مشخص شود که سفینه فضایی در موقع پرواز چه وضعی خواهد داشت. برای این کار باید در زمین شرایطی مشابه فضا ایجاد کرد و تأثیر آن را بر مدل ناو کیهانی و کار دستگاههای آن بطور همه جانیه بررسی نمود. همچنین تأثیر پدیده‌هایی مانند ارتعاشها و فشار شدید هنگام پرتاب به فضا و یا حرارتی که سفینه به هنگام بازگشت و ورود به قشر فشرده جو زمین باید تحمل کند، بطور مصنوعی آزمایش می‌شود و در محفظه‌های مخصوص درجه استحکام ساختمان سفینه فضایی و حداکثر فشار مجاز در طول و عرض ، بر جدار و اسکلت دستگاهها و قدرت کار هر یک از عناصر بطور جداگانه هنگام ارتعاشهای شدید مورد بررسی قرار می‌گیرد.
• در آزمایشگاههای مخصوص که می‌توانند شرایطی مشابه خلا را ایجاد کنند مکانیسمهای مختلف از جمله باز شدن آنتنها و باتریهای خورشیدی و ساختمان دریچه‌ها و دستگاههای اتصال بررسی می‌شوند. در جریان آزمایش سیستمهای تنظیم حرارت ، وسایل و ادوات حساس تحت حرارت و سرمای شدید قرار می‌گیرند و چگونگی کار و عکس العملشان کنترل می‌شود.

ایستگاه فضایی میر

کنترل خودکار سفینه

• دستگاههای نصب شده در سفینه فضایی باید در مدت زمانی که برای اجرای مأموریت در نظر گرفته شده ، بطور عادی بکار خود ادامه دهند. برای کسب اطمینان نسبت به کار دستگاهها ، آزمایشهای تکمیلی صورت می‌گیرد که مدت این آزمایش به مراتب بیش از مدت پیش بینی شده است. اتفاق افتاده است که بنا به دلایلی مدت پرواز افزایش یافته و لازم بوده که دستگاهها بیش از آنچه پیش بینی شده‌ بود کار کنند، لذا در طراحی و ساخت تجهیزات به این نکته نیز توجه می‌شود.
• بعد از اتمام این آزمونها ، آن دستگاهها و وسایلی که تمام مراحل آزمایش را گذرانده‌اند و بکار آنها هیچ ایرادی وارد نیست، وارد مرحله بعد می‌شوند.
  مرحله بعدی ، آزمایش الکتریکی دستگاهها در حال کار جمعی است. هدف از این آزمایشها بررسی ارتباط متقابل دستگاهها با یکدیگر است. در این مرحله ، شبکه‌ها و بخشهای جداگانه دستگاه فضایی روی سکوهای متحرک و شاسیهای ویژه قرار داده می‌شوند. بدین وسیله امکان دسترسی بلامانع به تمام دستگاهها و تعیین نواقص فنی دستگاهها یا تعویض آنها فراهم می‌گردد. شبکه‌ها و بخشهای مختلف با کابلهای مخصوص بهم وصل می‌شوند.
• آزمایش مختلط اجزای مختلف دستگاه فضایی مهمترین مرحله آزمایش در کارخانه به حساب می‌آید. در جریان آزمایشهای پی‌ در ‌پی ، عملیاتی انجام می‌شود که نشان دهنده کار دستگاهها و ارتباط متقابل بخشهای مختلف سفینه فضایی در لحظه پرتاب ، مرحله پرواز ، رسیدن به مدار و جداشدن موشک از آن ، همچنین پرواز مستقل در مدار مورد بررسی دقیق قرار می‌گیرد.
• مرکز برنامه ریزی خودکار پرواز ، بطور منظم به قسمتهای مختلف دستگاهها و تابلوی هدایت کننده فرمان می‌دهد. همچنین چگونگی اجرای کار به صورت رادیویی به موشک می‌رسد و مسائل مربوط به سیستمهای سفینه فضایی هنگام جدا شدن موشک حامل از دستگاه بررسی می‌شود.

نقش رایانه در هدایت سفینه

رایانه در حقیقت تمام مرحله پرواز و کار هریک از دستگاهها را در حین پرواز فضایی می‌بیند. در اینجا شدت حساسیت سیستمها نسبت به فرمانهای مخابره شده مشخص می‌گردد. از روی صفحه دستگاه اندازه گیری تله متریک در زمین ، مختصات اولیه دستگاهها کنترل می‌شود، کیفیت کار دستگاههای خودکار گیرنده با روش ضبط و مخابره مجدد اطلاعات مورد ارزیابی قرار می‌گیرد، قدرت دستگاههای فرستنده و مدت دوره‌های ارتباط تعیین می‌شود. البته تا موقعی که تمام دستگاه فضایی در عمل آزمایش نشود کنترل ادامه خواهد یافت.

مونتاژ قطعات سفینه

• بعد از پایان آزمایشها ، دستگاهها را به بخش بسته کاری (مونتاژ) می‌فرستند. مونتاژ سفینه مستلزم دقت و توجه فوق‌العاده است. تنها یک حرکت نادرست انگشتها ، یک اشتباه کوچک در یکی از صدها سیستم اتصالی ممکن است برنامه را عقیم بگذارد یا جان فضانوردان را به خطر اندازد. بسته کاری بر اساس جدولی منظم صورت می‌گیرد. تقسیم ساختمان ناو کیهانی به بخشها و شبکه‌ها جداگانه امکان می‌دهد که کارهای بسته کاری به موازات هم و بطور مستمر انجام شود. در نتیجه جریان بسته کاری ، شکل تسلسل پیدا می‌کند و کارها در جبهه‌ای وسیع صورت می‌گیرد.
• برای تأمین کار عادی دستگاهها در داخل سفینه فضایی ، باید درجه حرارت و فشار معینی وجود داشته باشد. به همین دلیل در جریان بسته کاری به عایق بندی جدار خارجی دستگاهها توجه خاصی می‌شود. برای این کار ، داخل دستگاه را با گاز رقیق و فراری پر می‌کنند تا اگر منفذی وجود داشته باشد دستگاههای حساس به این گاز که در محیط کار وجود دارد، آن منفذ را نشان دهند. بعد از آن که کاملا اطمینان حاصل شد که در جدار خارجی دستگاه هیچ منفذی نیست، گاز را تخلیه می‌کنند. همزمان با این کار اسکلت دستگاههای علمی نصب می‌شود.
• آزمایشهای توأم دستگاههایی که در خود سفینه فضایی نصب شده‌اند با یک دوره بررسی دقیق در کارخانه به پایان می‌رسد. این آزمایشها بطور کلی ، تکرار برنامه کنترل قبلی است. با این تفاوت که حال دیگر نمی‌توان بسیاری از دستگاهها را بدون واسطه به ادوات اندازه گیری ، کنترل و وصل کرد. به همین دلیل کار سیستمهای دستگاه فضایی در این مرحله آزمایش بوسیله دستگاه‌های تله متریک مورد بررسی قرار می‌گیرد.
• پس از پایان آزمایشهای الکترونیکی ، منابع انرژی برق که مربوط به سفینه فضایی نیستند از دستگاه فضایی جدا و ناو به همراه باتریهای اصلی و یا باتریهای خورشیدی خود ، در محفظه مخصوصی قرار داده می‌شود و به پایگاه پرتاب حمل می‌گردد. در پایگاه فضایی ، ناو کیهانی را از محفظه خارج می‌کنند و برای بازرسی تجهیزات و نصب اجزاء تکمیلی آن را روی سکوی ویژه قرار می‌دهند. شبکه‌ای از کابلها و تجهیزات مخصوص کنترل و آزمایش برای بازرسی نهایی کار دستگاههای داخلی سفینه فضایی به آن وصل می‌شوند و کار عادی دستگاهها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

نفسها در سینه حبس می‌شود

در نهایت ، سفینه فضایی به موشک بالابرنده متصل شده ، به پایگاه پرتاب حمل شده و آخرین تدارکات انجام می‌گیرد. موشک بالا برنده روی سکوی پرتاب قرار دارد. ارتباط بین دستگاههای داخلی دستگاه فضایی و مرکز هدایت در زمین بوسیله شبکه‌های مخصوص برقرار است. توسط این شبکه ، سیستمهای مختلف از جمله وسایل مخصوص بررسی درجه حرارت و فشار هوا در داخل سفینه فضایی اداره می‌شوند. کارهای مقدماتی برای پرتاب سفینه فضایی طبق جدول دقیق ، پی در پی اجرا می‌شوند.

سیستمهای داخلی سفینه فضایی درست در لحظه پرتاب بکار می‌افتند و در این لحظه است که انتقال انرژی برق از منابع زمینی به سفینه فضایی پایان می‌یابد. سرانجام لحظه موعود ، لحظه‌ای که گروه زیادی از دانشمندان کارشناسان ، مهندسان و کارگران سازندگان بخاطر آن مدت طولانی زحمت کشیده‌اند فرا می‌رسد. فرمان پرتاب صادر و ناو کیهانی جدید رهسپار فضا می‌شود.

دید کلی

پس از کشف اشعه کیهانی (جریانات ذره‌ای ، وارد شده به میدان مغناطیسی زمین از فضا) ، پیشرفت در این شاخه بی‌نهایت مهم و جدید فیزیک تقریبا بطور کامل به ارتفاعی بستگی داشت که دانشمندان دستگاههای پیچیده و شمارنده‌های خود را در سال به نمایش می‌گذاشتند. در این حال از رصدخانه‌های کوهستانهای بلند ، آزمایشگاه‌ها ، بالون ، آزمایشات و غیره استفاده می‌شده است. بنابرین حتی بالاترین ارتفاع حاصل (20 تا 80 کیلومتر) برای حمل دستگاهها به آن سوی لایه‌های نسبتا متراکم جو کافی نبوده و این مسئله تفکیک اشعه کیهانی اولیه (مهمترین جزء جریانهای ذره‌ای) را از کل جریانهای ذره‌ای ثبت شده ، مشکل می‌ساخت.

طبیعی است که قسمت حساس موشکهایی که ابتدا وارد فضای خارجی‌تر می‌شوند بطور اساسی شامل وسایل مختلفی جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمی که از دستگاههای ارسالی ، بطور اتوماتیک و بسیار ابتدایی به زمین می‌رسید بسیار باعث تعجب دانشمندان گردید. در ارتفاعات معینی ، آزمایشگاههای فضایی خود را در لایه‌هایی یافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژی اشباع شده بود. این ذرات باردار بطور وسیعی با اشعه کیهانی اولیه و ثانویه تفاوت دارند.

تاریخچه پیدایش

این پدیده در حین پرواز اقمار مصنوعی روسی و آمریکایی آشکار شد و برای مدتها دانشمندان از اختلاف شدید در اطلاعات حاصله متعجب و حیران بودند. بنابرین ، بزودی این معما تفسیر گردید. یک دانشمند روسی ، ورنوف (vernov) و تقریبا بطور هم زمان فیزیکدان آمریکایی وان آلن (van Allen) ثابت کردند که سطح زمین در سطح استوا بوسیله دو کمربند (مطابق با اطلاعات جدیدتر حتی سه کمربند) نسبتا مجزا مگنتوسفرها احاطه شده است.

نحوه پی بردن بوجود کمربند تشعشعی زمین

• این کمربندها بطور غلیظی بوسیله ذرات باردار با بارها ، انرژیها و جرمهای مختلف اشغال شده‌اند. غلظت ذرات در هر یک از این کمربندها از مرزی به مرز دیگر تفاوت دارد و فضای اطراف قطبها عملا عاری از ذرات باردار می‌باشد.
  
• پس از اولین پرتاب موشک و پرواز اقمار مصنو عی ، به کمک اطلاعات حاصله ، معلوم شد که ذرات باردار بوسیله میدانهای مغناطیسی زمین جذب شده‌اند.
  
• هر ذره بارداری که یک مرتبه وارد میدان مغناطیسی زمین شود، شروع به پیچ خوردن حول خطوط نیرو کرده و بطور مداوم در طول آنها حرکت می‌کند.
  
• میزان پیچش مارپیچهای اولیه بستگی به سرعت اولیه جرم و بار الکتریکی آنها دارد. علاوه بر آن به شدت میدان مغناطیسی زمین در ناحیه‌ای از دایره فضایی که ذرات وارد آن شده و تغییر جهت داده‌اند، نیز بستگی دارد. زیرا میدان مغناطیسی زمین در نواحی مختلف آن یکسان نمی‌باشد. نزدیک قطب متراکمتر (غلیظتر) می‌گردد.
  
• ذره بارداری که در طول خط مغناطیسی به صورت مارپیچ حرکت می‌کند، از ناحیه نزدیک به استوا حرکت نموده و چون به یکی از قطبین می‌رسد، با مقاومت در حال افزایشی مواجه شده و متوقف می‌شود. سپس به طرف استوا برگشته و بیشتر به طرف قطب مخالف ، یعنی در جهت عکس شروع به حرکت می‌کند. بدین ترتیب ذره در چیزی به نام تله بزرگ مغناطیسی سرگردان می‌شود.

موقعیت فضایی کمربندهای تشعشعی زمین

• اولین کمربند از ارتفاعی قریب 500 کیلومتر بالای نیمکره غربی و 1500 بالای نیمکره شرقی زمین شروع می‌شود. بالاترین غلظت ذرات در این کمربند (هسته‌اش) در ارتفاع 2 تا 3 هزار کیلومتری زمین قرار دارد. مرز فوقانی این کمربند به ارتفاع 3 تا 4 هزار کیلومتری سطح زمین می‌رسد.
  
• دومین کمربند از 11 – 10 هزار کیلومتری زمین شروع شده و تا ارتفاع 60 – 40 هزار کیلومتری ادامه دارد و در ارتفاع 20 هزار کیلومتری دارای بیشترین غلظت است.
  
• کمربند خارجی‌تر (سومین کمربند) از ارتفاع 75 – 60 هزار کیلومتری شروع می‌شود.
  
• مرز کمربندهای مذکور تا کنون فقط بطور تقریبی تعیین شده‌اند و در محدوده معینی بطور تناوبی تغییر می‌کنند. دانشمندان درباره نظم و ترتیب این تغییرات در حال تحقیق هستند.

ساختار کمربندهای تشعشعی زمین

با روانه ساختن سیستماتیک اقماری که وسایلی جهت کشف ذرات پر انرژی در ارتفاعات معین با خود حمل می‌کنند، کمربندهای مذکور در حال مطالعه و بررسی می‌باشند. ماهیت هر یک از این کمر بندها نسبت به دیگری متفاوت است.

• اولین آن یعنی نزدیکترین کمربند به زمین ، محتوی پروتونهای مثبت حامل انرژی بسیار زیاد است (بالغ برMev 100) فقط متراکم‌ترین قسمت میدان مغناطیسی زمین آنها را جذب کرده و نگاه می‌دارد.
  
• دومین کمر بند اساسا محتوی الکترونهای با انرژی 100-30 کیلو الکترون ولت (Kev) می‌باشد.
  
• کمربند سوم که میدان مغناطیسی زمین در آن ضعیف‌تر است، محتوی ذراتی با انرژی ev 200 یا بیشتر است.
  
• با توجه به اینکه اشعه معمولی که در صنعت دارو سازی بکار می‌رود محتوی انرژی 30 تا 40 کیلو الکترون ولت بوده یا هنگامی که دستگاههای قوی برای تابش به قطعات بزرگ و توده‌های فلزی ، ذرات اتمی را از Mev 200 تا Mev 2 سرعت می‌دهند.
  
• خطر بزرگ این کمربندها (مخصوصا اول و دوم) برای انسان و جانوران و مسافرانی که در آینده به دیگر سیارات مسافرت می‌کنند، به سهولت حس می‌شود. به همین دلیل دانشمندان با کوشش و زحمت هر چه تمامتر ، سعی در تعیین تمر کز دقیق و شکل این کمربندها و کیفیت پخش ذرات آن دارند. تا کنون فقط یک چیز معلوم شده است.
  
• نواحی نزدیک به قطبهای مغناطیسی زمین از ذرات پر انرژی آزاد بوده و می‌توان از آنها به عنوان دالانهای هدایت کننده کشتیهای فضایی حامل سرنشین بسوی دنیاهای دیگر استفاده نمود.

منشأ پیدایش کمربندهای تشعشعی زمین

• طبیعی است که این سوال مطرح ‌شود، این ذرات تشکیل دهنده کمربندهای تشعشعی از کجا آمده‌اند؟ آنها اساسا از اعماق خورشید پرت شده‌اند. زمین علی‌رغم فاصله‌اش با خورشید ، دقیقا در خارجی ترین منطقه اتمسفر آن قرار دارد. زیرا هر زمان که فعالیت خورشیدی زیاد می شود و به تعداد ذرات منتشر شده از خورشید و نیز انرژی آنها افزوده می‌گردد. تعداد الکترونها در کمربند تشعشعی دوم نیز افزایش یافته و کمربند به طرف زمین فشرده‌تر می‌شود و مثل این است که تحت فشار این ذرات ، کمربند پیچ خورده است.
  
  
• دلیل دیگر آن که ذرات در تله مغناطیسی زمین گیر کرده ، آن دسته از ذراتی هستند که انرژی آنها برای گذشتن از کمربند غیر کافی بوده است. ذراتی که در اثر برخورد اشعه کیهانی اولیه پر انرژی با اتمهای بیرونی‌ترین و بی‌نهایت رقیق شده لایه‌های جو ، بوجود می‌آیند و در این تله بزرگ قرار می‌گیرند.

کمربندهای تشعشعی در نقش حفاظهای الکترومغناطیسی زمین

لایه‌های جو بیشتر از آنچه که تصور می‌شد، تقریبا تا مسافت 150 کیلومتری از سطح زمین توسعه یافته‌اند. ما حتی تجسم نکرده‌ایم که جو شفاف و تقریبا غیر محسوس و نیز میدان مغناطیسی کاملا غیر قابل روءیت و غیر محسوس سیار ، همان ، سایبانهای قابل اطمینانی برای بشر و بطور کلی موجودات زنده می‌باشند. ماده زنده نیز بطور کاملی در طول صدها میلیون سال ، خود را به قسمتهای کوچکی از تشعشعات نفوذ کرده و از دو زره طبیعی زمین تطبیق داده است مشکل است. تصور کنیم اگر زمین بطور کاملی از تمام انواع تشعشعات کیهانی حفظ نمی‌شد، زندگی از روی زمین برداشته شده بود.

بشری که در حال پرواز به فضاهای خارجی‌تر است، بطور اتوماتیک از سایبانهای نجات دهنده خویش اتمسفر زمین و میدان مغناطیسی آن) محروم شده و در نتیجه بطور ناگهانی تحت تأثیر تمام انواع تشعشعات قرار می‌گیرد. کمربندهای تشعشعی زمین به علت غلظت و انرژی زیاد الکترونهایی که درآن به دام افتاده‌اند، بسیار خطرناک هستند. تمام الکترونهای با انرژی بالای Kev 10 به دیواره‌ها و هر ماده فلزی سفینه فضایی ضربه زده و باعث تشعشع ناشی از توقف می‌شود و اشعه حاصل شبیه به ذرات ، ماده سلولها و بدن انسان را یونیزه کرده و سبب هلاک وی می‌گردد.

ساده‌ترین روش برای حفظ سرنشینان سفینه از تشعشعات مذکور افزایش ضخامت دیواره‌های سفینه و احاطه کردن آن ، مثلا با یک لایه ضخیم سرب می‌باشد و این بطور اجتناب ناپذیری کشتی فضایی را سنگین خواهد کرد. به تناسب فشار خارجی ، دانشمندان کوشش می‌کنند این اشکال را با قرار دادن یک میدان مصنوعی مغناطیسی یا الکتریکی در اطراف سفینه فضایی ، برطرف نمایند (شبیه به زمین). این میدان آنقدر قوی است که تمام ذرات مهاجم را دفع می‌کند.

در عین حال دانشمندان در حال تحقیق روشهای دیگر حفاظت می‌باشند. برای مثال داروهایی که اثرات مضر تشعشع را به روی سلولهای ارگانیسم محو کرده و یا به تندی کاهش دهد. بعضی دانشمندان معتقدند که اگر سرنشینان سفینه را در خواب هیپنوتیک فرو برند و یا به حالت آنابیوز سرد نمایند، در آن حال تمامی عوارض حیاتی بدن به مقدار زیادی کند شده و در نتیجه مقدار اکسیژن مصرفی کاهش یافته و ضرر تحمیلی حاصل از تشعشعات یونیزه کننده بر سلولها کم می‌شود.