Sul complesso di lancio situato nella base di Cape Canaveral, il conto alla rovescia per il decollo prosegue senza alcuna anomalia procedurale. Gli ingegneri del centro di controllo monitorano costantemente la telemetria del vettore Atlas V 401, una configurazione a stadio singolo principale integrata da uno stadio superiore criogenico, scelta per garantire la massima precisione nell'immissione orbitale. La finestra operativa si apre nel cuore della mattinata e le condizioni meteorologiche sulla costa della Florida si mantengono pienamente favorevoli, con venti in quota ampiamente al di sotto dei limiti di sicurezza stabiliti dalle procedure di volo. All'interno dei serbatoi, i propellenti criogenici raggiungono la pressione di esercizio prescritta, mentre le verifiche incrociate sulle due sonde confermano lo stato di perfetta efficienza di tutti i sottoinsiemi elettrici e di propulsione.
Il giorno 30 agosto 2012 rappresenta il punto di inizio operativo per la missione Van Allen Probes. Alle ore 08:05 UTC i propulsori del primo stadio si accendono, erogando la spinta necessaria per staccare il razzo dalla rampa. Il lanciatore si solleva verticalmente prima di iniziare la manovra di inclinazione programmata lungo il corridoio di volo prestabilito verso l'equatore. La sequenza automatica comanda l'espulsione della carenatura dell'ogiva una volta superati gli strati più densi dell'atmosfera terrestre, esponendo i due veicoli spaziali sovrapposti al vuoto. Durante la fase ascendente, la telemetria continua a confermare la totale stabilità dei parametri strutturali e l'assenza di vibrazioni anomale sugli strumenti scientifici di bordo.
Dopo lo spegnimento e la separazione del primo stadio, entra in funzione lo stadio superiore Centaur. Attraverso due accensioni successive calcolate al millisecondo, lo stadio criogenico spinge il carico utile su un'orbita di trasferimento fortemente ellittica. La precisione della traiettoria risulta fondamentale per la riuscita dell'esplorazione, poiché i due veicoli devono percorrere rotte sovrapposte a quote variabili per consentire la misurazione simultanea delle variazioni spaziali e temporali nei campi elettromagnetici.
I dati telemetrici confermano il completamento del distacco della prima sonda dallo stadio Centaur, seguito a breve distanza dal rilascio della seconda sonda. Entrambi i veicoli spaziali stabiliscono immediatamente il contatto radio con la rete terrestre di tracciamento e avviano le sequenze automatiche per il dispiegamento dei pannelli fotovoltaici. Le stazioni a terra ricevono la conferma che i sistemi di generazione di energia erogano la potenza prevista e che l'orientamento rispetto al Sole risulta corretto. Nelle ore e nei giorni immediatamente successivi al decollo, gli ingegneri coordinano le complesse fasi di estensione dei bracci flessibili e l'attivazione dei sensori per la misurazione dei campi elettrici e magnetici. Le manovre di collaudo e calibrazione procedono con sequenze altamente prudenziali, evitando interferenze reciproche e assicurando che le coppie di strumenti a bordo delle due unità operino in perfetto sincronismo per l'inizio della fase scientifica primaria.
I dati raccolti nel corso della missione Van Allen Probes hanno trasformato in modo radicale la comprensione dell'ambiente magnetosferico terrestre, ridefinendo modelli teorici consolidati da oltre mezzo secolo. Pochi giorni dopo l'avvio delle operazioni, gli strumenti ad altissima risoluzione a bordo delle sonde hanno registrato la formazione inaspettata di una terza fascia di radiazione temporanea, situata tra le due strutture tradizionalmente note. La comparsa di questa struttura transitoria, innescata da una forte tempesta solare e successivamente distrutta da un'onda d'urto interplanetaria, ha dimostrato che le fasce di Van Allen non sono regioni statiche, bensì ambienti estremamente dinamici soggetti a rapidi e complessi processi di strutturazione e scomposizione.
Un altro risultato fondamentale riguarda l'individuazione dei meccanismi di accelerazione delle particelle ad alta energia. Per decenni la comunità scientifica ha dibattuto se gli elettroni relativistici venissero accelerati principalmente da trasporti radiali provenienti dall'esterno della magnetosfera o da processi locali. Le misurazioni simultanee fornite dalle due sonde hanno confermato che l'accelerazione principale avviene direttamente all'interno delle fasce stesse, guidata dall'interazione risonante tra le particelle e particolari onde elettromagnetiche note come onde coro. Questo trasferimento locale di energia spinge gli elettroni a velocità prossime a quella della luce in tempi estremamente brevi.
La missione ha inoltre risolto un annoso problema legato alla composizione della fascia interna. Grazie all'impiego di spettrometri avanzati in grado di distinguere nettamente le diverse specie di particelle ed eliminare la contaminazione causata dai protoni ad alta energia, le analisi hanno rivelato che gli elettroni ad altissima energia sono praticamente assenti nella fascia interna durante i periodi di quiete. Questa scoperta ha permesso di correggere i modelli di radiazione precedentemente utilizzati per la progettazione dei satelliti, dimostrando che l'ambiente in orbita bassa risulta significativamente meno ostile per le componenti elettroniche rispetto a quanto ipotizzato in passato.
Le osservazioni prolungate hanno infine chiarito i processi di perdita delle particelle, mostrando come specifiche onde elettromagnetiche a frequenza ciclotronica provocino la precipitazione massiccia degli elettroni nell'atmosfera terrestre durante le fasi di riassestamento magnetico. Progettata inizialmente per una durata nominale di due anni, la missione Van Allen Probes ha continuato a raccogliere dati di altissima qualità per oltre sette anni, concludendosi solo al completo esaurimento del propellente di bordo. L'eredità scientifica lasciata dalle due sonde costituisce oggi il riferimento primario per la previsione del clima spaziale e per la protezione delle infrastrutture orbitali e degli astronauti.
