V roce 1951, Van Allen vrátil na University of Iowa. On se stal profesorem fyziky a vedoucí oddělení UI fyziky a astronomie, kde zůstal až do roku 1985. On brzy začal používat jeho rakety odborné znalosti k vytvoření nástroje prozkoumat atmosféru. Vědci používali balóny pro sběr informací z nebe na nějakou dobu. Balón Zkoumání horních vrstvách atmosféry dosáhl nových výšin v brzy 1930, kdy švýcarský fyzik Auguste Piccard vystoupil v obrovských vodíkových-naplněné balóny do stratosféry, atmosférický vrstvu o 10 až 30 mil (16 až 48 kilometrů) nad zemí, především téměř všechny mraky ke studiu kosmického záření, vysoce energetických částic, které vznikají v kosmickém prostoru.
Van Allen spojil své znalosti z raket s bublinu technologie k vytvoření toho, co nazval "rockoon," balón nesoucí rakety. Poté, co balón dosáhla nejvyšší možné výšky, raketa by šel pryč, dosahuje mnohem dále výšek. Tento způsob umožnil Van Allen sbírat cenné nové informace o zemské atmosféře.
V roce 1955, a to jak Sovětský svaz a Spojené státy oznámily svůj záměr zahájit umělé družic. Sovětský svaz poslal pryč Sputnik, první umělou družici na oběžnou dráhu Země, 4. října, následuje Sputnik 2 3. listopadu Američané vytvořili Vanguard satelit, ale zvedl se v plamenech v selhání startu v prosinci. Spojené státy zahájily kosmickou loď s názvem Explorer 1 dne 31. ledna 1958. To bylo navržené a postavené skupinou vědců z University of Iowa pod vedením Van Allen. Van Allen vybaven kosmické lodi s Geigerův počítač, zařízením pro detekci ionizujícího záření. Jeho cílem bylo změřit intenzitu kosmického záření. Van Allen se chtěl dozvědět o spodní hranici kosmického záření energetickém rozsahu.
Orbita Explorer 1, je eliptický, pohyboval v rozmezí od 219 do 1575 mil (352 až 2535 kilometrů) od Země. Data, která se vrátila byly záhadné. V nejnižším místě oběžné dráhy, počet částic fit očekávání Van Allena. Ale na horním konci oběžné dráhy, žádné částice byly detekovány vůbec. Explorer 4 přepravu více komplikované vědecké přístroje, potvrdil, že zjištění, stejně jako později kosmické lodi.
Na základě těchto údajů, Van Allen přišel na existenci rad
