V roku 1951, Van Allen vrátil na University of Iowa. On sa stal profesorom fyziky a vedúci oddelenia UI fyziky a astronómie, kde zostal až do roku 1985. on čoskoro začal používať jeho rakety odborné znalosti na vytvorenie nástroja preskúmať atmosféru. Vedci používali balóny pre zber informácií z neba na nejakú dobu. Balón Skúmanie horných vrstvách atmosféry dosiahol nových výšin v skoro 1930, kedy švajčiarsky fyzik Auguste Piccard vystúpil v obrovských vodíkových-naplnené balóny do stratosféry, atmosférický vrstvu o 10 až 30 míľ (16 až 48 kilometrov) nad zemou, predovšetkým takmer všetky mraky na štúdium kozmického žiarenia, vysoko energetických častíc, ktoré vznikajú v kozmickom priestore.
Van Allen spojil svoje znalosti z rakiet s bublinu technológie na vytvorenie toho, čo nazval "rockoon," balón nesúci rakety. Potom, čo balón dosiahla najvyššie možné výšky, raketa by išiel preč, dosahuje oveľa ďalej výšok. Tento spôsob umožnil Van Allen zbierať cenné nové informácie o zemskej atmosfére.
V roku 1955, a to ako Sovietsky zväz a Spojené štáty oznámili svoj zámer začať umelé družíc. Sovietsky zväz poslal preč Sputnik, prvý umelú družicu na obežnú dráhu Zeme, 4. októbra, nasleduje Sputnik 2 3. novembra Američania vytvorili Vanguard satelit, ale zdvihol sa v plameňoch v zlyhania štartu v decembri. Spojené štáty začali kozmickú loď s názvom Explorer 1 dňa 31. januára 1958. To bolo navrhnuté a postavené skupinou vedcov z University of Iowa pod vedením Van Allen. Van Allen vybavený kozmickej lodi s Geigerove počítač, zariadením pre detekciu ionizujúceho žiarenia. Jeho cieľom bolo zmerať intenzitu kozmického žiarenia. Van Allen sa chcel dozvedieť o spodnú hranicu kozmického žiarenia energetickom rozsahu.
Orbita Explorer 1, je eliptický, pohyboval v rozmedzí od 219 do 1575 míľ (352 až 2535 kilometrov) od Zeme. Dáta, ktoré sa vrátila boli záhadné. V najnižšom mieste obežnej dráhy, počet častíc fit očakávania Van Allena. Ale na hornom konci obežnej dráhy, žiadne častice boli detekované vôbec. Explorer 4 prepravu viac komplikované vedecké prístroje, potvrdil, že zistenie,
