理论上，轨道平面可以有任何方向和任何形式；实际上，卫星轨道的高度也是有窗口的。1958年1月31日，美国第一颗人造地球卫星“探险者”1号升空，当升至800千米高空时，星上所载的盖革计数器读数突然下降至0。1958年3月26日，“探险者”3号升空时，又发生了同样的情况。美国物理学家J.V.艾伦（James Van Allen，1914-09-07～2006-08-09）认为，这是因为存在极大量的辐射导致计数器达到饱和而失灵造成的。同年7月26日，发射“探险者”4号时，他在计数器前端加入一个铅箔以阻挡部分辐射，新的卫星证实了他的猜测。这个辐射带就称作范·艾伦带。

范·艾伦带分为内、外两层，并且在内、外层之间存在带缝，带缝中的辐射很少，范·艾伦带把地球包围在中间，如图所示。

范·艾伦带示意图

20世纪初，挪威空间物理学家F.C.M.斯托默（Fredrik Carl Mlertz Strmer，1874-09-03～1957-08-13）从理论上证明，地球存在一个带电粒子捕获区，是由地球磁场俘获太阳风中的带电粒子所形成的。内辐射带里的高能质子多，外辐射带里的高能电子多。范·艾伦内带的高度在距地面2000～8000千米，在3700千米的高度达到最大值；范·艾伦外带的高度在距地面15000～20000千米，在18500千米的高度达到最大值。由于辐射带会对电子元器件造成伤害，因此在选择卫星轨道时应尽量避开范·艾伦带。