Il più grande telescopio spaziale mai progettato è pronto

La sera dell’8 luglio 1872, Samuel Pierpont Langley stava tornando a casa dopo aver partecipato a una conferenza quando fu avvisato da un collaboratore di uno strano furto: qualcuno aveva rubato l’obiettivo principale del telescopio Fitz dall’Osservatorio di ‘Allegheny, vicino a Pittsburgh , di cui Langley era direttore. L’obiettivo sarebbe stato restituito solo dietro pagamento di un riscatto, ma Langley decise di non pagare un centesimo anche se l’obiettivo aveva un valore scientifico significativo.

E se accadesse qualcosa di simile oggi, forse con il telescopio spaziale più costoso e potente mai costruito, del valore di 10 miliardi di dollari?

La domanda è balzò in piedi in una delle recenti riunioni della NASA tenutesi per gestire il lancio del James Webb Space Telescope (JWST), che avverrà all’inizio dell’autunno dopo innumerevoli ritardi dovuti a problemi di sviluppo, che inizialmente avrebbero dovuto essere messi in orbita nel 2007 Il progetto è Con 14 anni di ritardo e costi decine di volte più alti del previsto, e per questo la NASA non vuole correre alcun rischio, nemmeno con i pirati.

Su una barca
Il JWST è troppo grande e pesante per essere trasportato dalla California – dove verranno effettuati i test finali – alla base di lancio di Kourou nella Guyana francese. Dovrà quindi essere consegnato in nave, con un lungo viaggio che prevede l’attraversamento del Canale di Panama. La NASA è orientata a mantenere segreta fino all’ultimo momento la data del trasferimento per non correre il rischio di subire dei sabotaggi, o secondo altri che il prezioso carico finisca nell’interesse delle organizzazioni criminali che effettuano i voli e sequestri di navi per il trasporto di merci.

Un sequestro del JWST sembra improbabile, ma alcune precauzioni extra sono buone e vogliamo impedire agli hacker di unirsi alla già lunga lista di disavventure che ha ritardato il lancio del telescopio. È noto, tuttavia, che il trasporto avverrà tra la fine di luglio e la prima metà di agosto, mentre non sono ancora state fornite informazioni sulla presenza di navi della Marina americana con funzioni di scorta.

Inaspettato
La possibilità di un volo discussa al meeting della NASA è stata accolta con una certa ironia da esperti e appassionati di spazio, ma anche da chi ha seguito il complicato sviluppo del JWST negli anni. La proposta per realizzarlo è stata presentata per la prima volta 25 anni fa, dopo alcune considerazioni sugli ottimi risultati ottenuti con il Il telescopio spaziale Hubble, che da più di 30 anni orbita mediamente a 530 chilometri dalla Terra e ci offre immagini spettacolari utili per la ricerca sul nostro sistema solare, la Via Lattea e altre galassie.

(Northrop Grumman / NASA)

Il JWST non sarà un concorrente diretto di Hubble, tuttavia, poiché avrà la capacità di vedere molto più in profondità. Potrà farlo grazie a uno specchio più grande e al fatto che si trova a quasi 1,5 milioni di chilometri da noi, nei periodi di massima distanza dalla Terra: quasi tre volte lo spazio tra il nostro pianeta e la Luna. Lontano dal bagliore e dalle interferenze del nostro pianeta, il telescopio sarà in grado di effettuare osservazioni più precise e precise.

(NASA)

Lo specchio di JWST, il sistema ottico che raccoglie la luce e la dirige verso i sensori del telescopio, ha un diametro di 6,5 metri ed è molto più grande dei 2,4 metri di Hubble.

È enorme e sarebbe stato molto difficile mandarlo nello spazio così com’è: i designer hanno quindi lavorato su una sorta di origami, dividendolo in 18 esagoni che dovranno dispiegarsi una volta in orbita. Ogni esagono è ricoperto da una foglia d’oro finissima, che rende la superficie riflettente.

Test di apertura dello specchio JWST (NASA)

La presenza del prezioso materiale è una delle preoccupazioni per il trasporto del telescopio in barca. Ma più che i voli, i project manager si preoccupano della delicata apertura dello specchio, che dovrà avvenire in automatico: un minimo di imprevisti potrebbe rendere il telescopio inutilizzabile, impossibile da riparare vista la distanza alla quale verrà. Terra.

Scudo termico
Il JWST verrà messo in orbita da un razzo Ariane 5. Una volta nello spazio, continuerà a viaggiare per raggiungere il punto di inserimento nella sua orbita, poiché inizia a esporre gli esagoni che formano lo specchio primario. Per raffreddare i suoi strumenti ed evitare che sbalzi di temperatura influiscano sulle letture, il telescopio può fare affidamento su uno scudo termico, una sorta di ombrellone, delle dimensioni di un campo da tennis. È stato realizzato in Kapton, un materiale plastico abbastanza resistente che viene utilizzato anche per lo strato esterno delle tute spaziali. I progettisti mettono insieme cinque strati, che avranno il compito di dissipare il calore e riflettere la luce solare.

Lo scudo termico JWST durante l’assemblaggio nell’estate 2014 (NASA Goddard Space Flight Center)

Lo scudo termico ha dato ai progettisti un mal di testa ed è stata una delle tante cause di ritardi nello sviluppo del telescopio. Nel 2018 un test per provare a realizzarlo è andato male: una parte del Kapton è rimasta impigliata in un’altra parte del telescopio e ha iniziato a tagliarsi, il che ha costretto l’esperimento ad essere abbandonato. In precedenza, un altro test aveva rivelato un problema con il serraggio di alcune viti sottoposte a particolari vibrazioni. Successivamente sono stati riscontrati problemi di tenuta in alcune valvole, che avrebbero potuto compromettere il funzionamento di altri strumenti.

Progresso
Per alcuni anni sembrava che tutto quello che poteva andare storto fosse farlo. In effetti, come con molti progetti per utilizzare dispositivi così complessi nello spazio, sono stati compiuti progressi. I 18 esagoni degli specchi sono stati completati e testati senza particolari problemi, così come la maggior parte degli strumenti per effettuare le osservazioni. Costruire un telescopio spaziale così grande, potente e versatile era, dopotutto, una novità e di per sé era un esperimento scientifico, con tutte le contingenze del caso.

Nell’ultimo anno, la NASA e l’Agenzia spaziale europea (ESA) e canadese (CSA) che hanno partecipato al progetto non hanno avuto molti altri problemi. Nel marzo 2020, un importante test per simulare il comportamento senza peso del JWST ha avuto successo, così come la prova generale per assemblare il telescopio per adattarlo al razzo che lo metterà in orbita. Nell’estate dello scorso anno, e nonostante ulteriori difficoltà dovute alla pandemia, i tecnici hanno concluso importanti test su software e componenti elettronici, quindi hanno condotto con successo un nuovo test di apertura dello scudo termico.

(Northrop Grumman / NASA)

I test effettuati quest’anno sono andati come previsto e tra pochi mesi il JWST sarà pronto per essere imballato e trasportato in Guyana. Il telescopio deve il suo nome a James Edwin Webb, secondo amministratore della NASA e soprattutto uno dei principali artefici del programma Apollo, che per la prima volta ha portato l’uomo sulla luna.

Volo
Persino Langley, il direttore dell’osservatorio vicino a Pittsburgh, non ha nascosto un certo interesse per la Luna. Aveva provato a calcolare la sua temperatura superficiale usando a bolometro, strumento da lui stesso inventato per misurare la radiazione infrarossa, invisibile ai nostri occhi. All’epoca difficilmente avrebbe immaginato che un giorno l’infrarosso sarebbe stato sfruttato da un enorme telescopio in orbita oltre la Luna, con il rischio, seppur molto remoto, di furto.

Quasi un secolo e mezzo dopo, la storia dell’obiettivo rubato dall’Osservatorio di Allegheny nasconde ancora un mistero. sì raccontare che Langley e l’autore del furto si erano incontrati di notte in un bosco e che per recuperare l’obiettivo Langley avrebbe dovuto pagare un riscatto: si è rifiutato, perché non tratta con i pirati dell’aria di oggetti scientifici.

Alla fine, il direttore dell’osservatorio è riuscito a fargli dire dove era stato nascosto l’obiettivo, promettendogli in cambio di non rivelare l’identità dell’autore. Secondo altre versioni, la posizione dell’obiettivo non è stata rivelata, ma chi l’ha rubato ha preferito non continuare la storia del riscatto per paura di essere scoperto.

L’obiettivo del telescopio è stato successivamente trovato in una stanza d’albergo a Beaver Falls, una piccola città della Pennsylvania a circa 50 chilometri da Pittsburgh. Fu avvistato in un cestino della carta straccia e, riportato all’osservatorio, Langley rimase molto deluso nel vedere la presenza di diversi graffi, tali da renderlo inutilizzabile. Lo fece lucidare e riparare da Alvan Clark, uno dei più rispettati e abili costruttori di telescopi dell’epoca. Clark non solo è riuscito a rimuovere i graffi, ma ha migliorato le loro qualità ottiche rendendo il telescopio Fitz ancora più preciso. In un certo senso, il furto dell’obiettivo si era rivelato vantaggioso per l’osservatorio.

Il telescopio, che da allora è stato anche chiamato Clark, è ancora in funzione oggi e viene utilizzato principalmente a scopo dimostrativo durante i tour pubblici. Il James Webb Space Telescope osserverà lo stesso cielo, ma con la capacità di rilevare galassie e corpi celesti molto distanti, tra i primi a formarsi nell’Universo, e offrirà nuovi dati per studiarne meglio l’evoluzione.