Incredibile progetto italiano per un occhio dal diametro di cento metri
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| Il VLT - Very Large Telescope, sul
Cerro Paranal in Cile: è l'osservatorio astronomico più
potente del mondo (foto da http://www.eso.org/) |
14 APRILE 2003 - Mentre alcuni telescopi giganteschi stanno aprendo gli occhi, l'European Southern Observatory (ESO) sta già lavorando al loro successore, e il progetto è molto ambizioso. L'Overwhelmingly Large Telescope (telescopio irresistibilmente grande), OWL, dovrebbe infatti avere un diametro di ben 100 metri, pari a 10 volte quello del più grande attualmente in uso o in costruzione. Se effettivamente verrà realizzato, OWL rappresenterà un progresso pari al passaggio dall'occhio nudo al primo telescopio di Galileo.
Ma OWL deve combattere contro gli immaginabili costi economici e lo scetticismo. Questo mostro violerebbe una regola non scritta ma che è stata rispettata per molte decine di anni, secondo cui il diametro dei telescopi si limita a raddoppiare ogni 30 anni. Ma Roberto Gilmozzi, che lanciò questa stravagante proposta già nel 1997, è ottimista e sta lavorando per dimostrare la fattibilità e l'utilità di questo telescopio. Che senso ha costruire un telescopio tanto grande sulla Terra, quando abbiamo la possibilità di telescopi nello spazio? In realtà negli ultimi anni è risultato evidente che «Hubble Space Telescope» deve inchinarsi di fronte alle prestazioni dei telescopi terrestri di nuova generazione.
Il vantaggio di mettere un telescopio nello spazio è quello di liberarsi dalla schiavitù dell'atmosfera, che non solo a volte impedisce totalmente le osservazioni, ma con la sua turbolenza degrada le prestazioni dei telescopi. Anche nei più piccoli telescopi professionali, la capacità di distinguere i dettagli più minuti degli oggetti osservati dipende dalla qualità del cielo, più che da quella del telescopio. Ma da qualche anno a questa parte gli astronomi hanno a disposizione un'arma per combattere questo pernicioso nemico: le ottiche adattive.
Nei più grandi telescopi moderni si usano degli specchi la cui superficie cambia centinaia di volte per secondo, adattandosi e compensando la turbolenza atmosferica. In effetti, già negli Anni 70 erano stati proposti telescopi di 25 metri, ma senza le ottiche adattive si sarebbero trasformati in semplici catini di luce, molto sensibili ma incapaci di ottenere immagini di qualità. Gli studi fin qui eseguiti hanno mostrato che OWL non solo è fattibile, ma è ben entro i limiti della tecnologia moderna, che permetterebbe la costruzione di un telescopio anche molto più grande, di ben 150 metri. Ma Gilmozzi e i suoi colleghi hanno voluto tenere i piedi relativamente per terra, cercando di progettare qualche cosa di realmente fattibile, e possibilmente anche economico.
Già, il costo... Secondo le ultime stime OWL dovrebbe costare meno di un miliardo di euro. Cifra astronomica, ma che rientra nelle possibilità di una vasta collaborazione internazionale. E se i fondi si troveranno in fretta, OWL potrebbe essere operativo addirittura entro il 2015. Il cuore di OWL, come di ogni grande telescopio, è il suo specchio principale, che ha un'area totale superiore a quella di tutti i telescopi professionali del mondo messi insieme. Come nel caso di molti telescopi attuali, lo specchio non è monolitico, ma è costituito da poco meno di 2000 segmenti esagonali di due metri, facilmente maneggevoli e trasportabili. Proprio la produzione di massa è una delle strategie adottate per contenere i costi in un limite ragionevole. Le dimensioni di OWL impediscono l'utilizzo degli schemi ottici tradizionali, che lo renderebbero troppo lungo e pesante.
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| Alba sul Cerro Paranal (foto da http://www.eso.org/) |
Proprio per questo, di fronte allo specchio principale sferico ce ne sarà uno piano del diametro di 35 metri. Questa combinazione introduce però una notevole degradazione dell'immagine, che verrà corretta da altri quattro specchi, i più grandi di 8,2 metri di diametro. La forma dello specchio principale e di quello secondario verranno mantenute grazie a mezzo milione di attuatori meccanici, e i soli calcoli riguardanti il loro movimento rappresentano già una notevole sfida informatica, probabilmente la prima di una lunga serie. Questo telescopio fornirà infatti un campo visuale corretto talmente ampio che per poterlo sfruttare completamente sarebbe necessario un CCD dotato di 180.000 per 180.000 punti immagine.
Anche se verrà assemblata una matrice di sensori ben più piccoli, questo significa che ogni immagine di OWL occuperà 60 gigaByte. In un telescopio, specialmente in uno tanto grande, le ottiche non sono tutto, perché anche la struttura che le sostiene e che ne permette il puntamento ha un'importanza notevole. Per evitare di far raggiungere adOWL il peso di una portaerei, gli ingegneri hanno progettato una struttura modulare composta da singoli pezzi cavi, che ricordano un po' quelli del Meccano. Di nuovo, questa soluzione ha il vantaggio di permettere una produzione di massa, relativamente economica. Dopo notevoli sforzi progettuali, le previsioni dicono che OWL peserà circa 9000 tonnellate. La cifra è impressionante,ma se si ingrandissero in scala i più grandi telescopi moderni si supererebbero le 200.000 tonnellate. Tra gli elementi tradizionali dei telescopi a cui si dovrà rinunciare nel caso di OWL vi è anche la cupola.
Si prevede di far lavorare il telescopio completamente all'aperto e di proteggerlo dal maltempo con una struttura che si muove su rotaie e che, inutile dirlo, avrà proporzioni gigantesche, ma non da record. Una fabbrica di dirigibili tedesca ha costruito un hangar lungo 360 metri, largo 220 e alto 107, in grado di contenere due telescopi come OWL.
L'ultimo problema di non facile soluzione riguardante OWL è quello di dove costruirlo. Tradizionalmente, gli astronomi hanno scelto i siti che offrivano le condizioni osservative migliori, per poi adattarvi i telescopi. In questo caso ciò non è possibile. L'introduzione della resistenza ai terremoti, per esempio, è impossibile e rende necessario scartare alcuni siti ben noti, e già sfruttati dall'ESO, come le Ande cilene.
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| Cerro Paranal, visione notturna (foto da http://www.eso.org/) |
Al momento i candidati più probabili sembrano l’arcipelago delle isole Canarie, già sede di vari osservatori, e il Sud Africa, ma questo è sicuramente il problema minore. La scienza di OWL. Prima di costruire un telescopio da un miliardo di euro è necessario in qualche modo garantirne l'utilità scientifica, anche se è chiaro che uno strumento così innovativo non può non riservare notevoli sorprese. Basti pensare che OWL sarà così sensibile da poter osservare oggetti 1500 volte più deboli di quelli visibili con il telescopio spaziale. Cominciando dal sistema solare, OWL permetterà di osservare molti dettagli che al momento sono alla portata solo di costosissime sonde spaziali, che spesso visitano i loro bersagli solo una volta e per un tempo molto breve.
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| ANTU Enclosure - 1998. At "First Light" (foto da http://www.eso.org/) |
Che cosa ci riserva nei prossimi decenni la corsa ai supertelescopi nello spazio e sul suolo terrestre? Nel 2011, secondo l’ultima tabella di lancio della Nasa, dovrebbe andare in orbita un telescopio sei volte più potente di "Hubble". La scelta del progetto è datata 2 settembre 2002. I tecnici lo indicano con la fredda sigla NGST, Next Generation Space Telescope, ma sarà intitolato a James Webb, che fu amministratore della Nasa dal 1961 al 1968, gli anni della scalata alla Luna.
Grazie ai progressi tecnologici, pur essendo capace di raccogliere 6 volte più luce, peserà un terzo di "Hubble" (4,5 tonnellate) e costerà in proporzione (900 milioni di dollari). Monterà tre strumenti sensibili alla radiazione del vicino e del medio infrarosso. Uno lo fornirà l’Agenzia spaziale europea. Costo per gli Stati Uniti 825 milioni di dollari, per l’Europa 200 milioni, per il Canada 50. Con una superficie specchiante di 29 metri quadrati, il nuovo telescopio spaziale risulterà dall’insieme 36 specchi esagonali, ciascuno dal diametro di un metro, equivalenti a uno specchio singolo di 6,5 metri. Un computer provvederà a gestire gli specchi in modo da rendere perfetta l'ottica in tempo reale. Il NGST verrà collocato a un milione e mezzo di chilometri dalla Terra nel “punto di Lagrange” L2. Con una vita operativa di dieci anni, ce n'è quanto basta perché chi scrive lasci poi ad altri cronisti il compito di raccontare gli sviluppi successivi: al Livermore Laboratory si sta già pensando ad “Eyeglass”, un rivoluzionario telescopio in orbita da 100 metri! "La ricerca delle Origini" è lo slogan con cui la Nasa riassume gli obiettivi del nuovo occhio cosmico. Dal “Webb Space Telescope” gli astronomi si aspettano la risposta a cinque domande fondamentali:
1) come finirà l'universo;
2) come si evolvono le galassie;
3) come si formano i sistemi planetari;
4) come si è evoluto il cosmo fino ad acquisire l'attuale composizione chimica;
5) da cosa è costituita la materia oscura.
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| Enclosures on Platform. December 1998 (foto da http://www.eso.org/) |
Per ciò che riguarda i grandi telescopi al suolo, il sogno più ambizioso è l’OWL, il gigante da 100 metri di cui parliamo in questa stessa pagina: non a caso “owl” significa gufo o civetta, due uccelli notturni che notoriamente al buio vedono bene. Intanto Canada, Francia e Hawaii pensano a uno strumento da 20 metri da installare sul Mauna Kea: i due "Keck" da 10 metri al suo confronto sembrerebbero dei giocattoli. L'Università della California lavora a «Celt», uno strumento multispecchio a tasselli da 36 metri.
Ancora più ambizioso è "Euro 50", progetto in collaborazione tra Finlandia, Irlanda, Spagna, Svezia e Regno Unito per un telescopio ottico e infrarosso da cinquanta metri. La sua pupilla avrebbe una superficie di 2000 metri quadrati, quattromila attuatori dovrebbero mantenere in perfetta forma ottica il multispecchio. Ma nel frattempo potrebbero diventare attuali tecnologie oggi appena immaginabili, basate su specchi liquidi. Il prototipo, per ora sulla carta, è il LAMA, una schiera di otto telescopi da dieci metri ciascuno. I loro specchi sarebbero costituiti da sottili tazze piene di mercurio: facendo ruotare le tazze alla giusta velocità, il mercurio acquisterebbe la forma parabolica necessaria per concentrare la luce e i fasci luminosi verrebbero poi combinati in un solo punto focale.
Ovviamente questo supertelescopio sarebbe sempre puntato verso lo zenit ma spostando opportunamente gli specchi secondari si potrebbe ottenere un campo di osservazione esteso fino a 4 gradi intorno al centro della volta celeste e un tempo-puntamento di mezz'ora. Sul fondo di quelle otto «piscine» di argento vivo gli astronomi sperano di scorgere i primi oggetti che abbiano emesso luce, all'alba dell'universo.
da TUTTOSCIENZE - LA STAMPA
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| Il VTL sul Cerro Paranal (Cile) (foto da http://www.eso.org/) |
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