I TELESCOPI SPAZIALI



Hubble Space TelescopeJames Webb Space Telescope


HST (Hubble Space Telescope)
il Telescopio in fase di uscita dallo shuttle Discovery (foto NASA) Si tratta di un grande Telescopio Spaziale che orbita attorno alla Terra quasi circolarmente ad una distanza che varia tra i 612 km e i 620 km e che può quindi osservare lo spazio senza l'interferenza dell'atmosfera terrestre, è inoltre in grado di ruotare su se stesso e di rimanere puntato su un oggetto per delle ore.
L'intero telescopio pesa 11 tonnellate, ha una forma cilindrica, è lungo 13.3 m, la sua larghezza totale, compresi i pannelli solari, è di 12 m. I due pannelli solari di 12 m per 2.8 m, con le rispettive 50000 celle, forniscono al telescopio una potenza elettrica complessiva di 4.5 kw.
Ogni orbita dell'HST dura circa 95 minuti, tempo che viene suddiviso tre le osservazioni e le operazioni di gestione del telescopio (puntare un nuovo oggetto, evitare la Luna e il Sole, calibrazioni, ricezione/trasmissione di dati).
Le ottiche del telescopio sono formate da uno specchio primario di 2.4 m di diametro che raccoglie la luce e la dirige sullo specchio secondario, di 30 cm di diametro, per poterla riflette indietro e attraverso il foro dello specchio primario possa "cadere" sullo strumento in uso; ha una focale di f/24.
Davanti alle ottiche è presente una "porta" che viene chiusa quando il telescopio non è operativo, per proteggere gli strumenti dalla luce.
Lo scambio di dati con la Terra avviene grazie all'antenna ad alto guadagno presente esternamente.
Fin dal lancio il telescopio è stato dotato degli strumenti scientifici per le misure astrometriche, le osservazioni nell'ultravioletto, nel visibile e nell'infrarosso vicino, con una risoluzione angolare media di circa 0.1 arcsec, potendo osservare oggetti fino alla magnitudine 31. Tali strumenti sono allineati con l'asse ottico principale del telescopio, appena dietro lo specchio principale, e sono stati sostituiti durante le varie missioni di manutenzione. Attualmente ci sono:
l'Hubble appena uscito dallo shuttle (foto NASA)
Sono inoltre presenti a bordo gli FGS (Fine Guidance Sensor) dei sensori per la guida fine, che puntano sulle stelle di riferimento durante le osservazioni, e un magnetometro, che misura la posizione del telescopio rispetto al campo magnetico terrestre.
Quando è possibile, vengono usati contemporaneamente due strumenti scientifici per osservare due regioni del cielo adiacenti.
L'idea di un telescopio spaziale nacque nel 1962 alla National Accademy of Science, ma la sua costruzione (una collaborazione ESA-NASA) fu iniziata solo nel 1977 e venne terminata nel 1985.
A causa della distruzione poco dopo la partenza dello shuttle Challenger nel 1986, il lancio dell'Hubble Space Telescope (HST) venne rimandato e il telescopio fu messo in orbita dallo Shuttle Discovery solo il 25 aprile 1990.
Lo schema del telescopio spaziale Hubble L'HST fu reso operativo attraverso tre fasi distinte. Nella prima, durata otto mesi, sotto la responsabilità del Marshall Space Center venne effettuata la verifica dell'orbita (OV) e vennero testati i computers di bordo, i pannelli solari e tutta la strumentazione accessoria. La seconda fase, che durò un anno, fu quella di verifica scientifica (SV); sotto la responsabilità del Goddard Space Flight Center vennero testati i sei strumenti scientifici caricati a bordo e vennero pianificati gli interventi necessari. Fu in questa fase che si scoprì che lo specchio principale del Telescopio era affetto da aberrazione sferica: è di 2 micron troppo piatto ai bordi. L'ultima fase, quella delle osservazioni (GO, General Observation), durerà sino alla fine della missione sotto la responsabilità dello Space Telescope Science Institute (STScI), un'ente internazionale creato apposta per la gestione del Telescopio Spaziale.
Nel 1979, durante la fase di costruzione, si era previsto un ritorno a Terra con successiva rimessa a nuovo e rilancio del telescopio ogni 5 anni, con un lavoro in orbita di 2 anni e mezzo; nel 1985, preoccupati per eventuali danni strutturali causati dai continui rientri e dal pericolo di contaminazioni del telescopio, si optò per delle periodiche missioni di manutenzione, su base triennale.
Durante la prima missione di manutenzione, nel 1993, vennero sostituiti i pannelli solari danneggiati e venne risolto il problema dell'aberrazione sferica dello specchio principale, procedendo alla sostituzione della WF/PC con la WF/PC2, dotata di un'aberrazione complementare a quella dello specchio principale. Durante tale missione venne aggiunto il COSTAR (Corrective Optics Space Axial Repalcement), un insieme di ottiche che servirono per correggere l'aberrazione dello specchio principale quando si usava la FOC: il COSTAR venne usato finchè la FOC non è stata sostituita con l'ACS. Per poter montare il COSTAR venne rimosso l'HSP (High Speed Photometer), lo spettrometro ad alta velocità; al posto di COSTAR attualmente c'è il COS. la prima operazione di manutenzione sull'Hubble (foto NASA)
Tutti gli strumenti installati successivamenta al 1993 sono stati dotati di ottiche correttive.
Le successive missioni di manutenzione sono avvenute nel 1997, nel 1999 e nel 2002; durante questa ultima missione è stato montato l'ACS (Advanced Camera for Surveys) che ha aumentato di cinque volte la sensibilità dell'Hubble ed è in grado di coprire un'area doppia, sia come estensione che come profondità di campo; è inoltre in grado di spaziare dal vicino infrarosso all'ultravioletto.
le osservazioni effettuate dall'Hubble fino ad ora (immagine NASA)Il telescopio spaziale dovrebbe lavorare fino al 2012, grazie ad un ripensamento della NASA riguardante la cancellazione delle missioni di manutenzioni previste, inizialmente annullate a causa dell'incidente dello Shuttle del 2003 e dei progetti di studio-colonizzazione di Marte varati all'inizio del 2004.
Negli ultimi anni della sua attivitàl'HST dovrebbe operare in contemporanea col suo successore, il Next Generation Space Telescope (NGST), che ha cambiato nome (JWST) e probabilmente verrà lanciato nel 2011, con un ritardo di 4 anni sulla data inizialmente prevista.
Fino ad ora sono state effettuate alcune centinaia di migliaia di osservazioni, sia all'interno che all'esterno del nostro Sistema Solare; grazie ad esse si è potuto ad esempio documentare la caduta dei frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9 su Giove, così come conoscere in dettaglio come avviene la nascita delle stelle (le osservazioni effettuate nella Nebulosa dell'Aquila della Costellazione del Monoceros).
frammenti della Soemaker-Levi I frammenti della Soemaker-Levi denominati "la banda dei quattro" fotografati dall'Hubble il 29 settembre 1994. piloni gassosi in M16 e zoomata in dettaglio sulla zona di formazione stellare Nubi di gas e polveri nella Nebulosa dell'Aquila fotografate il 2 novembre 1995. È in queste nubi che per la prima volta si è vista in dettaglio una zona di formazione stellare, il che ha valso a queste strutture il nomignolo di "Pilastri della creazione".

JWST(James Webb Space Telescope)
i punti lagrangiani Inizialmente chiamato NGST (Next Generation Space Telescope) nel 2002 gli è stato dato il nome del secondo amministratore della Nasa, in carica durante le missioni Apollo; è una collaborazione NASA, ESA e CSA (Canadian Space Agency) ed è in fase di studio dal 1996.
Verrà lanciato probabilmente nel 2011, su un vettore Ariane V e lavorerà ad una distanza da noi di 1.5 milioni di km, orbitando attorno al punto lagrangiano Sole-Terra L2, contrariamente all'HST che orbita attorno alla Terra.
Ogni 6 mesi il JWST completerà un'orbita attorno ad L2 di raggio pari a 800 mila km, questa scelta è stata fatta per evitare che il Sole eclissato dalla Luna o dalla Terra; si inserirà su tale orbita dopo 106 giorni dal lancio.
Le ottiche del telescopio saranno costituite da tre specchi non astigmatici di berillio, per ridurre il loro peso: lo specchio primario pesa 1/3 di quello dell'Hubble! Uno dei tre specchi servirà per avere un puntamento accurato ed ottenere delle immagini stabili.
Lo specchio primario sarà di 6.55 metri di diametro, con diffrazione limite di 2 micron ed una focale di f/16.67; sarà formato da 18 esagoni di circa 1.3 metri da bordo a bordo, distribuiti su due anelli concentrici attorno al centro.
L'orbita attorno ad L2 del JWST
Lo specchio sarà "ripiegato" su sè stesso alla partenza e si aprirà durante il viaggio, dopo 4 giorni dal lancio. Per poter controllare i singoli segmenti, ognuno di loro sarà dotato di 6 "pistoncini" (gli actuators) che ne modificano il raggio di curvatura.
Disegno dello specchio aperto (NASA) Dopo 2 giorni dal lancio verrà aperto il grande scudo solare di forma rettangolare, che permetterà di schermare le ottiche mantenendo la loro temperatura tra i -180oC e i -220oC.
Il JWST lavorerà soprattutto nella banda infrarossa, sarà infatti ottimizzato per le osservazioni nel vicino IR (1-5 micron), ma sarà in grado di effettuare osservazioni anche nella regione visuale rossa (0.6-1 micron) e nella regione del medio IR (5-28 micron), osserverà oggetti 400 volte più deboli di quelli attualmente studiati, per poter migliorare le nostre conoscenze sulle prime stelle e galassie formatesi subito dopo il Big-Bang.
Dovrebbe inoltre:
- osservare come si formano ed evolvono le galassie,
- studiare la nascita delle stelle,
- cercare/studiare i sistemi protoplanetari, per capire come si formano ed interagiscono fra loro i sistemi planetari,
- esplorare la natura e la quantità di materia oscura presente nell'universo,
- studiare l'origine della vita nella nostra galassia
Sul JWST verranno installati i seguenti strumenti:
  • NIRCam (Near Infrared Camera), una fotocamera costruita dall'ESA che opererà nel vicino IR e nel visuale.
  • NIRSpec (Near Infrared Spectrograph, uno spettrografo costruito dall'ESA capace di osservare più di 100 oggetti contemporaneamente e che lavorerà a lunghezze d'onda tra 1 e 5 micron.
  • MIRI (Mid Infraread Instrument), sia fotocamera che spettrografo di tipo long slit, costruito in collaborazione fra ESA e NASA; sarà dotato di 12 filtri e lavorerà a lunghezze d'onda tra 5 e 28 micron.
  • FGC (Fine Guidance System), il sistema di puntamento fine, che permetterà di stabilizzare il puntamento di un oggetto fino al milliarcosecondo; è costruito dalla CSA.
l'aspetto che avrÓ il telescopio JWST
Il telescopio dovrebbe diventare scientificamente operativo dopo 6 mesi dal lancio e si prevede che opererà per almeno 5-10 anni.

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Le immagini e gran parte delle informazioni presenti in questo "file" sono state prese nei seguenti siti Internet:

www.stsci.edu
hubblesite.org
oposite.stsci.edu/pubinfo/
sci.esa.int
www.stsci.edu/jwst/overview/
www.jwst.nasa.gov

Aggiornato al 7/10/04



© Loretta Solmi, 2011