Il prossimo telescopio della NASA

Il James Webb Space Telescope dovrebbe essere distribuito nel 2013, offrendo agli scienziati uno sguardo più approfondito nello spazio rispetto all'attuale Hubble Space Telescope. Il suo compito sarà quello di raccogliere la luce infrarossa da oggetti di oltre 13 miliardi di anni, utilizzando tecnologie che fino a poco tempo fa non esistevano.

Lo specchio primario del nuovo telescopio (sotto) ha un diametro di oltre sei metri, con una superficie sette volte quella di Hubble. Le dimensioni dello specchio consentiranno al telescopio di raccogliere più luce più rapidamente rispetto ai telescopi precedenti e di ottenere una risoluzione migliore. È estremamente leggero, con superfici ottiche molto precise, afferma John Decker, vicedirettore associato del progetto alla NASA.

Questa storia faceva parte del nostro numero di luglio 2007

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Per gestire uno specchio così enorme, gli ingegneri lo hanno diviso in 18 pezzi che verranno piegati insieme; verranno aperti mentre il telescopio sta viaggiando verso la sua destinazione finale. Ogni segmento è rettificato e lucidato secondo precise specifiche ottiche (sotto). Gli ingegneri stanno prendendo ulteriori precauzioni per evitare il ripetersi dell'incidente di Hubble, in cui lo specchio è stato rettificato e lucidato in modo errato, causando la produzione di immagini sfocate dal telescopio fino a quando una missione di servizio non lo ha regolato.

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Lo specchio del telescopio è realizzato in berillio, uno dei metalli più leggeri conosciuti. Una vista ravvicinata del materiale è mostrata in questa pagina. Il berillio ha proprietà termiche eccezionali che gli conferiscono prestazioni ottiche stabili a un'ampia gamma di temperature. È anche termicamente conduttivo, il che aiuta a mantenere costante la temperatura dello specchio.

I segmenti dello specchio saranno mantenuti in posizione e supportati da un backplane (sotto) costruito da Alliant Techsystems. Questa struttura è fondamentale in quanto mantiene fermo lo specchio; qualsiasi movimento indesiderato potrebbe distorcere le immagini.

I segmenti dello specchio avranno sette gradi di libertà: gli scienziati saranno in grado di inclinarli, inclinarli e metterli a fuoco separatamente senza compromettere la loro capacità di agire come un unico dispositivo ottico. Il software che controlla i segmenti è stato sviluppato dalla NASA e da Ball Aerospace. Per convalidare le sue prestazioni, gli ingegneri di Ball hanno costruito un banco di prova ottico in scala un sesto (sotto). Gli specchi nel banco di prova sono una versione in scala ridotta di quelli reali.

Un modello in scala reale del telescopio (sotto) è stato esposto a Seattle a gennaio. È lungo più di 24 metri e pesa 12.000 libbre.

Per aiutarlo a registrare segnali deboli da oggetti lontani, gli ingegneri di Raytheon Vision Systems e Teledyne Technologies hanno costruito due rivelatori a infrarossi sensibili che registrano lunghezze d'onda del medio e vicino infrarosso. I rivelatori sono responsabili della trasformazione dei fotoni raccolti in elettroni, proprio come fa una fotocamera digitale, in modo che le immagini di stelle e galassie possano essere registrate elettronicamente. Sotto, il rivelatore del medio infrarosso è esposto da uno scienziato del progetto presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, dove è in fase di test.

A migliorare ulteriormente la capacità del telescopio di rilevare la luce debole c'è un microotturatore costruito dagli ingegneri del Goddard Space Flight Center della NASA. Funge da filtro della luce, consentendo agli scienziati di selezionare l'oggetto che desiderano studiare e bloccare le sorgenti luminose più vicine e luminose. Con l'aiuto di questo dispositivo, il telescopio può osservare in modo efficiente più di 100 galassie distanti contemporaneamente.

Poiché il telescopio funzionerà a temperature estremamente fredde (da 30 a 55 K), non deve generare calore che potrebbe coprire le radiazioni che gli scienziati stanno cercando di rilevare. Gli ingegneri di Northrop Grumman hanno progettato un grande schermo solare (sotto) per bloccare il calore del Sole e della Terra. È costituito da cinque strati di Kapton rivestito di silicio per riflettere il calore del sole nello spazio.

Prima che il telescopio completato venga inviato nello spazio, a un milione di miglia dalla Terra, sarà testato in una camera a vuoto termico (sotto) presso il Johnson Space Center della NASA a Houston. La camera ha un diametro di 19,8 metri e un'altezza di 36,6 metri. La sua porta da sola pesa 40 tonnellate.

Finora, la camera è stata utilizzata principalmente per testare oggetti destinati all'orbita terrestre bassa, quindi dovrà subire una serie di modifiche prima di poter simulare le temperature fredde che sperimenterà il telescopio James Webb. Nuovi pannelli raffreddati ad elio verranno aggiunti ai pannelli esistenti raffreddati con azoto liquido, consentendo alla camera di raggiungere una temperatura compresa tra 30 e 35 K. L'elio eliminerà anche il calore dai pannelli.

Il telescopio sarà inserito nella camera per mezzo di una gru mobile. Per portare la camera e il telescopio alla temperatura desiderata ci vorranno dai 30 ai 40 giorni.

Gli ingegneri della NASA hanno in programma di iniziare a testare il telescopio nel 2010.

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