La NASA ha finalmente completato la costruzione del telescopio spaziale James Webb, uno strumento costato 8,7 miliardi di dollari (da qui al lancio ne costerà 10) il cui assemblaggio cominciò 20 anni fa. Stiamo parlando del successore di Hubble, rispetto al quale è grande circa il doppio, con uno specchio da 6 metri. Adesso inizierà la fase di test, prima del lancio nello Spazio, in programma per ottobre 2018.

L’idea è stata ispirata dal successo del telescopio spaziale Hubble, che ha spinto la NASA e le agenzie spaziali canadese ed europea a collaborare nella progettazione e costruzione del JWST, che ci consentirà di vedere le prime galassie nate dopo il Big Bang, con osservazioni che aiuteranno gli scienziati a capire le origini dell’Universo, oltre alla ricerca di segni di vita extraterrestre.

Osservando la luce infrarossa emessa dagli oggetti nello Spazio, il telescopio spaziale James Webb infatti riuscirà a scrutare anche le stelle che sono troppo lontane per Hubble, grazie a diciotto grandi specchi esagonali, costruiti con berillio leggero, che opereranno a temperature prossime allo zero assoluto (circa -220 gradi Celsius) nella zona dello Spazio conosciuta come Lagrange 2 (L₂), oltre l’orbita lunare. Una collocazione che non consentirà interventi umani per riparare eventuali danni, com’era avvenuto con il telescopio spaziale Hubble.

I test

Ecco perché prima del lancio bisognerà essere oltremodo certi che tutto funzioni senza problemi, conducendo i rigorosi test che sono in programma. Per esempio, gli scienziati del Goddard Space Center nel Maryland lo solleciteranno con circa 150 decibel di rumore per simulare le vibrazioni a cui sarà sottoposto durante il lancio. Poi lo specchio e gli strumenti saranno spediti al Johnson Space Center di Houston dove verranno sottoposti ad alcuni test criogenici, per garantire che possano resistere alle condizioni di freddo dello Spazio. A questo punto il telescopio verrà montato sulla struttura, delle dimensioni di un autobus, che incorpora elementi come il computer di volo e gli strumenti di comunicazione. Solo alla fine il James Webb sarà dotato di uno scudo delle dimensioni di campo da tennis che proteggerà i suoi strumenti dal Sole, e partirà un’ultima tornata di test per assicurarsi che le misurazioni siano perfette.

Il lancio avverrà a bordo di un razzo Ariane 5, considerato il veicolo più affidabile del mondo, e arriverà nella sua posizione operativa dopo 30 giorni. Le prime immagini che scatterà, probabilmente di una stella relativamente brillante, saranno la prova finale che tutto funziona e che può cominciare a lavorare.

Perché un telescopio spaziale

A questo punto viene da chiedersi perché, con i grandi telescopi che abbiamo sulla Terra e quelli ancora più grandi in costruzione, sia necessario un telescopio spaziale. I motivo sono diversi, e non mancano pro e contro rispetto alle soluzioni terrestri.

Prima di tutto perché l’atmosfera terrestre causa aberrazione ottica, ossia una distorsione nelle immagini, che abbassa la potenziale risoluzione dei telescopi. Con le moderne tecniche di ottica adattiva si risolve parzialmente il problema, ma resta il fatto che i telescopi spaziali riescono a fornire prestazioni vicine al loro massimo teorico. L’atmosfera è causa di un altro problema: assorbe parte dello spettro elettromagnetico, con il risultato che la radiazione di molti oggetti non arriva fino a noi, e per osservarli occorrono i telescopi spaziali. Non ultimo, i telescopi qui a Terra possono osservare solo le lunghezze d’onda ottiche, quelle radio, e una parte molto limitata della banda infrarossa. Per cogliere raggi ultravioletti, raggi X, raggi gamma e la maggior parte dell’infrarosso serve un’osservazione dallo Spazio.

Hubble: un esempio dell’importanza dei telescopi spaziali

L’Hubble Space Telescope ha dato all’umanità scorci dell’Universo senza precedenti, ma ha compiuto 25 anni. In questo lunghissimo lasso di tempo ci ha regalato momenti iconici, come la collisione della cometa Shoemaker-Levy 9 con il pianeta Giove nel 1994, e la scoperta del quarto e del quinto satellite di Plutone, rispettivamente nel 2011 e 2012.

Ma sono solo i due esempi più famosi. Per esempio pochi sanno che Hubble fu il primo a raccogliere le prove della presenza di pianeti che orbitano attorno a soli diversi dal nostro. Nel 2008 poi arrivò da Hubble la prima immagine di un pianeta extrasolare (Fomalhaut b). Anche l’espansione accelerata dell’Universo è parte delle teorie scaturite dalle osservazioni di Hubble, così come la conferma parziale del fatto che al centro della maggior parte delle galassie ci sia un buco nero. Ad Hubble dobbiamo anche la foto dell’oggetto celeste più distante mai scoperto: una galassia nana distante 13,1 miliardi di anni luce da noi.

Noi forse ricordiamo di più le memorabili immagini in 4K di Giove pubblicate di recente dalla NASA: se volete lucidarvi gli occhi andate sulla pagina di Hubble e vedrete tutti gli aggiornamenti, oltre allo storico.

Aspettative e futuro

Fra le aspettative ricordiamo l’osservazione del residuo a infrarossi del Big Bang, e più in generale tutti quegli elementi che ci daranno “le risposte alle domande che l’umanità si sta facendo da millenni“. L’ambizione è altissima, ma del resto lo era anche quella su Hubble, che non ha certo deluso.

Ricordiamo poi che nel 2020 è in calendario il lancio del telescopio spaziale WFIRST, che dovrebbe aiutarci a capire i segreti dell’energia oscura e della materia oscura, a controllare l’evoluzione del Cosmo e a scoprire nuovi mondi al di fuori del nostro Sistema Solare.