{"id":69612,"date":"2022-01-07T10:59:42","date_gmt":"2022-01-07T09:59:42","guid":{"rendered":"https:\/\/appelloalpopolo.it\/?p=69612"},"modified":"2022-01-06T11:01:50","modified_gmt":"2022-01-06T10:01:50","slug":"il-lancio-del-james-webb-space-telescope-un-sogno-che-si-avvera","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/appelloalpopolo.it\/?p=69612","title":{"rendered":"Il lancio del James Webb Space Telescope, un sogno che si avvera"},"content":{"rendered":"

da SCIENZA IN RETE<\/strong> (Claudio Elidoro)<\/p>\n

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Il giorno di Natale \u00e8 finalmente iniziato il viaggio del pi\u00f9 grande telescopio spaziale mai costruito. Un viaggio che, in circa un mese, lo porter\u00e0 a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra. L\u00ec, al termine della complessa fase di messa a punto e di test dei suoi strumenti, l\u2019occhio infrarosso del JWST (James Webb Space Telescope) scruter\u00e0 le profondit\u00e0 del Cosmo, portandoci l\u00e0 dove mai finora eravamo riusciti a giungere.<\/span><\/p>\n

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Una storia infinita quella del James Webb Space Telescope (JWST). L\u2019idea di questa meravigliosa macchina osservativa risale a met\u00e0 degli anni Novanta, l\u2019intento era quello di realizzare un telescopio per l\u2019infrarosso che si affiancasse al telescopio Hubble \u2013 ormai pienamente operativo dopo l\u2019intervento di correzione<\/a>\u00a0della sua vista \u2013 e ne completasse le capacit\u00e0 osservative. Si sarebbe chiamato NGST (Next Generation Space Telescope) e avrebbe dovuto avere uno specchio grande otto metri. Davvero una sfida tecnologica estrema e terribilmente rischiosa, per\u00f2, portare in orbita un mostro di tale stazza. I piani iniziali prevedevano che il nuovo telescopio spaziale sarebbe stato operativo nei primi anni Duemila e gi\u00e0 questo dato la dice lunga sulla tortuosa storia di questo telescopio che, nel 2002, venne\u00a0dedicato a James E. Webb<\/a>, l\u2019amministratore della NASA negli anni di preparazione al grande balzo verso la Luna. Una storia complicata, fatta di ridimensionamenti del progetto, rinvii e conseguenti terrificanti lievitazioni dei costi, via via saliti dal mezzo miliardo di dollari previsti nel 1997 agli oltre nove miliardi e mezzo finali.<\/p>\n

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In Italia sono le ore 13:20 del giorno di Natale. Il vettore Ariane 5 si stacca dalla base di Kourou e d\u00e0 il via all\u2019avventura spaziale del James Webb Space Telescope. La prossimit\u00e0 della base di lancio all\u2019equatore permette di sfruttare l\u2019energia di rotazione della Terra per fornire al vettore e al suo prezioso carico una pi\u00f9 elevata velocit\u00e0 iniziale.<\/p>\n

Il coronamento del progetto del JWST \u00e8 stato possibile grazie alla stretta collaborazione tra l\u2019Agenzia spaziale statunitense (NASA), l\u2019Agenzia spaziale europea (ESA) e l\u2019Agenzia spaziale canadese (CSA). Una collaborazione che ha visto lavorare al progetto migliaia di scienziati, ingegneri e tecnici provenienti da 14 Paesi e 29 Stati degli Stati Uniti. Ciascuno di loro ha dato il suo apporto per progettare, costruire, testare, integrare, lanciare e far funzionare il JWST. Improponibile elencare in questo articolo le universit\u00e0, gli istituti e le aziende che hanno collaborato o finanziato il progetto (chi volesse scorrere un simile elenco pu\u00f2 comunque trovarlo a\u00a0questa pagina<\/a>).<\/p>\n

In questa collaborazione l\u2019Europa riveste un ruolo determinante, sia sul versante della strumentazione scientifica (lo\u00a0spettrografo NIRSpec<\/a>\u00a0e una quota del 50% dello\u00a0strumento MIRI<\/a>), sia sul versante del lancio del telescopio, utilizzando lo spazioporto europeo di Kourou nella Guyana Francese e il potente vettore Ariane 5. Non solo la collaborazione prevede che gli scienziati europei siano rappresentati in tutti gli organi consultivi del progetto, ma che sia loro riservato un adeguato accesso all\u2019utilizzo del JWST. In cambio dei contributi europei, infatti, viene assicurato agli astronomi degli stati membri dell\u2019ESA l\u2019accesso ad almeno il 15% del tempo di osservazione del telescopio.<\/p>\n

Una macchina incredibile<\/h2>\n

Poich\u00e9, spesso, si sente parlare del JWST come del sostituto del telescopio spaziale Hubble, credo sia opportuno partire proprio dalle\u00a0enormi differenze<\/a>\u00a0che li separano. Differenti sono, anzitutto, le caratteristiche della radiazione che essi raccolgono: mentre Hubble sta osservando principalmente a lunghezze d\u2019onda ottiche e ultraviolette, bench\u00e9 abbia anche la capacit\u00e0 di osservare nel vicino infrarosso, Webb osserver\u00e0 esclusivamente nell\u2019infrarosso. Questo, unito alla maggiore dimensione dello specchio principale e alla elevata sensibilit\u00e0 della strumentazione, gli permetter\u00e0 di mostrarci un Universo ancora pi\u00f9 giovane di quanto stia facendo Hubble.<\/p>\n

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Un rapido confronto tra Webb e Hubble mette in luce le enormi differenze tra i due telescopi spaziali. Oltre alle misure dello specchio primario (diametro di 2,4 metri per Hubble e di 6,5 metri per Webb), \u00e8 importante notare dove operano i due osservatori. I 570 km di quota cui opera Hubble sono un\u2019inezia se paragonati al milione e mezzo di chilometri ai quali si trover\u00e0 il JWST. Crediti: ESA<\/p>\n

Senza dubbio, il punto di forza pi\u00f9 appariscente del JWST \u00e8\u00a0lo specchio<\/a>, una struttura del diametro complessivo di 6,5 metri composta da 18 pannelli esagonali. Ciascun pannello, realizzato in berillio e ricoperto da un sottilissimo strato d\u2019oro che ne garantisce un\u2019estrema riflettivit\u00e0, pesa una ventina di chili. A questo peso, per\u00f2, si deve aggiungere quello dei sei attuatori che, fissati sulla parte posteriore di ciascun pannello, garantiscono il suo perfetto allineamento con tutti gli altri, condizione indispensabile perch\u00e9 la messa a fuoco sia ottimale. Un problema ingegneristico davvero complesso se pensiamo che la precisione richiesta per l\u2019allineamento di ogni specchio \u00e8 di 1\/10.000 dello spessore di un capello umano. La precisione nell\u2019allineamento dei 18 segmenti li porta a lavorare come una superficie unica di circa 26 metri quadrati, circa sei volte maggiore di quella di cui dispone Hubble. Se, da un lato, la scelta di uno specchio segmentato presenta i problemi di collimazione appena illustrati, dall\u2019altro offre la possibilit\u00e0 di poter contenere la struttura nel vano di carico di un vettore spaziale. Quando il telescopio viene lanciato, infatti, i tre pannelli laterali di destra e di sinistra sono ripiegati e solamente una dozzina di giorni dopo il lancio vengono dislocati nella posizione corretta. Solo allora si potr\u00e0 cominciare a lavorare di fino sulla configurazione e regolazione dello specchio.<\/p>\n

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L\u2019immagine, scattata nel maggio 2017, mostra lo specchio del JWST nella camera sterile in cui \u00e8 stato assemblato. Sono le fasi preparatorie del test che si svolger\u00e0 all\u2019interno della gigantesca camera criogenica che si trova al Johnson Space Center della NASA. L\u00ec verr\u00e0 portato alle tipiche condizioni di freddo e vuoto dello spazio che caratterizzeranno la sua normale situazione di lavoro. Crediti: NASA\/Desiree Stover<\/p>\n

Per poter osservare nell\u2019infrarosso, cio\u00e8 raccogliere quella radiazione che possiamo associare alla radiazione termica, \u00e8 indispensabile che la struttura e gli strumenti di raccolta abbiano la temperatura pi\u00f9 bassa possibile. Inoltre, solo una temperatura costante \u00e8 in grado di evitare espansioni e contrazioni dei materiali che, seppur minuscole, potrebbero compromettere il delicato allineamento delle ottiche. Questo significa che il JWST deve essere protetto in modo stabile ed efficace da ogni fonte di radiazione esterna, principalmente da quella solare. Si tratta di un compito delicato e fondamentale, dalla cui riuscita dipende il funzionamento ottimale del telescopio.<\/p>\n

A dare la giusta protezione ci pensa lo scudo in dotazione al JWST. Grande quando un campo da tennis, questa struttura \u00e8 composta da cinque sottili strati di Kapton E, una pellicola plastica sviluppata dalla DuPont in grado di mantenersi stabile entro un’ampia gamma di temperature. Ciascuno strato \u00e8 inoltre rivestito di alluminio e la parte rivolta verso il Sole dei due pi\u00f9 esterni \u00e8 rivestita anche di silicio appositamente trattato per riflettere il calore nello spazio. Al momento del lancio anche questa struttura \u00e8 impacchettata e verr\u00e0 dispiegata e portata nella corretta posizione nel corso della prima settimana di volo del JWST.<\/p>\n

Un\u2019ultima grande differenza rispetto a Hubble \u00e8 la\u00a0destinazione finale<\/a>\u00a0di Webb, posta a un milione e mezzo di chilometri dalla Terra, destinazione che raggiunger\u00e0 circa un mese dopo il lancio. Diversamente da Hubble, il JWST non orbiter\u00e0 intorno al nostro pianeta, ma si librer\u00e0 intorno al cosiddetto secondo punto di Lagrange, uno dei cinque punti notevoli nell\u2019interazione gravitazionale fra\u00a0tre corpi<\/a>\u00a0calcolati nel 1772 dal matematico di origine italiana Joseph-Louis Lagrange. A differenza di quanto\u00a0pi\u00f9 volte \u00e8 avvenuto<\/a>\u00a0per il telescopio Hubble, tale posizione rende di fatto impraticabile una qualsiasi missione di manutenzione per il JWST. Le manovre necessarie a mantenere correttamente l\u2019orbita in L2 richiedono che il JWST impieghi del carburante e proprio il consumo del carburante determiner\u00e0 la lunghezza della vita operativa del telescopio. Nel progetto si ipotizza una durata della missione non inferiore a 5 anni e mezzo, ma l\u2019obiettivo \u00e8 quello di raggiungere (e superare) i 10 anni.<\/p>\n

Il ruolo dell\u2019Italia<\/h2>\n

Notevole e altamente qualificata la partecipazione del nostro Paese al progetto JWST. Volendo sintetizzarla con un arido dato quantitativo, basti evidenziare come nelle osservazioni scientifiche selezionate per il primo anno di attivit\u00e0 le ricercatrici e i ricercatori italiani disporranno di oltre 1500 ore di tempo osservativo. Utilizzando un altro dato numerico per condensare la qualit\u00e0 di tale partecipazione, sottolineiamo come alla guida di un terzo delle proposte osservative di JWST, selezionate lo scorso aprile, vi sono ricercatrici e ricercatori di paesi membri dell’ESA e, tra esse, nove hanno un Principal Investigator che lavora in Italia. Sette di loro sono in forza all’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) e utilizzeranno le potenzialit\u00e0 del nuovo telescopio per studiare gli oggetti attualmente pi\u00f9 misteriosi e problematici dell\u2019Universo. Studieranno le nane brune (oggetti celesti a met\u00e0 strada tra un pianeta e una stella), la nascita di stelle in ambienti \u201cestremi\u201d, l’origine dei potenti getti di materia che si innescano durante la formazione stellare, la formazione delle galassie pi\u00f9 massicce dell’Universo e la loro evoluzione, il ruolo che rivestono i buchi neri supermassicci nell’evoluzione di una galassia e la prima generazione di stelle che si \u00e8 accesa nel Cosmo.<\/p>\n

Molto significative le parole con cui Marco Tavani, presidente dell\u2019INAF,\u00a0ha commentato<\/a>\u00a0lo storico lancio del JWST: \u00abIl telescopio James Webb \u00e8 l’osservatorio spaziale pi\u00f9 potente mai costruito e sono estremamente felice per il lancio di oggi, un traguardo cruciale atteso con enorme trepidazione dall’intera comunit\u00e0 astronomica mondiale. Questo telescopio \u00e8 frutto della collaborazione tra la Nasa, l’Agenzia spaziale europea e quella canadese, segno che i grandi progetti di questo tipo richiedono pi\u00f9 attori internazionali per realizzarsi pienamente. INAF \u00e8 in prima linea per lo sfruttamento scientifico di Webb. Diversi gruppi guidati da ricercatrici e ricercatori dell’INAF avranno infatti accesso ai dati di Webb gi\u00e0 durante il primo anno di osservazioni. Ci aspettiamo che l\u2019interesse nella nostra comunit\u00e0 aumenti negli anni a venire e si concretizzi in studi di grande importanza anche sfruttando in parallelo dati da altri telescopi da terra e dallo spazio a noi accessibili. Abbiamo inoltre oggi un motivo speciale per essere orgogliosi in Italia. Il grande specchio di Webb, il pi\u00f9 grande mai lanciato nello spazio, \u00e8 formato da 18 segmenti esagonali. Questa configurazione di un grande telescopio a specchio segmentato \u00e8 stata concepita e utilizzata per la prima volta dall’astronomo italiano Guido Horn d\u2019Arturo quasi un secolo fa ed \u00e8 oggi applicata in diversi telescopi. Un segno di come la tradizione astronomica italiana, da Galileo ai nostri tempi, apporti un contributo di innovazione fondamentale al mondo intero per lo studio del nostro Universo\u00bb.<\/p>\n

Per dare ancor di pi\u00f9 la misura del ruolo del nostro Paese nella scienza che sar\u00e0 alimentata dai dati del JWST, aggiungiamo che, oltre ai sette programmi con Principal Investigator dell\u2019INAF cui si accennava pocanzi, l\u2019Istituto Nazionale di Astrofisica vede il coinvolgimento di numerosi suoi ricercatori in oltre 40 programmi. Tra di essi figurano anche 4 dei 7 programmi cosiddetti \u201clarge\u201d, che si sono aggiudicati tra le 100 e le 200 ore di osservazione ciascuno per studiare galassie vicine, lontane e lontanissime e comprendere la loro evoluzione attraverso le ere cosmiche. Una presenza in prima linea, insomma, massiccia e altamente qualificata che certamente dar\u00e0 i suoi frutti.<\/p>\n

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FONTE:\u00a0 https:\/\/www.scienzainrete.it\/articolo\/lancio-del-james-webb-space-telescope-sogno-che-si-avvera\/claudio-elidoro\/2021-12-29<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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