I giganteschi telescopi spaziali di prossima generazione potrebbero essere costruiti fuori terra


Qualche assemblea richiesta: i giganteschi telescopi spaziali di prossima generazione potrebbero essere costruiti fuori terra

Il telescopio spaziale Hubble è stato visitato dagli astronauti durante cinque missioni di navetta spaziale tra il 1993 e il 2009. Qui, due astronauti spaziali lavorano su Hubble durante la prima missione di manutenzione, quando lo specchio del telescopio è stato riparato e una nuova telecamera è stata installata.

Credito: NASA

Quando si tratta di telescopi, le dimensioni contano.

Per continuare ad apprendere nuove cose sull'universo, gli astronomi costruiscono costantemente osservatori più grandi e migliori per osservare il cosmo sia dalla Terra che dall'orbita. Gli ingegneri hanno già iniziato a sviluppare la tecnologia necessaria per costruire la prossima generazione di telescopi spaziali all'avanguardia, ma c'è solo un problema: questi osservatori potrebbero essere troppo grandi per essere lanciati nello spazio.

Sia in termini di dimensioni che di peso, i telescopi che gli astronomi e gli ingegneri stanno già pianificando per il futuro stanno rapidamente superando le capacità dei missili che esistono oggi. Questo perché le capacità di un telescopio dipendono in gran parte dalla sua apertura, o dal diametro del suo specchio principale. Le nuove "megarockets" come lo Space Launch System della NASA possono essere abbastanza grandi per i telescopi spaziali di prossima generazione che la NASA intende lanciare negli anni 2030, ma se le missioni successive dovessero penetrare nella stessa carabina, queste missioni potrebbero dover sacrificare qualche potenziale scientifico. [Giant Space Telescopes of the Future (Infographic)]

Anziché limitare il design di un telescopio per adattarlo alla carenatura del più grande razzo disponibile – ponendo così un limite alla quantità di scienza che i suoi strumenti possono restituire – gli scienziati della NASA stanno lavorando per trovare nuovi modi per portare in orbita quei grandi telescopi spaziali: lanciandoli pezzo per pezzo e assemblandoli nello spazio, sia roboticamente che con l'aiuto degli astronauti.

"I grandi telescopi offrono una risoluzione angolare migliore e una migliore risoluzione spettrale, quindi il futuro dovrebbe portare telescopi più grandi", ha detto Nick Siegler, capo tecnologo per il programma di esplorazione Exoplanet della NASA, durante una presentazione alla 233a riunione dell'American Astronomical Society in Seattle a gennaio. Quella risoluzione più alta consentirà ai telescopi di vedere più dell'universo, guardando più in profondità e vedendo più chiaro che mai. Sarà anche particolarmente utile per trovare e caratterizzare i pianeti attorno ad altre stelle.

"Certamente, 'grande' è relativo, ma la sfida in avanti è la stessa", ha detto Siegler. "Hai strutture grandi che stai cercando di ripiegare in strutture più piccole, e la quantità di lavoro che ne consegue è davvero molto tremenda." Ad esempio, il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA – attualmente programmato per il lancio su un razzo heavy-lift Ariane 5 nel 2021 – si ripiegherà per adattarsi alla carena del carico utile del razzo. Quando il telescopio è pronto per la distribuzione, più di 200 parti mobili devono svolgersi accuratamente prima che lo strumento possa mettersi al lavoro osservando il cielo.

Il JWST sarà il più grande telescopio spaziale mai lanciato, con il suo specchio da 6,5 ​​metri (21,3 piedi). L'Ariane 5 che lancerà JWST è un razzo heavy-lift che viene tipicamente usato per lanciare i satelliti nell'orbita terrestre. Tuttavia, questi missili sono stati anche usati per lanciare missioni interplanetarie come la missione BepiColombo di Mercy, l'Agenzia spaziale europea, lanciata lo scorso ottobre. Sebbene il JWST non sia ancora stato lanciato, gli scienziati della NASA stanno già lavorando a proposte per il suo successore. (Avviso spoiler: sono persino più grandi di JWST!)

Un diagramma confronta le dimensioni relative del concetto di missione Origins Space Telescope e dei telescopi spaziali esistenti. Il diagramma mostra anche le temperature alle quali i diversi telescopi devono operare.

Un diagramma confronta le dimensioni relative del concetto di missione Origins Space Telescope e dei telescopi spaziali esistenti. Il diagramma mostra anche le temperature alle quali i diversi telescopi devono operare.

Credito: NASA GSFC

Gli ingegneri della NASA che lavorano sui progetti per gli osservatori spaziali proposti come il Large UV Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) e il Origins Space Telescope (OST) hanno già dovuto affrontare i limiti dei missili odierni. Per ciascuno di questi due telescopi, gli ingegneri hanno proposto due diverse opzioni di progettazione: una versione da 15 m (50 piedi) che può essere lanciata sul prossimo Space Launch System (SLS) della NASA e una versione da 8 m (26 piedi) che può lancio sui razzi heavy-lift più piccoli e meno potenti di oggi. Quelle versioni più piccole sono piani di backup della NASA nel caso in cui la SLS non sia pronta in tempo; la megarocket ha già subito notevoli ritardi e superamenti dei costi.

Invece di aspettare che qualcuno costruisca un razzo abbastanza grande da supportare i tipi di telescopi spaziali che gli scienziati sperano di lanciare in futuro, un team di ricercatori della NASA sta studiando le possibilità dell'assemblaggio nello spazio. Questo processo non solo rimuoverà gli ostacoli associati alle dimensioni del razzo, ma potrebbe anche ridurre il costo di sviluppo e lancio di nuovi telescopi spaziali, ha detto una descrizione dello studio "in-Space Assembled Telescope" (iSAT).

Capire come costruire un telescopio nello spazio è solo l'inizio. Per rendere l'assemblaggio del telescopio in-spazio una realtà, la NASA dovrà dimostrare che il processo non è solo possibile, ma anche economico e non troppo rischioso. Questi fattori dipendono in larga misura dal fatto che l'assemblaggio sarà svolto da astronauti, robot o da una combinazione dei due membri del team iSAT illustrati durante la riunione dell'AAS.

Mandare gli astronauti a lavorare su un telescopio spaziale non è un concetto nuovo; L'iconico telescopio spaziale Hubble della NASA, lanciato nel 1990, è stato servito dagli astronauti cinque volte tra il 1993 e il 2009. Sebbene gli astronauti non abbiano originariamente costruito Hubble, hanno installato alcune nuove attrezzature e condotto alcune riparazioni importanti sull'osservatorio. Nessun altro telescopio spaziale è stato visitato dagli astronauti dall'ultima missione di manutenzione di Hubble.

Mentre le navicelle spaziali che volavano sulle missioni di servizio di Hubble sono state ritirate dal 2011, la NASA potrebbe inviare astronauti dal Gateway della piattaforma orbitale lunare. Quella proposta stazione spaziale lunare sarebbe servita da trampolino di lancio per le future missioni con equipaggio su Marte.

Ma alcuni ricercatori, come Siegler, pensano che i robot sarebbero migliori per costruire cose nello spazio. "Gli astronauti sono costosi", ha detto. "Pensiamo di poterlo fare interamente in modo automatico". Un sistema robotico per la costruzione di assemblaggi di telescopi nello spazio avrebbe funzionato molto come le braccia robotiche della Stazione Spaziale Internazionale, ha affermato.

Quest'estate, il team iSAT ha l'obiettivo di pubblicare gli ultimi risultati del suo studio su diverse opzioni per l'assemblaggio nello spazio.

Invia un'email a Hanneke Weitering all'indirizzo hweitering@space.com o seguila @hannekescience. Seguici su Twitter @Spacedotcom e su Facebook. Articolo originale su Space.com.