Hubble Space Telescope: una longevità che solo poche missioni spaziali possono vantare di avere avuto.
Era il 24 Aprile del 1990 quando dallo Space Kennedy Center veniva lanciato a bordo di uno Shuttle Discovery il Telescopio Spaziale Hubble (TSH).
Space Shuttle Discovery 24 Aprile 1990. Credits Nasa
Il telescopio nominato in onore del famoso astronomo Edwin Hubble (1889-1953)- responsabile della scoperta dell’espansione dell’universo- è un progetto congiunto NASA-ESA, che a 30 anni di distanza non solo è ancora funzionante, ma ha cambiato la nostra visione dell’universo. Hubble è stato, infatti, il primo grande telescopio spaziale dedicato all’astronomia in grado di lavorare nel visibile, nell’infrarosso e nell’ultravioletto.
Pur avendo un’area di raccolta della luce che non supera 1/15 di quella dei più grandi telescopi della Terra, la sua posizione in orbita terrestre bassa ha permesso di osservare gli oggetti senza il grande ostacolo dell’atmosfera, ottenendo così delle immagine estremamente nitide e con una risoluzione molto più elevata. Infatti, le osservazioni astronomiche terrestri sono piuttosto limitate dalla turbolenza atmosferica che è anche la causa dello scintillio delle stelle osservate a occhio nudo.
Il Tetelscopio Hubble e la Terra. Credits Wikymedia
Con una velocità di circa 8 km al secondo, a una quota di quasi 600 km, Hubble completa un’orbita terrestre circa ogni 95 minuti e per farlo funzionare bastano 2800 watt. Ogni settimana invia terra circa 140 gigabytes di dati, l’equivalente di cirac 30000 canzoni mp3.
Lungo 13.3 metri, più o meno quanto un autobus e largo 4,2 metri, Hubble è un telescopio riflettore Cassegrain. La luce proveniente dagli oggetti celesti viaggia lungo il grande tubo, viene raccolta da uno specchio primario di 2,4 metri di diametro e riflesso verso uno specchio secondario più piccolo. Lo specchio secondario rimbalza la luce allo specchio primario attraversa un foro al centro. La luce è focalizzata su una piccola area chiamata piano focale, dove viene raccolta dai suoi vari apparati scientifici.
Schema Telescopio Hubble. Credits NASA
Gli strumenti scientifici di Hubble, gli occhi dell’astronomo verso l’universo, possono lavorare insieme o singolarmente. Ogni apparato è progettato per esaminare gli oggetti celesti in modo diverso. Nello specifico Hubble possiede due principali varietà di strumenti: le telecamere, che catturano le famose immagini di Hubble, e gli spettrografi, che scompongono la luce per l’analisi. L’attuale suite di strumenti di Hubble include Wide Field Camera 3 (WFC3), Cosmica Origins Spectrograph (COS), Advanced Camera for Surveys (ACS), Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) e Fine Guidance Sensors (FGS).
Gli strumenti di Hubble. Credits NASA
Hubble è l’unico telescopio che è stato progettato per essere modificato e riparato in orbita. A tal fine, il veicolo spaziale è stato costruito per consentire agli astronauti di accedere e cambiare strumenti e sistemi. Gli stessi strumenti sono stati progettati in modo da poter essere rimossi e posizionati nel sistema ottico a seconda delle esigenze. Gli astronauti hanno avuto un facile accesso all’interno del telescopio e alla tecnologia che ospita grazie a un sistema di porte e maniglie di cui è dotato il veicolo.
Astronauti a lavoro all’interno del Telescopio Hubbl. Credits NASA
L’idea di costruire un telescopio orbitante risale alla fine degli anni ’40, quando l’astronomo Lyman Spitzer (a cui poi venne dedicato un telescopio cacciatore di esopianeti) scrisse una relazione sui vantaggi di un osservatorio extra-terrestre. Spitzer trascorse i successivi 50 anni della sua vita a lavorare perché il progetto si avverasse. Nel 1969 la NASA approvò il progetto per il Large Space Telescope (nome originario del Telescopio, successivamente divenuto Hubble Space Telescope) ma soltanto nel 1977, dopo lo stanziamento dei fondi e grazie anche alla collaborazione con l’Agenzia Spaziale Europea (ESA), iniziarono i lavori per la costruzione. Nonostante il telescopio fosse pronto già nel 1985, si dovette attendere ancora altri 5 anni prima della sua messa in orbita a causa dell’incidente dello Space Shuttle Challenger che esplose in volo il 28 gennaio 1986.
Soltanto nel 1990 arrivò l’autorizzazione per il lancio del grande telescopio, avvenuto il 24 aprile 1990 dallo Space Kennedy Center della NASA con posizionamento in orbita il giorno successivo a 545 Km dalla Terra. Una quota sufficientemente bassa da permettere allo Shuttle di raggiungerlo per riparazioni e aggioramenti e allo stesso tempo da eliminare il disturbo causato dall’atmosfera.
Tuttavia, all’arrivo delle prime immagini, il team dell’Hubble capì che qualcosa non andava, erano distorte e fuori fuoco. Hubble era miope.
Lo specchio primario, che può spingere il suo sguardo lontanissimo fino ai primissimi anni dell’Universo, era difettoso: eccessivamente levigato, risultava appiattito di 2 millesimi di millimetro di troppo. Poco, sì, ma abbastanza da generare un’aberrazione sferica.
Installazione COSTAR. Credits NASA
Nel 1993, dopo 11 mesi di addestramento, un gruppo di 7 astronauti partì a bordo dello Shuttle Endavour per la prima missione di servizio (STS-61) verso Hubble, portando in orbita il Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR). Un impresa delicatissima per gli astronauti, dovevano mettere un paio di occhiali a Hubble, una serie di 5 piccoli specchi correttivi. e installare una nuova camera grande angolare la Wide Field/Planetary Camera, WF/PC II anch’essa dotata di lenti correttive. Furono necessarie 5 passeggiate spaziali, ma riuscirono a vincere la sfida. Già nel 1994 HST mostrò immagini nitide e dettagliate, affascinando astronomi e pubblico e diventando una speciale finestra sull’universo.
Galassia M100 prima e dopo la riprazione. Credits NASA
Dopo quella del 1993 furono necessarie altre 4 missioni di servizio per riparare e aggiungere nuovi strumenti a Hubble, portando il suo peso iniziale di 11 mila a oltre 12 mila chilogrammi (800 kg sono dovuti al solo specchio). L’ultima missione STS- 125 avvenne nel 2009 a bordo dello Shuttle Atlantis. Da allora, il telescopio spaziale non può essere più riparato in loco, ma solamente da remoto tramite l’esecuzione di comandi dal centro operativo.
Hubble Deep Field. Cresits NASA
Moltissimi sono contributi che Hubble ha fornito alla scienza. Ha definito con maggior precisione l’età dell’Universo: da un range di incertezza di 10-20 miliardi di anni si è passati a un range di 13-14 miliardi di anni con tutte le conseguenze che ciò comporta per la cosmologia. Ha giocato un ruolo chiave nella determinazione dell’esistenza dell’energia oscura, causa dell’espansione accelerata dell’universo ma della quale non si sa praticamente nulla. Hubble ha fotografato pianeti orbitanti intorno a stelle vicine e ha dimostrato che i pianeti extrasolari possono avere un’atmosfera, proprio come la Terra. Non dimentichiamo poi una delle sue imprese più note e affascinanti, la realizzazione dell’Hubble Deep Field. Puntando una zona di cielo apparentemente priva di corpi luminosi e mantenendo il puntamento del telescopio per circa 10 giorni, è riuscito a registrare la debolissima luce che arrivava dall’universo lontano. Sono emerse migliaia di galassie di vari colori e varie forme: ellittiche, spirali, irregolari. Nel Deep Field di Hubble le galassie appaiono come erano più di 10 miliardi di anni fa, quando molte di loro si stavano ancora formando. Una speciale immagine che può essere paragonata a una macchina del tempo.
Le Collonne della Creazione riprese da Hubble. Credits NASA
ll telescopio spaziale ha prodotto non solo risultati scientifici, ma anche una serie di immagini iconiche del cosmo. Tra queste la fomosa ripresa spaziale nel 1995, nella nebulosa Aquila (M16), di colonne di gas interstellari e polveri soprannominata in seguito le “Colonne della Creazione”.
Ci vorranno ancora degli anni, ma un giorno dovremo dire addio a Hubble. Già nel 2018 ha iniziato a manifestare qualche problemea al sistema dei giroscopi. Non esiste una data vera e propria di pensionamento, certamente continuerà a funzionare fino a quando i suoi componenti lo permetteranno. L‘orbita di Hubble dovrebbe essere stabile fino al 2030. Quando quell’orbita inizia a ridursi, l’astronave verrà deliberatamente fatta precipitare nell’atmosfera terrestre, dove Hubble brucerà prima di toccare il suolo.
Il sostituto sarà il James Webb Space Telescope (JWST) con uno specchio primario di 6,5 metri di diametro e la cui partenza dopo diversi ritardi e rinvii dovrebbe essere per marzo 2021. C’è da considerare che il JWST sarà posizionato molto più lontano dalla Terra rispetto ad Hubble (1,5 milioni di chilometri) e quindi manovre per riparazioni in loco non saranno possibili.
Hubble non ha solo cambiato la nostra comprensione del Cosmo, ma ha anche modificato il modo in cui facciamo scienza: ha portato l’Universo nelle nostre casa, diventando il “telescopio del popolo”. Una scienza i cui risultati erano disponibili solo per pochi è diventata una risorsa disponibile per chiunque abbia interesse.
Buon 30-esimo compleanno Hubble!
Purtroppo, le celebrazioni vere e proprie per questo importante anniversario sono state rimandate a data da destinarsi a causa della pandemia di Covid-19. Per festeggiare, almeno virtualmente, i 30 anni di Hubble la Nasa ha deciso di fare a noi un regalo consegnando, a coloro che lo desiderano, un’immagine scattata dal telescopio spaziale nella data del nostro compleanno. Basta collegarsi al sito web della Nasa nella sezione dedicata a Hubble. Dopo aver ricevuto l’immagine l’agenzia spaziale statunitense invita tutti a condividere sui social network la fotografia con l’hashtag #hubble30.