Telescopio Spaziale Hubble 1990-2010: vent’anni spesi bene…

La galassia ESO-97G13 nella costellazione del Compasso appartiene alla famiglia delle Seyfert, oggetti caratterizzati da una intensa attività nucleare. Distante 13 milioni di anni luce è la più vicina galassia di questo tipo (NASA/STScI)

Franklin Story Musgrave e Jeffrey Alan Hoffman probabilmente non sono mai stati facili alle emozioni; con il lavoro che stavano portando a termine, poi, non se lo potevano proprio permettere. Sicuramente, però, quel 9 dicembre del 1993, rientrando nella zona di decompressione al termine di un turno di lavoro nello spazio durato quasi otto ore, mentre si stavano sfilando le tute protettive, si dovranno essere chiesti con almeno un po’ di tensione se l’intervento “chirurgico” che avevano appena portato a termine si potesse considerare un successo oppure un tentativo vano. Nel primo caso avrebbero tolto dalle grane qualche ingegnere avventato e fatto riprendere fiato all’intera comunità scientifica mondiale, nel secondo il “paziente” avrebbe corso seriamente il rischio di venire abbandonato lentamente e tristemente al suo destino con la prospettiva, non del tutto remota, di disfarsene, prima o poi e una volta per tutte, lanciandolo nello spazio profondo…

STS61 è stata la più rischiosa missione portata a termine dallo Space Shuttle; il rischio di collisione con detriti cosmici era stimato in 1 su 150.

L’ammasso di galassie Abell 1689 si trova a 2.2 miliardi di anni luce dalla Terra. Studiandolo è stato possibile ottenere una delle più dettagliate mappature della materia oscura presente nell’Universo (NASA/ESA/STScI)

Era a quei due astronauti della missione STS61, e ai colleghi Kathryn C. Thornton e Thomas D. Akers, che era toccato in sorte il difficile compito. La missione era la più pericolosa mai effettuata dallo Space Shuttle; per la prima volta la NASA aveva azzardato l’invio di uomini nello spazio consapevole dell’elevata probabilità (1 su 150) di impatto con uno dei tanti “rifiuti” spaziali orbitanti attorno alla Terra o con qualche micrometeorite. L’esito di un tale evento sarebbe ovviamente stato catastrofico. Gli astronauti, per portare a termine il loro compito, avevano dovuto effettuare un totale di ben 36 ore di attività extraveicolare, un’enormità, suddivise in cinque distinte passeggiate spaziali al di fuori dello Space Shuttle Endeavour per cercare, operando con la cura e la precisione di medici un po’ sui generis, di ridare vita a quel malato molto particolare: il Telescopio Spaziale Hubble (HST). Costruito per essere il fiore all’occhiello dell’astronomia contemporanea, il telescopio più sofisticato mai progettato dall’uomo, lanciato nello spazio tre anni prima per dare risposta ad alcuni dei più importanti quesiti posti dalle moderne teorie astrofisiche e per aprire nuovi orizzonti alla conoscenza del cosmo, il progetto stava in realtà per rivelarsi come il più grande fiasco tecnologico della scienza moderna. Per un telescopio avere problemi di vista è la peggiore delle sciagure e ad Hubble proprio questo era capitato: un incomprensibile errore di comunicazione occorso fra i team dei progettisti aveva fatto si che le immagini captate dal grande specchio di 2.40 metri di diametro non potessero essere messe a fuoco correttamente annullando, di fatto, il potenziale dello strumento. Un progetto di 2.5 miliardi di dollari - molto ambizioso e futuristico già al suo nascere - rischiava di rivelarsi in realtà un grande flop. Ma, si sa, gli esseri umani sono dotati di risorse inaspettate che riescono a tirare fuori soprattutto nei momenti di massima difficoltà.

La stella variabile V838 si trova nella costellazione dell’Unicorno; il 6 gennaio 2002 è esplosa lanciando nello spazio gas e polveri (NASA/ESA/STScI)

Alla fine, grazie alla capacità degli scienziati e degli ingegneri che avevano avuto la fantasia e l’ardire di immaginare la possibile soluzione di cui Musgrave, Hoffman, Thornton e Akers erano stati gli attori protagonisti, l’intervento dei quattro astronauti “oculisti” avvenuto a 600 chilometri dalla superficie terrestre, si rivelò un enorme successo. Operazione riuscita, paziente perfettamente recuperato, encomio pubblico, tripudio generale (e qualche carriera salvata…). Finalmente poteva avere inizio una vera e propria “nuova era” per l’astronomia: un momento che gli scienziati attendevano da decenni, forse da secoli. Hubble, da allora, ha ripagato gli enormi sforzi umani e economici intrapresi per la sua realizzazione (il costo totale del progetto, ad oggi, è stimato attorno ai 6 miliardi di dollari) restituendo agli scienziati molti più risultati di quanto anche i più ottimisti fra loro potessero prevedere; con lui sono state fatte scoperte impossibili da ottenere con gli strumenti sulla Terra. Una sequenza di scoperte entusiasmanti che hanno di diritto reso Hubble il più importante strumento mai messo a disposizione degli astronomi.

Dopo l’introduzione da parte di Galileo Galilei del cannocchiale quale strumento di osservazione del cielo, l’evento HST si deve considerare il più importante di tutta la storia dell’astronomia osservativa

La nebulosa del Granchio nella costellazione del Toro è ciò che resta dell’esplosione di una supernova avvenuta nel 1054 (NASA/HST/CXC/ASU)

Lanciato il 24 aprile del 1990 a bordo dello Space Shuttle Discovery (con la missione STS31), Hubble ha compiuto nel 2010 vent’anni. Un anniversario importante. Battezzato in onore del grande astronomo americano Edwin Powell Hubble (1889-1953), scopritore tra le altre cose dell’espansione dell’Universo, il Telescopio Spaziale ha dato risultati eccezionali in tutti i campi in cui si è cimentato; che si sia trattato di pianeti, sistemi stellari, nebulose, galassie, spazio profondo, ogni osservazione ha consentito di fare un passo avanti nella comprensione dei fenomeni e degli oggetti che popolano l’Universo, a volte confermando ipotesi e teorie, altre confutandole. Molto spesso permettendo di precisarle e affinarle, mostrando un universo nuovo e in gran parte inaspettato. E’ praticamente impossibile rendere conto di tutte le scoperte fatte in vent’anni di osservazioni con HST. E’ stato possibile osservare con precisione seconda solo a quella delle sonde interplanetarie la superficie dei pianeti del Sistema Solare (e anche di alcuni asteroidi) dove sono stati messi in evidenza fenomeni straordinari. Come nel caso dell’impatto della cometa “Shoemaker-Levy 9” su Giove avvenuto nel 1994; la dimostrazione che scontri fra corpi minori e maggiori del Sistema Solare non sono affatto impossibili e che ipotesi fantascientifiche come quella secondo la quale un evento simile sarebbe accaduto anche sulla Terra 65 milioni di anni fa in occasione dell’ultima grande estinzione di massa, non è affatto assurda. Oggi sappiamo che nell’Universo esistono altri sistemi planetari oltre al nostro; nelle “vicinanze” del nostro Sole se ne conoscono circa 400. Ed è stato proprio Hubble, grazie all’enorme potenza e alla straordinaria definizione delle sue camere fotografiche, ad ottenere la prima fotografia diretta di un pianeta extrasolare all’interno del disco protoplanetario di gas e polveri che circonda la stella Fomalhaut a 25 anni luce dalla Terra.

Un gruppo di stelle appena formate compongono l’ammasso NGC602 nella Piccola Nube di Magellano (NASA/ESA/STScI/AURA)

A livello cosmologico, uno dei temi più importanti dell’astronomia moderna, sia dal punto di vista osservativo che teorico, è quello relativo alla materia oscura, ovvero quella parte di massa che sappiamo per certo esistere in qualche parte dell’Universo ma che non è direttamente misurabile. Con Hubble è stato possibile dimostrare come essa non possa essere composta esclusivamente da stelle poco luminose e quindi “invisibili” da Terra ponendo di fatto gli astronomi di fronte a una nuova sfida: immaginare un tipo di materia diversa da quella nota, in gran parte sconosciuta anche a livello teorico. Il Telescopio Spaziale ha permesso di studiare a distanze cosmologiche le supernove che esplodono nelle galassie più lontane permettendo di compiere quella che è probabilmente una delle più incredibili, e inattese, scoperte in questo campo: l’espansione dell’Universo, contrariamente a quanto ritenuto fino a pochi anni fa, non è affatto in fase di rallentamento essendo invece in accelerazione. L’ipotesi che si è stati “costretti” a formulare è che tutti quegli ingredienti che fino ad ora erano considerati i costituenti fondamentali dell’Universo (materia luminosa o oscura che sia) non sono in realtà che una frazione relativamente piccola del totale, solo il 26 percento.

La maggior parte dello spazio sembra essere permeato da una forma sconosciuta di energia.

La maggior parte dello spazio sembra essere permeato da una forma sconosciuta di energia, ribattezzata energia oscura, dalle caratteristiche esotiche e misteriose, in gran parte ancora incomprensibili; l’unico dato certo è che essa contribuisce all’evoluzione dell’Universo con un’azione repulsiva anziché attrattiva ossia esattamente al contrario di quanto accade nel caso della materia “ordinaria”. Grazie al progetto Hubble Deep Field sono state osservate piccolissime regioni di cielo a profondità mai raggiunte prima, permettendo di evidenziare come il numero di galassie presenti nell’Universo sia innumerevole ma, soprattutto, come esse siano distribuite omogeneamente nello spazio avvalorando la teoria di una Via Lattea per niente particolare ma del tutto uguale fra gli uguali.


La nebulosa planetaria detta “Clessidra” è formata dal gas espulso da una stella simile al nostro Sole al termine del suo ciclo vitale; si trova a 8000 anni luce dalla Terra (NASA/JPL)

Nel 2013 HST andrà in pensione; dopo tanti anni di onorato servizio sarà infine spento mentre la sua orbita verrà lasciata decadere fino a causarne, in un momento compreso fra il 2019 e il 2032, il rientro in atmosfera e quindi la distruzione. Al suo posto, non prima del 2014, verrà lanciato il James Webb Space Telescope, operativo soprattutto nella banda infrarossa dello spettro. Il vero successore di HST si avrà soltanto attorno al 2030, quando verrà messo in orbita lo Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope. Con una sensibilità 2000 volte superiore a quella di Hubble consentirà scoperte che al momento non è possibile neanche immaginare. Gran parte delle sue osservazioni verranno dedicate allo studio “biologico” dei pianeti extrasolari con la certezza di poter finalmente dare risposta a una delle più antiche domande dell’Umanità, se vi sia vita al di fuori della Terra.


Telescopio Spaziale Hubble 1990-2010, un ventennio davvero speso bene…



Carta d’identità di HST:

  • - lancio: 24 aprile 1990 a bordo dello Space Shuttle Discovery (missione STS31)
  • - massa: 11.110 kg
  • - orbita: circolare con raggio di 560 km circa
  • - inclinazione dell’orbita: 28,5 gradi
  • - durata di un orbita completa: 96-97 minuti
  • - numero delle orbite compiute in 24 ore: 14-15
  • - velocità orbitale: 7500 metri al secondo, pari a 27.000 km/h
  • - diametro dello specchio primario: 2,4 metri
  • - lunghezza focale effettiva: 57,6 metri
  • - lunghezza: 13,2 metri
  • - larghezza: 4,2 metri
  • - alimentazione: a energia solare (due pannelli rettangolari di 2,6 per 7,1 metri)
  • - bande elettromagnetiche osservate: ottico, ultravioletto, infrarosso
  • - numero di missioni di riparazione compiute: 5 (STS61-1993, STS82-1997, STS103-1999, STS109-2002, STS125-2009)
  • - cessazione attività: 2013 (prevista)
  • - enti responsabili del progetto: NASA, ESA, STScI

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