Danza laser nei cieli del Paranal

Il 26 aprile 2016, l’Osservatorio dell’ESO al Paranal in Cile ha ospitato un evento per celebrare la prima luce dei quattro potenti laser che costituiscono un pezzo cruciale del sistema di ottica adattiva del VLT (Very Large Telescope) dell’ESO. È stata organizzata una spettacolare esibizione della tecnologia laser d’avanguardia sullo sfondo dei cieli maestosi del Paranal. Queste sono le più potenti stelle guida laser mai usate in astronomia e l’evento segna il primo uso di stelle artificiali laser multiple all’ESO.

Lo strumento di guida a quattro stelle artificiali (4LGSF o Four Laser Guide Star Facility) lancia nel cielo quattro fasci laser da 22 Watt per creare stelle guida artificiali facendo risplendere atomi di sodio nella zona superiore dell’atmosfera così che appaiano come stelle vere. Le stelle artificiali permettono ai sistemi di ottica adattiva di compensare la distorsione causata dall’atmosfera terrestre così che il telescopio possa produrre immagini nitide. Usando più di un laser si può produrre una mappa delle turbolenze atmosferiche più dettagliata e migliorare la qualità dell’immagine su un campo di vista più grande. I due elementi critici per 4LGSF, il sistema laser e i tubi ottici per il sistema di lancio del laser sono stati acquistati dall’industria. La tecnologia laser a fibre Raman, su cui si basa il sistema 4LGSF, è stata sviluppata all’ESO, brevettata e concessa in licenza all’industria.

4LGSF fa parte della struttura AOF (Adaptive Optics Facility) installata sull’UT 4 del VLT, progettata appositamente per fornire ai sistemi di ottica adattiva GALACSI/MUSE e GRAAL/HAWK-I quattro stelle guida laser al sodio. Con questo nuovo strumento l’Osservatorio del Paranal continua ad avere il più avanzato e più grande numero di sistemi di ottica adattiva in funzione oggi. I laser 4LGSF sono stati sviluppati dall’ESO in collaborazione con l’industria e sono già stati richiesti, tra l’altro, dall’Osservatorio Keck (che ha contribuito ai costi dello sviluppo dei laser industriali insieme alla Commissione europea) e dal telescopio Subaru. In futuro, questi laser industriali saranno installati anche all’Osservatorio Gemini e saranno la scelta preferita per molti altri osservatori e progetti di telescopi estremamente grandi.

Lo strumento di guida laser a quattro stelle artificiali è un esempio di come l’ESO stimola l’industria europea a sviluppare complessi progetti di ricerca e sviluppo. Il laser a fibre usato da 4LGSF rappresenta anche uno dei trasferimenti tecnologici di maggior successo della tecnologia ESO all’industria. TOPTICA, l’industria tedesca che gestisce il contratto principale, è responsabile del sistema laser e ha fornito l’oscillatore, il duplicatore di frequenza e il software di controllo. Wilhelm Kaenders, presidente di TOPTICA, ha commentato: «TOPTICA ha beneficiato grandemente della collaborazione con l’ESO. Non è solo l’emozione personale di essere di nuovo coinvolto in un progetto di astronomia, una mia vecchia passione, e di lavorare con i tecnici più in gamba dell’ESO, ma anche l’ispirazione che abbiamo ricevuto per lo sviluppo dei nostri prodotti commerciali».  Questo progetto ha permesso a TOPTICA di estendere i propri prodotti a nuove lunghezze d’onda e nuova potenza d’uscita. Ora produce SodiumStar 20/2, riconosciuto come quasi-standard per telescopi esistenti e in progettazione in tutto il mondo. Tutti i progetti di nuova generazione di telescopi estremamente grandi, per esempio, usano il laser SodiumStar come base. Durante i sette anni di collaborazione con l’ESO l’azienda è cresciuta da 80 dipendenti a più dei 200 odierni.

La canadese MPBC ha fornito le fibre per la pompa laser e gli amplificatori Raman, basati su un brevetto ESO. Jane Bachynski, presidente dell’MPB Communications Inc. ha aggiunto: «MPBC è orgogliosa di aver lavorato con l’ESO nello sviluppo degli amplificatori a fibra Raman a potenze molto più elevate, permettendo all’MPBC di portare questa tecnologia alle stelle. Questo evento segna il culmine di molti anni di duro lavoro a nome di tutte le persone coinvolte». La collaborazione di MPBC con l’ESO ha prodotto benefici addizionali, sotto forma di una linea di prodotti derivati di amplificatori a singola frequenza praticamente a qualsiasi lunghezza d’onda, per il supporto di nuove applicazioni per la comunità della ricerca scientifica e commerciale.

L’olandese TNO ha fabbricato le strutture dei tubi ottici, che ingrandiscono i fasci laser e li puntano verso il cielo. Paul de Krom, ceo di TNO,  ha dichiarato: «TNO ha apprezzato l’ambiente di lavoro cooperativo durante lo sviluppo dei tubi ottici e attende con interesse l’opportunità di lavorare ancora in futuro con l’ESO e con gli altri partner del progetto 4LGSF».

Le nuove tecniche sviluppate per il sistema di guida 4LGSF spianano la strada ai sistemi di ottica adattiva del telescopio E-ELT (European Extremely Large Telescope), l’occhio più grande del mondo rivolto al cielo.

Per saperne di più:

Leggi il comunicato stampa in italiano sul sito di ESO