Il grande specchio primario di Asthros, formato da nove segmenti in alluminio rivestiti d’oro e nichel. Crediti: Media Lario
Volerà a 40 km d’altezza sopra il continente antartico, appeso a un pallone stratosferico grande quanto un campo da calcio. Terminato in questi giorni e in consegna alla Nasa a fine luglio, è il telescopio per il lontano infrarosso della missione Asthros – acronimo per Astrophysics Stratospheric Telescope for High Spectral Resolution Observations at Submillimeter-wavelengths – ed è stato ideato e realizzato interamente in Italia. La sua costruzione, soprattutto quella dello specchio primario da 2.5 metri di diametro – più di quello del telescopio spaziale Hubble, dunque, e in assoluto uno fra i più grandi che abbiano mai volato su un pallone ad alta quota – e dell’ossatura di supporto, ha dovuto rispettare vincoli estremi: una struttura eccezionalmente leggera, così da poter essere sollevata fino alla stratosfera da una mongolfiera, ma al tempo stesso rigida al punto da impedire all’attrazione esercitata dalla gravità terrestre di deformarla. La superficie parabolica dello specchio primario, in particolare, deve garantire il mantenimento della sua esatta curvatura con un margine di tolleranza di appena 2.5 micrometri – una frazione dello spessore di un capello umano.
«Probabilmente è il telescopio più complesso mai costruito per una missione su pallone ad alta quota», dice Jose Siles, project manager di Asthros al Jet Propulsion Laboratory (Jpl) della Nasa. «Avevamo specifiche simili a quelle per un telescopio spaziale, ma con un budget, una tabella di marcia e una massa più ridotti. Dovevamo combinare tecniche tipiche dei telescopi terrestri che osservano a lunghezze d’onda analoghe con le tecniche di produzione più all’avanguardia impiegate nella costruzione di barche a vela da regata professionali. Una cosa pressoché unica».
I segmenti rivestiti in oro di Asthros sono pessimi per riflettere la luce visibile, come mostra il riquadro in alto, ma eccellenti per quella infrarossa. L’immagine in basso, infatti, è ripresa con una fotocamera a infrarossi, e riflette con la stessa nitidezza che si avrebbe guardandosi allo specchio. Crediti: Media Lario
A chi rivolgersi? La Nasa ha individuato l’impresa in grado di riuscirci in un piccolo comune in provincia di Lecco, Bosisio Parini: è lì che sorge la Media Lario, ditta specializzata in ottiche e sistemi ottici di precisione con una lunga esperienza in campo astronomico. Portano la sua firma gli specchi di molti telescopi spaziali per le alte energie – come Swift, Xmm ed eRosita – così come quelli di telescopi ottici e infrarossi terrestri, per i quali Media Lario ha sviluppato un metodo unico per la produzione di specchi leggeri. Un metodo impiegato, per esempio, nella costruzione di molti dei segmenti per i 66 specchi primari di Alma, l’Atacama Large Millimeter Array, in Cile, o dei 400 tasselli esagonali destinati a formare alcuni degli specchi primari dei telescopi Cherenkov di Astri e Cta.
Anche lo specchio primario di Asthros è composto da più segmenti – nove, per l’esattezza: una soluzione ideata quasi un secolo fa dall’astronomo ebreo triestino Guido Horn D’Arturo, questa degli specchi segmentati, che semplifica notevolmente la fabbricazione di grandi superfici riflettenti rispetto al disegno monoblocco. Ciascun pannello di Asthros è formato da una struttura a nido d’ape in alluminio leggero, così da ridurne la massa, e una superficie in nichel rivestita – come i segmenti di Jwst, il James Webb Space Telescope – da una sottilissima patina d’oro, l’elemento ideale per riflettere le lunghezze d’onda del lontano infrarosso.
Poiché – a differenza di quanto è avvenuto per Jwst – il team di Asthros non avrà la possibilità di allineare in volo i nove segmenti che formano lo specchio primario, la struttura che lo sostiene deve essere, come dicevamo, leggera e al tempo stesso molto rigida, così da contenere le deformazioni entro limiti stringentissimi. Un risultato reso possibile usando la fibra di carbonio. Ed è proprio per la lavorazione delle parti in fibra di carbonio che Media Lario si è rivolta ad aziende locali specializzate nella fabbricazione di componenti per barche e auto da competizione.
Una fase del montaggio dei nove segmenti dello specchio primario sulla struttura in fibra di carbonio. Crediti: Media Lario
Obiettivo scientifico di Asthros è lo studio del feedback stellare, un fenomeno che soffoca la formazione di nuove stelle in alcune galassie, rendendole di fatto sterili e spegnendole. Asthros osserverà nelle lunghezze d’onda del lontano infrarosso alcune regioni di formazione stellare della nostra galassia in cui hanno luogo questi processi, producendo mappe 3D ad alta risoluzione della distribuzione e del movimento del gas. Osserverà inoltre anche galassie lontane, per vedere come agisce il feedback su larga scala e in ambienti diversi.
Essendo però, quelle del lontano infrarosso, frequenze che vengono bloccate dall’atmosfera terrestre, per poterle osservare è necessario sollevarsi al di sopra di essa. Impresa possibile con i telescopi spaziali oppure – a costi enormemente più contenuti e con tempi di sviluppo assai più rapidi, consentendo così l’impiego delle tecnologie più recenti – con telescopi su palloni stratosferici. È appunto il caso di Asthros: gestito dal Jet Propulsion Laboratory della Nasa, il telescopio sarà lanciato non prima di dicembre 2023, e una volta in quota volerà attorno al Polo Sud per un periodo che potrà durare fino a quattro settimane.