Il Laser MicroJet di Syniva in azione nelle officine di cosine, nei Paesi Bassi. Crediti: cosine
NewAthena – così si chiama ora la missione Athena rimodulata lo scorso anno per ottemperare al rescoping richiesto dall’Agenzia spaziale europea – sarà lanciata attorno al 2037 e avrà come compito lo studio dell’universo più caldo ed energetico: quello delle sorgenti che emettono raggi X. Per riuscirsi avrà bisogno di specchi molto speciali, in grado di riflettere i raggi X: specchi forgiati da una “spada laser” altrettanto speciale.
La vedete in azione nella foto qui a fianco. Prodotta dalla società svizzera Synova, si chiama Laser MicroJet ed è un dispositivo in grado di emettere un potente raggio laser incanalandolo verso il bersaglio attraverso un getto d’acqua sottile quanto un capello. Getto che agisce come una sorta di fibra ottica, presentando al tempo stesso numerosi vantaggi rispetto a un comune laser per il taglio di materiali. Anzitutto consente di raggiungere una “profondità di lavorazione” superiore, permettendo dunque di tagliare più campioni in parallelo. Inoltre l’acqua raffredda in continuazione la zona del taglio e asporta con efficacia i residui della lavorazione.
I materiali che Laser MicroJet sta in questi giorni lavorando all’interno delle officine di cosine, nei Paesi Bassi, sono wafer di silicio, simili a quelli normalmente utilizzati per produrre i chip in silicio industriali. Lastre di silicio, dunque, che opportunamente sagomate e sovrapposte andranno a costituire il cuore dei moduli di cui sarà fatto lo specchio – o forse sarebbe più corretto dire la lente – da 2,5 metri di diametro del telescopio di NewAthena. In totale, 678 moduli da 140 lastre di silicio ciascuno in grado di riflettere – grazie a una tecnologia d’avanguardia chiamata silicon pore optics (ottiche a pori in silicio) – i raggi X provenienti dalle più disparate sorgenti dell’universo e concentrali sul piano focale del telescopio.
Uno dei 678 moduli che costituiranno lo specchio per raggi X di Athena. Crediti: Esa/cosine Research
«La tecnologia delle ottiche a pori in silicio è stata sviluppata da Esa, in partnership con la ditta cosine, allo scopo di realizzare le ottiche focalizzanti di telescopi a raggi X di grande apertura come – appunto – NewAthena, riducendo il più possibile la massa ma nel contempo mantenendo una risoluzione angolare ottimale», spiega a Media Inaf Daniele Spiga, primo tecnologo all’Inaf di Brera e membro del team NewAthena per le ottiche. «Le ottiche a pori in silicio sono ottiche modulari, nel senso che invece di realizzare degli specchi monolitici – come quelli realizzati con la tecnica di elettroformatura del nickel, adottata per BeppoSax, Xmm, Swift/Xrt e eRosita – si assemblano in una struttura portante un grande numero di moduli focalizzanti, ottenuti realizzando dei solchi all’interno di wafer di silicio che vengono successivamente impilati e curvati. Ogni modulo consiste perciò di una schiera di pori convergenti, in cui possono propagarsi i raggi X provenienti dalle sorgenti cosmiche ad alta energia. I raggi X vengono riflessi in radenza sulle superfici dei wafer, che sono lisce a livello nanometrico, e concentrati sul piano focale, a 12 metri di distanza. Tale tecnologia mira a ottenere una risoluzione angolare per NewAthena di 9 arcosecondi, con un’area efficace senza precedenti per un telescopio a raggi X (oltre 1.2 metri quadrati)».
«Anche l’Inaf di Brera», aggiunge Spiga, «è fortemente coinvolto nello sviluppo delle ottiche di NewAthena, specialmente sul versante dei test funzionali dei moduli ottici a pori in silicio con la facility a raggi X Beatrix, sviluppata dal nostro X-ray Optics team presso la sede di Merate, e con una facility di assemblaggio e calibrazione verticale (Vert-X) in collaborazione con la ditta Media Lario».
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