Pronto al lancio il telescopio spaziale James Webb: com’è fatto e cosa studierà l’erede di Hubble

Credit: ESA

Circa 25 anni di sviluppo e preparazione, 10 miliardi di dollari di costo (dai 500 milioni di budget iniziali), 300 università e centinaia di ricercatori della NASA, dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dell'Agenzia Spaziale Canadese (CSA) coinvolti nel progetto: sono solo alcuni dei numeri impressionanti relativi al telescopio spaziale James Webb (JWST – James Webb Space Telescope), l'erede spirituale del celebre telescopio Hubble che, se non vi saranno ulteriori e clamorosi ritardi, verrà lanciato nello spazio il 25 dicembre di quest'anno, il giorno di Natale. Se tutto andrà secondo i piani, l'avanzatissimo strumento scientifico effettuerà il lift off (decollo) dalla piattaforma di lancio ELA-3 del Centre Spatial Guyanais (CSG) di Kurou dell'ESA, nella Guyana Francese (Sud America), dove è giunto il 12 ottobre scorso a bordo della nave MN Colibrì. Il telescopio spaziale sarà lanciato a bordo di un potente razzo lanciatore Ariane V nella missione “Ariane VA256”, la 256esima del programma Ariane. Il James Webb, così chiamato in omaggio all'omonimo amministratore della NASA (1961 – 1968) che giocò un ruolo preziosissimo nelle missioni Apollo, viaggerà per un mese nel cuore del Sistema Solare, arrivando a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra (molto più lontano di Hubble) nel punto di Lagrange Terra-Sole (L2), un'orbita gravitazionalmente stabile attorno al Sole che gli permetterà di svolgere al meglio la sua rivoluzionaria opera di ricerca scientifica. Secondo la NASA resterà operativo per 5 anni, mentre per l'ESA si arriverà a 10 anni, ma non è escluso che i tempi potranno dilatarsi sensibilmente come accaduto per molte altre missioni spaziali. Ma cosa farà esattamente il telescopio spaziale James Webb?

Le dimensioni del telescopio spaziale James Webb

Al momento del lancio l'innovativo telescopio spaziale avrà un peso di 6.500 chilogrammi. Quando arriverà a destinazione dispiegherà il suo spettacolare specchio primario, composto da 18 “tasselli” esagonali (a nido d'ape) in berillio placcato d'oro. Assieme formano una struttura con un diametro di ben 6,5 metri, sensibilmente più grande dello specchio primario del telescopio Hubble, di circa 2,4 metri. A rendere particolarmente massiccio il JWST vi è lo scudo solare, ben 22 metri per 14 metri: supporterà gli strumenti del telescopio a operare a una temperatura d'esercizio di – 228° C, pari a circa 45 Kelvin e – 380° F.

Gli obiettivi del telescopio spaziale James Webb

Come specificato dalla NASA, il telescopio spaziale James Webb “rappresenterà un gigantesco balzo in avanti nella nostra ricerca per comprendere l'Universo e le nostre origini” ed esaminerà ciascuna fase della storia cosmica, “dai primi bagliori luminosi dopo il Big Bang alla formazione di galassie, stelle e pianeti fino all'evoluzione del nostro Sistema solare”. L'agenzia aerospaziale americana raggruppa gli obiettivi scientifici del rivoluzionario dispositivi in quattro aree principali:

• La Fine dell'Era Oscura: Prima Luce e Reionizzazione – Il telescopio spaziale sarà una potente “macchina del tempo” basata sulla visione a infrarossi che sarà in grado di osservare nel passato di oltre 13,5 miliardi di anni, “per vedere le prime stelle e galassie che si formano dall'oscurità dell'universo primordiale”.
• Evoluzione delle Galassie – Grazie alla straordinaria sensibilità degli strumenti di ultimissima generazione equipaggiati, il telescopio permetterà agli scienziati di mettere a confronto le galassie più antiche e deboli (la cui luce viaggia da miliardi di anni) con le grandi galassie spirale ed ellittiche di oggi, come quella in cui ci troviamo noi (la Via Lattea) e la gigantesca galassia di Andromeda. Grazie a questi studi comparativi sarà possibile determinare come si evolvono e assemblano questi giganti del cosmo.
• La nascita delle stelle e dei sistemi protoplanetari – Gli “occhi” a infrarossi del nuovo telescopio spaziale permetteranno di osservare attraverso le nebulose di polveri e gas che oscurano la vista ai dispositivi principalmente basati su sistemi ottici come il telescopio spaziale Hubble. In questo modo potremo indagare più a fondo sulle “culle” dove nascono stelle e pianeti.
• Sistemi planetari e origine della vita – Una delle caratteristiche più straordinarie del nuovo telescopio spaziale è la capacità di poter analizzare le caratteristiche delle atmosfere degli esopianeti (pianeti extrasolari) già identificati da altre missioni. Grazie alla sua potenza, specifica la NASA, “forse troverà anche i mattoni della vita altrove nell'universo”. Gli occhi del JWST non si limiteranno a indagare sui sistemi planetari, ma potranno studiare “anche oggetti all'interno del nostro Sistema Solare”.

Gli strumenti principali del telescopio spaziale James Webb

Il telescopio spaziale James Webb è equipaggiato con diversi avanzatissimi strumenti, grazie ai quali potrà osservare l'Universo molto più a fondo di quanto è stato possibile fare fino ad oggi. Il Modulo integrato per strumenti scientifici (ISIM) è uno dei tre elementi principali del dispositivo e si caratterizza per quattro componenti: la Fotocamera nel vicino infrarosso (NIRCam) sviluppata da scienziati dell'Università dell'Arizona; le Spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) realizzato in collaborazione tra ESA, NASA e GSFC. Il Mid-Infrared Instrument (MIRI) realizzato da Consorzio Europeo, ESA e Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA; e il Fine Guidance Sensor/ Near InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (FGS/NIRISS) dell'Agenzia spaziale canadese.

La seconda componente principale è l'Elemento del Telescopio Ottico (OTE) che è composto dal già citato specchio primario in berillio da 18 segmenti esagonali, uno specchio secondario da 0,74 metri, uno specchio terziario e altri sottosistemi. L'ultima parte principale è lo spacecraft bus (il velivolo vero e proprio) che fornisce i controlli dell'alimentazione elettrica, la comunicazione, la propulsione e il complesso sistema di controllo termico. Quest'ultimo si interfaccia col gigantesco parasole (grande come un campo da tennis) necessario a proteggere la delicata strumentazione dai raggi solari e dalla luce, al fine di mantenere la bassissima temperatura d'esercizio.

“Il James Webb Space Telescope osserverà principalmente la luce infrarossa proveniente da oggetti deboli e molto distanti. Per poter rilevare quei deboli segnali di calore, il telescopio stesso deve essere mantenuto estremamente freddo”, specifica la NASA. Come indicato, la temperatura d'esercizio sarà di circa – 228° C. Grazie a questo ventaglio di caratteristiche straordinarie, si ritiene che il telescopio spaziale sarà in grado di studiare oggetti dalle 10 alle 100 volte più deboli di quelli che riesce a vedere Hubble; ciò non solo aprirà campi di studio inediti e garantirà nuove e sensazionali scoperte, ma ci regalerà anche fotografie del profondo cielo assolutamente meravigliose. Non resta che attendere il lancio del 25 dicembre e sperare che tutto proceda secondo i piani.