James Webb Space Telescope: il telescopio spaziale più potente di sempre

Il lancio del James Webb Telescope è un evento che sarà ricordato a lungo nella storia dell'esplorazione spaziale: ecco tutto ciò che conviene sapere.

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È incalcolabile il numero di volte in cui abbiamo parlato del famigerato James Webb Space Telescope (JWST): la sua nascita e il suo sviluppo sono stati incredibilmente travagliati e ci sono voluti più di dieci anni per portarlo a compimento. Di questi problemi se ne è parlato a sufficienza, ma adesso - come molti di voi sapranno - è giusto dare spazio alla bella notizia: il JWST è sulla rampa di lancio e sta per essere immesso in orbita. Se le condizioni meteo reggeranno, il 25 dicembre 2021 alle ore 13:20 del fuso orario italiano finalmente i sogni di ingegneri NASA, ESA e CSA diverranno realtà. Un perfetto regalo di Natale per i tantissimi appassionati di spazio e astronomia!

Il JWST cambierà profondamente il nostro modo di comprendere l'universo e questo grazie alle sue incredibili qualità. Se vi state chiedendo quali mai possano essere, allora siete nel posto giusto: ecco tutto quello che c'è da sapere su uno degli osservatori spaziali più all'avanguardia mai progettati.

Che cos'è esattamente

Il JWST è un telescopio spaziale per l'astronomia a raggi infrarossi e avrà un ruolo chiave nello studio di ogni fase della storia dello Spazio. Dall'interno del nostro Sistema Solare, alle galassie osservabili più distanti che fanno parte dell'universo primordiale, non c'è nulla che JWST non possa sfidare.

Il suo scopo è quello di aiutarci a comprendere le origini del cosmo, cercando di fornire ulteriori dettagli a quelle domande irrisolvibili che da sempre ci accompagnano: "Chi siamo, da dove veniamo, qual è il nostro posto nell'Universo". Ma cosa vuol dire esattamente "astronomia a infrarossi"?
Molto semplicemente, vuol dire che questi strumenti per l'osservazione hanno la capacità di vedere oltre lo spettro del visibile, potendo rilevare tutti quegli oggetti che emanano una radiazione con lunghezze d'onda che superano i 700nm, laddove 1 nm equivale ad un miliardesimo di metro. Sulla Terra non è facile trovare uno scopo per questi osservatori, dal momento che ci sono migliaia di fonti diverse che producono infrarossi e che possono inficiare le osservazioni - è un po' come se si facesse una foto con centinaia di flash e luci, disturbando la nostra esposizione.

Nello Spazio, invece, l'utilizzo di strumenti a infrarossi non è solo utile ma essenziale, in quanto tali radiazioni non vengono disturbate dalla maggior parte della polvere cosmica o interstellare che spesso si interpone tra l'oggetto studiato e l'osservatore. Per rendere ancor più l'idea, possiamo rubare una famosa citazione del Signore degli Anelli: "il suo sguardo può trafiggere ombra, terra e carne" - più o meno.

Un posto d'onore per osservare l'Infinito

Prima di addentrarci nell'affascinante corpo del JWST per scoprire come è fatto, è giusto spendere due parole sul posto d'onore che andrà a occupare nel Sistema Solare.

Prima d'ora, infatti, nessun telescopio spaziale propriamente detto è mai stato inserito oltre un'orbita terrestre bassa e il James Webb sarà il primo anche in questo, dal momento che verrà portato in uno dei cosiddetti Punti di Lagrange Sole-Terra, più precisamente nel Punto L2. Senza perderci in troppe spiegazioni complesse, vi basti immaginare questi punti come delle zone di equilibrio tra le varie attrazioni gravitazionali, il che permette a qualunque oggetto situatovi all'interno di orbitare in pace e senza necessità di correggere l'orbita, o quantomeno di farlo con pochissimo dispendio di carburante.
Nel video di seguito potete trovare una spiegazione più esaustiva della sua orbita, dal momento che presenta alcune particolarità ed è più propriamente chiamata come "Halo Orbit".

Il motivo per cui è stata fatta questa scelta è piuttosto semplice quanto fondamentale: come accennato in precedenza, sulla Terra ci sono moltissime fonti a infrarossi che potrebbero interferire con le rilevazioni dei telescopi, quindi si preferisce posizionarli oltre l'atmosfera, poiché essa stessa costituisce una fonte di disturbo. Il JWST verrà portato ancora più lontano, dove i sensibilissimi strumenti possono operare in tranquillità e lanciarsi persino in osservazioni alle origini del cosmo (proprio per questo il JWST darà una mano a studiare il buco nero Sagittarius A).

Il problema di questa decisione è che non ci sarà possibilità alcuna di intervenire sul telescopio qualora si presentino disguidi o problemi: il Punto di Lagrange L2 si trova a circa 1.5 milioni di km dal nostro pianeta, ben 4 volte la distanza media tra Terra e Luna, e nessuna navicella con equipaggio umano potrebbe raggiungerla (salvo miracoli da parte di SpaceX e la rivoluzionaria Starship?).

Il telescopio più potente mai costruito

Lo sviluppo travagliato, i costi che hanno superato gli 11 miliardi di dollari e i continui disguidi, hanno infine ripagato dando alla luce quello che ad oggi può essere considerato il telescopio spaziale più potente mai costruito a memoria d'uomo.

Il JWST è dotato di uno specchio primario da 6,5 metri di diametro, il che fa impallidire il già notevole diametro del collega Hubble Space Telescope.
Lo specchio, a sua volta, è composto da 18 sezioni differenti, costituite da pannelli di berillio ultraleggero e rivestito in oro, che gli ha conferito il suo aspetto iconico. Se vi state chiedendo perché proprio l'oro, sappiate che è uno dei materiali più utili per aumentare la riflettanza alle lunghezze d'onda dell'infrarosso.
Non sono solo le dimensioni a fare la differenza, poiché il James Webb dovrà operare al massimo delle sue capacità fin da subito e dato che la sua missione è piuttosto delicata, non avrà tempo di osservare singolarmente gli oggetti celesti, ma dovrà eseguire multi-rilevazioni come mai prima d'ora.

A bordo del veicolo ci sono quattro strumenti principali, perlopiù spettrometri e telecamere, che saranno in grado di osservare fino a 100 oggetti simultaneamente. Questo è un punto fondamentale per la missione, in quanto il JWST dovrà impiegare moltissime ore di osservazione sui bersagli remoti e osservandone più di uno allo stesso momento si potrà risparmiare molto tempo. Per saperne di più, potrebbe risultare interessante il nostro speciale suifantastici strumenti a bordo del JWST.

Cosa ci aspetta dopo il lancio

Per non lasciare nulla al caso, ecco una timeline di tutti gli eventi più rilevanti che il JWST e la NASA dovranno affrontare per portare l'osservatorio a destinazione.

Primo giorno (a poche ore dal lancio): si eseguirà la prima e più importante manovra di correzione della traiettoria utilizzando piccoli motori a razzo a bordo del Webb. Verranno anche dispiegate le antenne ad alto guadagno per la comunicazione con il centro di controllo

Prima settimana: il complesso scudo termico/parasole verrà dispiegato. Come sappiamo il JWST viaggerà strettamente incapsulato all'interno del razzo Ariane 5 che lo porterà in orbita, quindi occorreranno diverse manovre affinché il suo scudo solare possa essere dispiegato correttamente. Per comprendere meglio la meccanica di questo procedimento, il video che vi lasciamo qui di seguito chiarirà ogni dubbio:

Dopo il primo mese: ci si aspetta che dopo circa 30 giorni di viaggio, il JWST sia arrivato quasi a destinazione nei pressi del Punto L2. Il telescopio, quindi, verrà acceso. I sistemi, all'ombra del parasole, saranno continuamente monitorati, per assicurarsi che funzioni nel giusto range di temperature (circa a 7 K, un valore incredibilmente freddo ma essenziale per l'accuratezza dei dati)

Secondo, terzo e quarto mese: verifica iniziale dell'ottica, degli specchi e dell'allineamento generale del telescopio. Usando opportuni sensori di puntamento, il Webb verrà calibrato osservando una singola stella luminosa. Il processo sarà molto lungo e bisognerà verificare tutte le sezioni ottiche prima di ottenere un'immagine uniforme

Dopo sei mesi: si potrà dare finalmente il via alle operazioni scientifiche.

Speriamo dunque che per l'estate 2022 si riesca ad avere il JWST completamente operativo. C'è molta apprensione sull'esito di questo progetto: gli specialisti NASA sanno che la missione del JWST potrebbe fallire in 344 modi diversi, ma sanno anche che non è mai stato tentato nulla di simile prima d'ora, e l'eccitazione è alle stelle.

Il futuro che avanza

Le capacità del James Webb ci permetteranno, come mostra l'infografica che trovate poco più in basso, di poter osservare l'Universo fino quasi ai suoi albori e questo potrebbe aprire un mondo di infinite possibilità sul suo utilizzo. Il telescopio potrebbe risolvere moltissime questioni cosmologiche ancora aperte che riguardano sia lo Spazio profondo, sia quello più vicino a noi: gli scienziati useranno Webb, infatti, per studiare anche i pianeti e altri corpi nel nostro sistema solare al fine di determinarne l'origine e l'evoluzione.

Webb osserverà poi gli esopianeti situati nelle zone abitabili delle loro stelle e potrà determinare se e dove possono essere presenti segni di abitabilità. Utilizzando una tecnica chiamata spettroscopia di trasmissione, l'osservatorio esaminerà la luce delle stelle filtrata attraverso le atmosfere planetarie per conoscere la loro composizione chimica (nulla di nuovo, ma mai fatta con la potenza promessa dal JWST).
Con tali premesse è lecito parlare di un nuovo modo di studiare e comprendere il cosmo, sempre sperando che la trasferta del JWST fili liscia e senza intoppi.