IL J.W.S.T. (James Webb Space Telescope) “Un occhio nello spazio”

Il telescopio spaziale James Webb (JWST) è un telescopio spaziale creato da NASA, ESA e Agenzia spaziale canadese. Il lancio è previsto per dicembre 2021. Partirà a Kourou, nella Guyana Francese, trasportato nello spazio da un razzo Ariane 5. Il telescopio è stato chiamato James Webb dal nome dall’amministratore della NASA durante i programmi spaziali Gemini, Mercury e Apollo. 

Il J.W.S.T. è un telescopio con innovazioni tecnologiche che contribuirà a migliorare l’astronomia a raggi infrarossi. Sarà il più grande mai inviato nello spazio e continuerà il lavoro nell’esplorare l’universo cominciato dal vecchio telescopio Hubble. Rispetto a quest’ultimo, oltre a essere grande più del doppio, il JWST possiede molte innovazioni:

  • Il grande specchio primario di 6,5 metri, costituito da 18 specchi esagonali in berillio ultraleggero che dispiegandosi dopo il lancio comporranno un’unica grande superficie di raccolta.
  • Lo scudo termico multistrato di forma romboidale a cinque strati in Kapton (un materiale plastico), che ha il compito di bloccare le interferenze da sorgenti di calore come il Sole, Terra e Luna e garantendo comunicazioni continue con il centro di controllo.
  • L’impianto criogenico per il raffreddamento dei rilevatori a infrarossi e di micro-otturatori innovativi.

Luogo di partenza del telescopio e lancio

Il telescopio partirà quindi nella Guyana Francese, un territorio che si trova nell’America del Sud, precisamente nell’America Andino-amazzonica. È uno degli stati più piccoli di questa regione e confina a sud con il Brasile (uno Stato molto più grande) e a ovest con il Suriname (un altro piccolo Stato). Si affaccia anche all’Oceano Atlantico.

Questa zona fu scoperta da Cristoforo Colombo e poi fu colonizzata dai francesi, rimase in possesso dei francesi fino ai giorni nostri infatti è ancora un dipartimento d’oltremare francese. Il capoluogo è Caienna ma esistono altri importanti paesi come Kourou, proprio dove si trova il centre spatial guyanais (questo centro spaziale fu costruito per iniziativa del generale francese Charles de Gaulle) dove partirà a breve il JWST.

 Il Centre Spatial Guyanais è la sede dove si lanciano i missili europei come i missili Ariane e Vega dell’ESA e i missili Sojuz russi. Sarà proprio un razzo Ariane 5 a trasportare il telescopio spaziale, ma affinché questo avvenga il telescopio si deve incapsulare: si deve piegare lo specchio primario e si deve ritirare lo specchio secondario.

Tutto si deve inserire all’interno del razzo. Il razzo Ariane 5 partirà nella rampa di lancio ELA-3. Dopo la partenza il telescopio si staccherà dal razzo Ariane, supererà l’orbita lunare e si incominceranno ad aprire le antenne e i pannelli solari, si apriranno le “ali” del telescopio, dopo un mese il telescopio arriverà nel punto Lagrange L2 e dopo circa sei mesi sarà pronto per l’uso.

Punti Lagrange

I punti Lagrange sono infatti dei punti di equilibrio dove l’intervento delle forze gravitazionali tra un corpo di massa superiore e uno di massa inferiore si annullano. Questi punti non sono stabili ma si spostano con la rivoluzione della Terra attorno al Sole.

Si possono trovare questi punti tra Sole-Terra oppure tra Terra-Luna. Questo significa che se un corpo raggiunge questi particolari punti rimarrà sempre lì in equilibrio. Ecco perché si vuole mandare il JWST nel punto L2, questi punti sono già stati utilizzati per altri telescopi come WMAP, Herschel e Planck.

Il punto L2 è ideale perché si trova oltre il raggio lunare a ben 1,5 milioni di km dalla Terra.

Il JWST percorrerà quindi un’orbita solare ma “guarderà” verso l’esterno del sistema solare quindi verso la fascia di Kuiper (una gigantesca fascia di asteroidi che si trova oltre Nettuno e che comprende Plutone e si pensa che le comete provengano proprio da questa fascia), senza “voltarsi” verso la Terra perché il calore della Terra e del Sole potrebbe creare delle interferenze considerando che il telescopio ha una temperatura operativa sotto i 50K (oltre i -200C°).

OTE (Optical Telescope Element)

Il compito di “osservare” l’universo spetta all’OTE che è formato da 4 specchi:

  • Lo specchio primario, uno specchio concavo, che è composto da 18 specchi esagonali di 1,4 metri in berillio ricoperti da un sottilissimo strato d’oro spesso 100 nanometri (che conferisce il colore giallo) e SiO₂ che protegge lo specchio da graffi.
  • Lo specchio secondario è uno specchio convesso, a forma di cerchio e si trova di fronte allo specchio primario.
  • Lo specchio terziario si trova al centro dello specchio primario e ha il compito di rimuovere l’astigmatismo.

  • Lo specchio quaternario è collegato alle strumentazioni: è lo specchio finale (la “retina” del telescopio).

Scudo termico

Le strumentazioni si trovano dietro allo specchio primario. L’OTE è raffreddato da un impianto criogenico a elio ma il compito di proteggere l’OTE dalle fonti di calore spetta allo scudo termico, quest’ultimo è formato da cinque sottilissimi strati in Kapton (rivestiti di alluminio e silicio) separati dal vuoto, in questo modo tutta l’energia termica viene assorbita dagli strati in Kapton e dispersa dall’alluminio.

Tutti i dati raccolti dalle strumentazioni passano in un altro spazio chiamato “Bus” che ha molti compiti: oltre a trasmettere le informazioni al centro di controllo a terra, possiede un sistema di propulsione, un costante controllo della temperatura e dei pannelli solari per fornire energia.

I commenti sono chiusi