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divulgazione
SPAZIO ASTRONOMIA
Il Telescopio Hale
il Grande Telescopio del Caucaso
il Telescopio Spaziale
il Mauna Kea Observatory
l’Osservatorio del Cerro Paranal
I Grandi Telescopi Astronomoci
A cura di MARCO MORETTI
I moderni telescopi giganti sono i "grandi occhi" che l'uomo usa per scoprire i misteri dell'universo: concepiti per vedere meglio, per raccogliere più luce e distinguere così oggetti
poco luminosi e sempre più lontani.
Galileo per primo puntò il suo piccolo telescopio verso il cielo, aprendo le porte all'investigazione ed alla conoscenza di un universo mai prima d'allora percepito da occhio umano; poi
venne l'ottocento, il secolo dei grandi rifrattori che culminò nel 1897 con il rifrattore di Yerches (USA) del diametro di 102 centimetri.
A partire dal 1900 venne affermandosi la costruzione di telescopi riflettori di grandi dimensioni.
Già nel 1918 giunse a completamento il riflettore da 254 cm di Monte Wilson (USA), occorsero poi circa 30 anni perché questo fosse superato dal celeberrimo Telescopio di Monte Palomar (5 metri e 8 cm), inaugurato il 3 giugno 1948.
Altri 30 anni trascorsero perché anche il Monte Palomar venisse superato, nel 1976, dal 6
metri di Monte Semirodniki nell'unione Sovietica.
Nel 1993, nelle isole Hawaii, entrò in funzione il telescopio ancor oggi più grande al mondo: il
10 metri del KECK. progettato da Jerry Nelson.
Infine i telescopi hanno messo le ali andando ad orbitare attorno alla Terra: dal 1990 il Telescopio Spaziale Hubble, scandaglia il cielo con una risoluzione mai vista prima.
IL TELESCOPIO HALE
Il 5 metri del Monte Palomar é sicuramente il più famoso fra i grandi telescopi terrestri.
È chiamato "Telescopio Hale", in memoria del grande astrofisico americano artefice e promo-
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tore della sua costruzione.
A questo insigne personaggio va il merito principale d'avere ottenuto i fondi necessari alla
realizzazione del progetto: circa 6 milioni di dollari di allora (1936).
Astronomo di gran classe, scopritore dei campi magnetici del sole, era anche un appassionato e tenace manager della scienza.
George Ellery Hale, era nato il 29 giugno del 1868 da famiglia ricchissima, al numero 236 della via La Salle Nord, nel cuore di Chicago, da Mary Seranton Brown e da William Ellery Hale,
grande industriale costruttore di ascensori fra cui quelli della parigina Torre Eifel.
Prima della nascita del loro terzogenito, Mary e William ebbero due figli, poi nel 1868 nacque
George; la sua salute fu sempre alquanto malferma e morì a 70 anni, il 21 febbraio 1938.
Da notizie autobiografiche sappiamo che all'età di 13-14 anni cominciò ad interessarsi all'astronomia dimostrando notevole passione per tale scienza, tanto che il padre gli fornì i
fondi per la costruzione di un Osservatorio Solare privato.
Gli ultimi anni della vita di Hale, furono presi da un progetto ambiziosissimo: la costruzione di
un telescopio ancora più potente di quello, da 254 centimetri, da lui realizzato sul Monte Wilson.
Monte Wilson: il Telescopio Hooker
Di fatto, non appena fu portata a compimento (nel 1918) la costruzione di questo telescopio,
Hale cominciò a pensare alla costruzione di un mezzo di ricerca ancora più potente; studiò,
compilò progetti, tracciò disegni, scrisse articoli sulle riviste scientifiche comunicando a tutti
la febbre che lo aveva preso (parlando in ogni occasione di quello che sarebbe stato capace
di ottenere con uno strumento dotato di uno specchio di 5 metri).
Il suo entusiasmo suscitò l'interesse della ditta Rockfeller General Educatin Board che nel
1929, anticipò i milioni di dollari necessari per la costruzione del nuovo grande strumento.
Per prove e tentativi, vennero spesi 30.000 dollari al mese per 18 mesi.
Numerosi erano i problemi da affrontare.
Per costruire lo specchio si pensò inizialmente di usare il quarzo puro, con il quale erano stati
realizzati specchi di dimensioni minori; successivamente nel 1932 gli esperti della ditta Corning Glass Company proposero, invece del quarzo, di fondere una lente di Pirex (materiale
contenente una percentuale di silice molto elevata ma non corrispondente a quella del quarzo puro).
Una delle più grosse difficoltà tecniche per realizzare lo specchio consistette nella fusione e
nel raffreddamento del grande blocco di vetro pirex: il pirex fonde a 3.000° C e non si poteva
di certo farlo raffreddare di colpo.
Si trattava, per prima cosa, di costruire un forno apposito nel quale immettere i materiali necessari per ricavare 60 tonnellate di pirex fuso.
Il 25 marzo 1934, nello stabilimento della Corning, venne dato il via ai lavori e dopo 30 giorni
il forno fu riempito di materiale; tutto il pirex fuso che ne fuoriusciva veniva raccolto e immesso ogni 2 minuti nello stampo.
Il primo specchio di pirex fuso non andò bene ma al secondo tentativo tutto filò liscio.
Perché il blocco rimanesse omogeneo, il disco fuso perfettamente venne lasciato raffreddare
lentissimamente per 10 mesi, grazie ad un termostato elettrico che comandava la lenta e
progressiva diminuzione della temperatura del materiale.
Ci vollero 12 anni di lavoro per ricavare dal grande blocco di vetro lo specchio parabolico
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che fu levigato a meno di 1 milionesimo di centimetro rispetto alla sua curvatura calcolata.
Le dimensioni finali furono: 5 metri e 8 cm di diametro, spessore 69 centimetri, peso 15 tonnellate.
Accuratissimi esperimenti furono compiuti ogni giorno per controllare che la curva parabolica
fosse perfetta.
Imballato in una cassa di gommapiuma che pesava 35 tonnellate, fu trasportato sul Monte
Palomar (ad un'altezza di 1.800 metri sul livello del mare) dove venne costruita una cupola
del diametro di 42 metri entro la quale il delicatissimo specchio trovò alloggio.
Monte Palomar: il grande telescopio da 5 metri
La postazione di primo fuoco
L'occhio acuto del telescopio di Monte Palomar, raccoglie quasi un milione di volte più luce
dell'occhio umano ed é capace di vedere la fiamma di una candela posta a 64.000 chilometri
di distanza; oppure può risolvere 2 capocchie di spillo separate da un millimetro alla distanza
di 10 chilometri (se non ci fossero i problemi della turbolenza atmosferica che in effetti ne
limitano la risoluzione nell'ottico a valori ben più bassi).
Con il telescopio si possono osservare su lastra fotografica stelle fino alla venticinquesima
magnitudine: l'occhio umano arriva fino alla sesta magnitudine.
La differenza che passa tra una stella di venticinquesima magnitudine e una di prima grandezza é la stessa che passa tra una candela posta alla distanza di un metro e una a circa 100
chilometri.
Per evitare che il pulviscolo si depositi sullo specchio, ne é proibito l'uso quando l'inquinamento da smog supera un certo livello.
Il peso complessivo del telescopio si aggira sulle 400 tonnellate, il solo cilindro ha una lunghezza di 17 metri con un diametro di 7 e un peso di 125 tonnellate.
La Lunghezza focale principale dello strumento é di 16,8 metri, mentre per le altre lunghezze
focali la Cassagrain é di 83 metri e la Coudé di 152 metri.
Inaugurato il 3 giugno 1948 rimase, per quasi 30 anni, il più grande osservatorio del mondo;
possiede (caso unico) il pavimento ricoperto da moquette ed il suo funzionamento é diretto e
sorvegliato da più di 150 astronomi.
IL GRANDE TELESCOPIO DEL CAUCASO
Nel 1976 il telescopio di Monte Palomar veniva superato con l'entrata in funzione del telescopio sovietico da 6 metri installato sul Monte Semirodniki nel Caucaso.
Posto ad una quota di 2.070 metri sul livello del mare, la sua cupola ha un diametro di 46
metri e ne misura 47 in altezza.
Il telescopio nel suo complesso pesa 1.000 tonnellate, lo specchio in Sital ha un diametro di
6 metri, uno spessore di 65 cm e pesa da solo 42 tonnellate.
Dopo la colata per creare lo specchio da 6 metri sono stati necessari 2 anni per il completo
raffreddamento.
Il traliccio che sostiene il telescopio ha una lunghezza di 25 metri; lo specchio appoggia su 4
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anelli, a loro volta appoggiati su 60 supporti che eliminano o quantomeno attenuano le flessioni causate dalla sua mole.
Cupola del telescopio sul monte Semirodniky
Il 6 metri russo
Complessivamente il telescopio da 6 metri é costituito da 25.000 componenti e pesa, nel
suo insieme, 840 tonnellate: contro le 400 del telescopio di Monte Palomar.
È in grado di scorgere stelle un milione e mezzo di volte più deboli di quelle visibili ad occhio
nudo
IL TELESCOPIO SPAZIALE
Messo in orbita dallo Shuttle il 25 Aprile 1990 ci permette di guardare ancora più distante
nell'universo.
Vedere le stelle con i più potenti telescopi terrestri é come leggere un titolo di giornale alla
distanza di 1 km, con il telescopio spaziale si può leggere anche il testo dell'articolo.
L'idea di un telescopio spaziale fu avanzata già nel 1923 da Obert, pioniere della missilistica:
con un telescopio posto in orbita, non avendo i problemi creati dall'atmosfera terrestre, si
sarebbero potuti osservare i corpi celesti con una risoluzione mai vista prima.
Il Telescopio Spaziale di 2,40 metri fu approvato ufficialmente dal Congresso Americano nel
1978.
La lavorazione dello specchio, composto da un miscuglio di silicio e ossido di titanio, ha richiesto 28 mesi di lavoro e si é riusciti a raggiungere la tolleranza di 3 centomillesimi di millimetro rispetto alla sua curvatura calcolata.
Il Telescopio Spaziale Hubble
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Il catalogo stellare costruito appositamente per il puntamento automatico del telescopio conta 18.819.219 sorgenti luminose: si tratta del più grande catalogo del cielo mai compilato e a
differenza di tutti i cataloghi precedenti, non potrà mai essere pubblicato su carta visto che
anche riducendo al massimo il formato stampa occuperebbe non meno di 400 volumi di 500
pagine ciascuno.
Per creare questo catalogo ci sono volute 2.100 lastre fotografiche del cielo fatte dal Monte
Palomar e dall'osservatorio di Siding Spring in Australia.
Nel 1985 é iniziato il lavoro di digitalizzazione delle lastre per trasformare l'emulsione fotografica in una matrice con un totale di 196 milioni di dati per ogni lastra, misurati in circa 12
ore di lavoro di una macchina apposita.
La digitazione di tutte le lastre ha richiesto 3 anni di lavoro, lavorando 16 e a volte 24 ore al
giorno per 7 giorni la settimana.
IL MAUNA KEA OBSERVATORY
Nel 1993 entrò in funzione il telescopio da 10 metri: il più grande telescopio ottico al mondo.
È situato a 4.200 metri di quota sulla sommità del Mauna Kea, un vulcano spento che si trova nella Big Island nell'arcipelago delle Hawaii.
Lo specchio del telescopio é formato da 36 superfici riflettenti di forma esagonale dello
spessore di 7,5 centimetri e pesanti 400 kg che messe l'una vicino all'altra (la separazione é
di soli 3 millimetri), formano appunto uno specchio concavo del diametro di 10 metri.
L'intero telescopio pesa 297 tonnellate, la cupola ha un diametro di 36 metri ed é stata progettata in modo che al suo interno non si creino turbolenze termiche: ogni 5 minuti enormi
ventole provvedono a cambiare completamente l'aria.
La cupola aperta del Keck 1
Le strutture gemelle del Mauna Kea
Il telescopio nacque dalla collaborazione fra l'Università della California, il Caltech California
Institute of Tecnology e la Keck Foundation.
Questo straordinario strumento rimase unico per poco tempo, difatti nel 1996 fu affiancato
da una struttura gemella chiamata Keck 2.
Il costo del telescopio da 10 metri é stato di oltre 100 milioni di dollari e per quanto riguarda
le deformazioni della meccanica che sopporta il peso dello specchio (come già detto composto da tanti specchi messi insieme) viene risolta da sensori che rilevano 100 volte al secondo le tensioni alle quali sono sottoposti i singoli specchi.
L'aggiustamento della forma viene fatto 2 volte al secondo e la tolleranza richiesta é di mezzo decimillesimo di millimetro.
L’OSSERVATORIO DEL CERRO PARANAL
I grandi telescopi della nuova generazione possono essere suddivisi in tre gruppi: quelli con
specchio sottile e monolitico, quelli con specchio composto formato da molti tasselli indipendenti ed infine, gli strumenti multipli consistenti in due o più telescopi che grazie all'adozione di sofisticate "tecnologie interferometriche", sono in grado di funzionare solidalmente.
L'idea, di fatto tutta europea, di costruire il "Very Large Telescope" fu presa l' 8 dicembre del
1987 dalle otto nazioni aderenti all'ESO: European Southern Observatory.
Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Italia, Olanda, Svezia e Svizzera hanno concepito e
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realizzato la costruzione del più grande telescopio oggi esistente spendendo una cifra di circa 250 miliardi di vecchie lire.
Le 4 Unità del Very Large Telescope
La montatura di una unità
Il VLT é formato da quattro unità gemelle dotate ciascuna di uno specchio primario di 8,2
metri di diametro che pesa 22 tonnellate ed é supportato da una montatura di tipo altazimutale.
Le quattro unità sono in grado di funzionare singolarmente oppure all'unisono: fornendo in tal
caso le stesse prestazioni ottenibili da un unico enorme specchio del diametro di 16,4 metri.
L'osservatorio é posto a 2800 metri di quota, sulla sommità del Cerro Paranal: una località
situata nel cuore del deserto di Atacama, in Cile.
La scelta di tale collocazione é stata il frutto di anni di tests che hanno indicato il Cerro Paranal come uno dei migliori siti astronomici del mondo.
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