Breve storia del telescopio spaziale Hubble

È il 24 Aprile del 1990, tira un’aria fredda nel complesso di lancio 39, presso il John F. Kennedy Space Center. Le persone sono in visibilio e c’è una tale confusione in giro che sembrerebbe quasi che tutte quelle persone si stessero preparando ad un’imminente guerra. Ma non una guerra fatta con le armi, ma bensì con i telescopi. Avete capito di cosa stiamo parlando? Ma certo, si tratta del lancio del nostro Hubble, uno dei più grandi telescopi spaziali mai lanciati in orbita.

l’Hubble Space Telescope venne lanciato in orbita con lo Space Shuttle Discovery. Il telescopio di NASA ed ESA è stato ed è ancora oggi uno strumento fondamentale per osservare il cosmo, fino a primi anni di età.

Parliamo un attimo della sua struttura, così per renderci conto di quanto è innovativo questo enorme telescopio.
Con uno specchio di 2,4 metri di diametro, i 5 strumenti principali dell’Hubble osservano nel vicino ultravioletto, nel visibile e nel vicino infrarosso. L’orbita esterna del telescopio, al di fuori dalla distorsione dell’atmosfera terrestre, gli permette di ottenere immagini a risoluzione estremamente elevata, con un disturbo contestuale sostanzialmente inferiore rispetto a quello che affligge i telescopi a Terra. L’Hubble ha registrato alcune delle più dettagliate immagini nella luce visibile, permettendo una visuale profonda nello spazio e nel tempo. Molte osservazioni dell’HST ebbero dei riscontri in astrofisica, per esempio determinando accuratamente il tasso di espansione dell’Universo.

La costruzione del telescopio fu affidata a diversi enti fra cui il Marshall Space Flight Center (Design, sviluppo e costruzione), il Goddard Space Flight Center (controllo della missione e degli strumenti scientifici a bordo) e l’Optical Telescope Assembly (ottiche).
A proposito dell’ottica, si tratta di un riflettore Cassegrain con due specchi iperbolici.Lo specchio e i sistemi ottici del telescopio avrebbero determinato le sue performance finali, e per questo vennero disegnati con specifiche estremamente accurate. I telescopi ottici tipicamente hanno degli specchi levigati con un’accuratezza di circa un decimo della lunghezza d’onda della luce visibile, ma l’Hubble doveva essere usato per osservazioni dal visibile fino all’ultravioletto (con lunghezze d’onda inferiori) e doveva limitare la diffrazione, sfruttando tutti i vantaggi dell’ambiente spaziale. Per questo, il suo specchio avrebbe avuto bisogno di una levigazione a 10 nm, o circa 1/65 della lunghezza d’onda della luce rossa. L’OTA non era dunque disegnato per le migliori osservazioni nell’infrarosso, in quanto gli specchi sarebbero stati mantenuti a circa 15° C, limitando di fatto le performance dell’Hubble nell’infrarosso.

Mentre per quanto riguarda gli strumenti scientifici a bordo possiamo contarne 5 al momento del lancio: la Wide Field and Planetary Camera (WF/PC), il Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS), l’High Speed Photometer (HSP), la Faint Object Camera (FOC) e il Faint Object Spectrograph (FOS).
La WF/PC è un dispositivo fotografico ad alta risoluzione e conteneva un set di 48 filtri con 8 sensori CCD divisi in 2 fotocamere, una per il grande campo angolare e l’altra per una lunghezza focale più grande.
Il GHRS è uno spettrometro che lavora sull’ultravioletto con una risoluzione spettrale di 90000.La FOC e il FOS erano anch’essi ottimizzati per osservazioni nell’ultravioletto, e offrivano la maggiore risoluzione spaziale disponibile sull’Hubble. Questi 3 strumenti adottavano DigiCon a contatori di fotoni, migliori rispetto ai sensori CCD. La FOC venne costruita dall’ESA, mentre l’University of California, a San Diego, e Martin Marietta Corporation costruirono il FOS.

Negli ultimi anni, grazie ad Hubble, è stato possibile condurre uno studio sulle galassie primordiali appartenenti a una lontanissima popolazione che si formò ben 13 miliardi di anni fa. Il telescopio immortalò 7 galassie e poco tempo dopo immortalò anche una galassia nata dopo “soli” 470 milioni di anni dalla formazione dell’Universo.

Per chiudere in bellezza vi lasciamo alcune curiosità su Hubble:

  • Hubble non viaggia verso stelle, pianeti o galassie, ma resta ancorato alla sua orbita;
  • HST non riesce a osservare il Sole, perché troppo luminoso, né Mercurio, perché troppo vicino alla nostra stella madre;
  • Hubble misura 13,3 metri, la lunghezza di una grande autobus. Nonostante le mastodontiche dimensioni bastano 2800 W per farlo funzionare. Un bollitore per il the ne richiede 2200 W;
  • L’archivio Hubble contiene più di 100 terabyte di dati e l’elaborazione delle nuove osservazioni genera circa 10 terabyte di nuovi dati ogni anno. Ogni giorno, invece, il telescopio invia a terra 120 gigabyte di dati (circa 26 DVD);
  • Ad oggi Hubble ha percorso oltre 4,8 miliardi di chilometri lungo l’orbita bassa terrestre a circa 550 chilometri di altitudine;
  • Hubble non ha dei propulsori e per cambiare gli angoli di puntamento utilizza i principi della terza legge di Newton facendo ruotare i giroscopi (che nel corso degli anni hanno subito diverse operazioni di manutenzione) in direzione opposta. Per ruotare di 90 gradi Hubble impiega 15 minuti;
  • Libero dalle interferenze della nostra atmosfera, HST riesce a fotografare oggetti con una dimensione angolare di 0,05 secondi d’arco;
  • Hubble ha una precisione di puntamento di 0,007 secondi d’arco, che è come essere in grado di puntare un raggio laser su una monetina a 320 chilometri di distanza.
    Nell’immagine una raccolta di foto che ritrae gli scontri fra galassie.
    Crediti: NASA, ESA, (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, e A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University).

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