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James Webb, il telescopio spaziale che ci racconterà la storia dell'universo

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Di Vincent Coste  Agenzie:  AP, NASA, ESA
il telescopio James Webb durante il suo assemblaggio in una delle sedi della NASA, a Greenbelt, Stati Uniti, 13 aprile 2017
il telescopio James Webb durante il suo assemblaggio in una delle sedi della NASA, a Greenbelt, Stati Uniti, 13 aprile 2017   -   Diritti d'autore  Laura Betz / NASA via AP Photo

Si tratta di un lancio cruciale per Arianespace. Il gruppo aerospaziale francese, rimasto indietro nella tecnologia dei lanciatori riutilizzabili popolarizzata dal suo rivale americano SpaceX, lancerà il 24 dicembre il James Webb Space Telescope (JWST), il più grande, potente e costoso telescopio mai inviato nello spazio.

Il lancio, che sarà operato da un razzo Ariane 5, è stato confermato dalla NASA e Arianespace dopo essere stato rinviato già diverse volte.

Il JWST è stato costruito negli Stati Uniti sotto la direzione della NASA, e con il coinvolgimento delle aziende americane Northrop Grumman e Lockheed-Martin. Il telescopio incorpora anche strumenti sviluppati dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e dall'Agenzia Spaziale Canadese (CSA).

Il suo lancio dalla base di Kourou, dove è arrivato a ottobre dalla California dopo un viaggio via mare durato 16 giorni, era già stato rimandato due volte a causa di problemi minori. NASA e Arianespace hanno voluto escludere qualsiasi rischio associato all'operazione, rimasta in fase di sviluppo per oltre 20 anni con un costo di circa dieci miliardi di dollari.

I team congiunti di NASA e Arianespace "hanno incapsulato con successo il telescopio nel razzo Ariane 5", ha detto la NASA, confermando la data dell'operazione.  Una revisione generale del lancio avrà luogo il 21 dicembre, e se tutto sarà pronto, il razzo sarà portato sulla rampa il 22 dicembre.

Presentato come il successore del telescopio Hubble, lanciato nel 1990, il JWST è destinato a esplorare con una precisione senza precedenti tutte le fasi del cosmo, fino alle prime età dell'universo e alla formazione delle prime galassie. A differenza di Hubble, che orbita intorno alla Terra, il JWST orbiterà intorno al Sole, a 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, con il suo specchio costantemente girato verso la nostra stella.

Che aspetto ha il JWST?

Centro del congegno è il suo enorme specchio principale, che misura 6,6 metri di diametro ed è composto da 18 specchi esagonali più piccoli. Sono fatti di berillio e rivestiti d'oro per riflettere meglio la luce catturata dalle lontane regioni dell'universo.

Chris Gunn/NASA
Questa foto del 5 marzo 2020 resa disponibile dalla NASA mostra il gruppo dello specchio principale del telescopio spaziale James WebbChris Gunn/NASA

Rispetto a quello di Hubble, il suo specchio principale è 2,7 volte più grande, in diametro, il che rappresenta una superficie sei volte più grande.

La massa totale del veicolo spaziale è più di 6.000 kg, compresi 700 kg per lo specchio.

L'osservatorio dispone anche di quattro strumenti scientifici: imager, che scattano foto del cosmo, e spettrometri, che scompongono la luce per studiare le proprietà chimiche e fisiche degli oggetti osservati.

AP/AP
Questo rendering del 2015 fornito da Northrop Grumman via NASA mostra il James Webb Space TelescopeAP/AP

Lo specchio e gli strumenti sono protetti da un enorme parasole, composto da cinque strati. Grandi come un campo da tennis, sono sottili come un capello e fatti di Kapton, un materiale scelto per la sua resistenza alle temperature estreme: un lato sarà oltre 110°C e l'altro a -235°C.

Per comunicare con la Terra, il telescopio invierà i suoi dati utilizzando un trasmettitore radio ad alta frequenza. Le antenne radio del Deep Space Network della NASA riceveranno i segnali e li trasmetteranno allo Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. 

Come si svolgerà l'operazione?

M.Pedoussaut/ESA-M.Pedoussaut
Il telescopio spaziale James Webb, ripiegato su se stesso, prima di essere collocato nel razzo Ariane 5, l'11 dicembre 2021 nei locali dello spazioporto europeo di KourouM.Pedoussaut/ESA-M.Pedoussaut

Il telescopio è troppo grande per entrare in un razzo, quindi è stato ripiegato su se stesso. Questo vincolo tecnico conduce alla parte più complicata della missione: il suo dispiegamento nello spazio, il più pericoloso mai tentato dalla NASA.

Circa 30 minuti dopo il decollo, l'antenna di comunicazione e i pannelli solari che la alimentano saranno dispiegati.

NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab via AP
Fasi di spiegamento del telescopio spaziale James WebbNASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab via AP

Il dispiegamento del parasole, che fino a quel momento resterà piegato come una fisarmonica, inizierà il sesto giorno, ben dopo che avrà oltrepassato la Luna. Le sue sottili membrane saranno guidate da un complesso meccanismo che coinvolge 400 pulegge e 400 metri di cavo.

Durante la seconda settimana, sarà finalmente il turno dello specchio.

Una volta arrivato nella sua configurazione finale, gli strumenti dovranno raffreddarsi ed essere calibrati, e gli specchi regolati con precisione. Dopo sei mesi, il telescopio sarà pronto.

Qual è la sua missione?

James Webb ha due grandi missioni scientifiche che rappresentano più del 50% del tempo di osservazione. In primo luogo, dovrà esplorare le prime epoche dell'Universo, risalendo fino a poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.

"È una macchina del tempo che ci porterà più vicini al Big Bang, più di 13 miliardi di anni fa", ha detto a radio France Inter il CEO di Arianespace Stéphane Israël,.

La sua seconda grande missione sarà quella di studiare gli esopianeti, cioè i pianeti intorno a stelle diverse dal nostro Sole, alla ricerca di un ambiente abitabile, in particolare studiando la loro atmosfera.

La grande novità di James Webb è che opererà solo nel vicino e medio infrarosso. Questo gli permetterà di vedere attraverso nubi di polvere che sono impenetrabili per Hubble, che ha una certa capacità di visione a infrarossi ma opera principalmente nella luce visibile e nell'ultravioletto. Il nuovo telescopio studierà anche i misteri dei buchi neri.

Osservazioni più ravvicinate di Marte ed Europa, una luna di Giove, sono previste anche per il nostro sistema solare.

Perché James Webb?

Il telescopio è stato chiamato così in onore di James E. Webb (1906-1992) che fu il secondo amministratore della NASA. Webb è meglio conosciuto per aver diretto Apollo, una serie di programmi di esplorazione lunare che hanno permesso ai primi esseri umani di atterrare sulla Luna.

Perché Ariane e non SpaceX?

La NASA ha spiegato che ha scelto Ariane nei primi anni 2000 perché all'epoca era l'unico lanciatore che soddisfaceva i requisiti dell'agenzia spaziale statunitense per un programma come quello di James Webb. La NASA afferma inoltre che questa scelta rafforza anche la partnership internazionale con l'Agenzia Spaziale Europea. Oltre ai servizi di lancio, l'ESA contribuisce con due dei quattro strumenti scientifici a bordo e fornisce il personale per le operazioni della missione.

Il progetto è stato lanciato negli anni '90 e la costruzione è iniziata nel 2004. Il decollo è stato rimandato diverse volte: inizialmente previsto per il 2007,  era in seguito slittato al 2018, anche a causa della complessità del suo sviluppo.

Più di 10mila persone hanno lavorato a questo progetto internazionale, che ha avuto un budget - per così dire - stellare, con un costo finale di circa 10 miliardi di dollari. James Webb dovrebbe essere operativo per almeno cinque anni e potenzialmente per più di 10.