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Tecnologie per telescopi nelle bande infrarossa, ottica e UV da terra e dallo spazio

L’astronomia italiana storicamente ha sempre avuto un ruolo di primo piano nella progettazione e realizzazione sia di grandi telescopi da terra nell’ottico/UV e nel vicino infrarosso (NIR), sia dei relativi strumenti di piano focale. Una buona tradizione esiste anche nello sviluppo di strumentazione spaziale, soprattutto nella banda UV, ma ora con prospettive molto interessanti per progetti nella banda NIR.

Per quanto riguarda i telescopi da terra, tra le principali collaborazioni citiamo quella con l’European Southern Observatory (ESO) che hanno portato allo sviluppo di diversi strumenti a partecipazione italiana.

L’Italia ha anche interamente sviluppato e realizzato il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), il più grande telescopio ottico italiano, situato al Roque de Los Muchacos (La Palma, isole Canarie). Interamente italiani sono anche alcuni dei suoi strumenti: SARG, NICS, DOLORES e GIANO, mentre HARPS-N, lo spettrografo per la ricerca di pianeti extrasolari è frutto di una collaborazione internazionale. Infine svolge un ruolo primario nella realizzazione del Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona (USA) e di una parte della sua strumentazione (LBC, LINC-NIRVANA).

L’utilizzo dei telescopi da terra e quindi le osservazioni nell’ottico/UV e nel vicino infrarosso risultano essere sempre più competitive rispetto ai costi di realizzazione di progetti spaziali nella stessa banda grazie alla realizzazione di telescopi della classe dei 10 metri dotati di tecnologie di ottica attiva ed adattiva che permettono di raggiungere risoluzioni paragonabili a quelle ottenute dallo spazio. L’uso delle ottiche adattive sviluppate da INAF per il Large Binocular Telescope ha reso il più grande telescopio ottico al mondo con una capacità di dettaglio tre volte superiore del più famoso telescopio spaziale della storia, l’HUBBLE. L’utilizzo di rivelatori efficienti e la realizzazione di strumenti di piano focale innovativi ha permesso di estendere le nostre capacità osservative. Con l’obiettivo di rendere ancora più competitivi gli strumenti da terra, negli ultimi anni, ci si sta orientando verso una loro specializzazione su determinati target scientifici che richiedono lo sviluppo di nuove tecnologie. Tra le idee più interessanti in cui la comunità italiana sarà senza dubbio impegnata nei prossimi anni, citiamo quella di E-ELT. Al fine di compiere un significativo passo in avanti rispetto ai telescopi della classe dei 10 metri di diametro, è iniziata da qualche anno l’ideazione e la progettazione di telescopi di diametro oltre i 30 metri. Le proposte europee sono quindi confluite nel progetto E-ELT (European Extremely Large Telescope) guidato da ESO con un diametro di 39 metri. La dimensione del telescopio richiede la soluzione di numerosi problemi fra cui:

  • la necessità di realizzare un enorme numero di specchi per coprire un’area utile di circa 1400 m2 tramite segmenti esagonali di cui è necessario controllare la posizione relativa;
  • la correzione attiva per compensare le deformazioni meccaniche dovute all’enorme infrastruttura necessaria;
  • la correzione adattiva per ottenere un reale guadagno in termini di risoluzione spaziale;
  • le dimensioni degli strumenti che iniziano ad assumere proporzioni mastodontiche, a fronte dei limiti attuali imposti dalle massime dimensioni possibili degli elementi ottici quali lenti, specchi, reticoli, prismi;
  • l’aumento delle aree di rivelazione con conseguente costruzione di mosaici di rivelatori sempre più grandi.

L’Italia dispone di capacità scientifiche e industriali sufficienti ad affrontare la competizione internazionale nel proporre soluzioni innovative per la realizzazione di E-ELT. Sono allo studio tecnologie per la realizzazione di specchi leggeri a “stampo” per la produzione di massa degli specchi.

In particolare in collaborazione con gli USA e la Media Lario nell’ambito del progetto CTA/AGIS (Cherenkov Telescope Array- Advanced Gamma-ray Imaging System), dei sistemi di ottica adattiva, con la collaborazione tra alcuni osservatori dell’INAF con le ditte Microgate e ADS e degli apparati metrologici per la loro caratterizzazione.

Per quanto riguarda le tecnologie per future missioni spaziali va senz’altro menzionato l’impegno della comunità italiana nella fase di design e sviluppo tecnologico legate alla missione ESA cosmologica Euclid per lo studio della Dark Energy e della Dark Matter, che è stata selezionata per lo studio di Fase A nell’ambito del programma Cosmic Vision.

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