James Webb, il telescopio spaziale parla italiano

La prima parte del viaggio è conclusa, oltre novemila chilometri via nave dalla California allo spazioporto di Kourou, Guyana francese. Ora ne mancano solo altri 1,5 milioni, che inizieranno presto a bordo di un razzo Ariane 5, e finalmente il telescopio spaziale James Webb (dal nome del direttore della Nasa ai tempi delle imprese lunari) arriverà ad L2, cioè il secondo punto di Lagrange, uno di quelli, nello spazio, dove il gioco gravitazionale fa sì che chi vi si piazza resti in orbita stabile rispetto a Sole e Terra (mentre il giornale cartaceo era già in stampa il lancio, in origine previsto per il 18 dicembre è stato rinviato a non prima del 22, ndr).

Il James Webb Space telescope (Jwst) è un'impresa scientifica colossale in tutti i sensi: per il diametro dello specchio con cui raccoglierà la luce, 6,5 metri, quasi il triplo di quello del suo "collega" Hubble, per i venti, tribolati anni che ci sono voluti per mandarlo in orbita e per i dieci miliardi di dollari di costo, ripartiti fra Usa, Europa e Canada. Per noi italiani riserva anche un'altra sorpresa: l'uomo che lo ha seguito fin dal suo esordio, e oggi ne dirige le operazioni, è l'astronomo Massimo Stiavelli, nato nel 1961 a Montecatini, laureatosi alla Normale di Pisa e poi arrivato, un po' per caso, negli Usa quasi trenta anni fa, diventandone, come la moglie bolognese e i due figli, cittadino. "Del resto il primo a proporre nel 1989 l'idea del Jwst alla Nasa fu un altro italiano, Riccardo Giacconi, padre dell'astronomia a raggi X e premio Nobel 2002" ci ricorda Stiavelli.

Guida trecento scienziati

L'anno in cui Giacconi fece quella proposta visionaria, Stiavelli aveva da poco lasciato l'insegnamento alla Normale per approdare all'Eso, l'osservatorio astronomico europeo in Cile, da dove passò nel 1995 all'Agenzia Spaziale Europea. Fu proprio l'Esa a inviarlo negli Usa a collaborare con la Nasa alla risoluzione dei problemi di Hubble. "Mi trovai quindi a lavorare al primo grande telescopio spaziale, e la cosa mi piacque tanto che decisi di restare lì, entrando a far parte del gruppo di lavoro destinato a progettare il successore di Hubble, mettendo in pratica le idee di Giacconi". Da cosmologo a costruttore di strumenti per cosmologi, Stiavelli ha accumulato una tale esperienza sul campo da venir promosso a capo del team di 300 scienziati e tecnici che si occupano del progetto di astronomia spaziale più complesso di sempre. Era il 2012: l'anno prima Jswt aveva rischiato di essere cancellato dal Congresso Usa, esasperato dai sette anni di ritardo accumulati e dal raddoppio dei costi.

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"Quando si costruisce uno strumento unico come questo, destinato a funzionare per una dozzina di anni in un ambiente estremamente ostile e senza possibilità di essere riparato, ogni componente va progettato da zero, e poi portato al limite per essere sicuri che resista a ogni possibile stress. Se durante i controlli si rivelano difetti o debolezze, si deve ricominciare da capo e il ritardo si riverbera su tutte le parti connesse, producendo rinvii e spese extra. Così ci fu chi propose di cancellare Jwst, ma per fortuna si trovarono i soldi, e la fiducia, per andare avanti, e ora, dopo venti anni di lavoro, siamo finalmente pronti". Pronti, ma non ancora tranquilli, e non solo per i rischi legati al lancio, ma per l'incredibile danza che il telescopio dovrà fare, una volta in volo, per riuscire a mettersi in funzione".

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La leggerezza del berillio

Il problema principale che abbiamo incontrato è stato come far entrare un telescopio con uno specchio di più di sei metri nell'ogiva di un razzo di cinque metri di diametro. Tanto più che il peso massimo che gli Ariane 5 possono trasportare a L2 è di circa sette tonnellate, mentre il molto più piccolo Hubble già ne pesa undici! Ci serviva un miracolo tecnologico, e questo è arrivato sotto forma di uno specchio pieghevole, fatto non di un disco unico di vetro, ma di 18 grandi esagoni di leggerissimo berillio, ricoperti d'oro per riflettere meglio la luce infrarossa, che ci hanno permesso di contenere il peso totale a 6,5 tonnellate".
Lo specchio, gli elementi per catturare e analizzare la luce che riflette e i pannelli solari partiranno quindi ripiegati come un gigantesco origami, e si apriranno nello spazio.  Ma non basta: il Jwst è un telescopio che scruta la luce infrarossa emessa dai corpi celesti, e se venisse scaldato dal Sole brillerebbe proprio in quelle frequenze, accecandosi da solo. "Dovrà quindi essere tenuto a -230°C, ma senza usare refrigeranti, che si esaurirebbero presto: ci serviva un secondo miracolo tecnologico. E questo è arrivato sotto forma di uno schermo grande come un campo da tennis, fatto di cinque veli plastici sovrapposti altamente riflettenti, che faranno ombra al telescopio. Anche questi partiranno ripiegati, e si svolgeranno nello spazio".

Sette giorni di terrore

Tutta la fase dei vari dispiegamenti durerà sette, lunghissimi giorni, e in quel periodo alla Nasa molti vivranno nel terrore di scoprire che venti anni di lavoro e dieci miliardi di spesa sono finiti in niente, perché qualcosa lassù, magari un'inezia, si è inceppata senza rimedio. "Le rischiose operazioni per la discesa dei rover Nasa su Marte sono denominate dai nostri colleghi i "sette minuti di terrore", a noi toccherà subire la "settimana d'ansia". Comunque, proprio per la meticolosa preparazione, siamo sicuri che non ci saranno brutte sorprese e che dopo l'apertura dell'"origami" e altri sei mesi di calibrazioni dello specchio e degli strumenti, Jwst potrà cominciare a rivoluzionare la nostra conoscenza del Cosmo". Sì, perché questo strumento è veramente qualcosa che non si è mai visto prima: anche se la sua risoluzione potrà essere raggiunta dai futuri, giganteschi telescopi terrestri, la sua capacità di vedere oggetti debolissimi resterà inarrivabile per tanto tempo. Jwst fotograferà insomma cose che dopo di lui, e per chissà quanti decenni, nessuno potrà più vedere. "Per questo cercheremo di sfruttare ogni secondo del suo funzionamento. Ci sono tre ambiti in cui siamo sicuri che farà compiere progressi straordinari. Il primo è quello dell'Universo giovanissimo: gli oggetti più lontani, e quindi più antichi, non solo sono debolissimi, ma, per la velocità con cui si allontanano da noi, emettono soprattutto nell'infrarosso. Jwst potrà quindi osservare le prime stelle e galassie, chiarendo molti misteri sulla loro formazione e sulla natura di buchi neri, energia e materia oscure".

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Cercansi gemelli della terra

Il secondo campo è quello dei pianeti extrasolari, che in genere vengono scoperti solo per l'effetto che hanno sulla luce o sul movimento della loro stella. "Jwst ci permetterà invece di vederli direttamente e analizzarne l'atmosfera: molti dei gas legati alla vita, come il metano o la CO₂ si rilevano con la spettroscopia nell'infrarosso, quindi potremmo individuare i primi "gemelli" della Terra. Il terzo campo è quello degli "imprevisti", tipo lo strano oggetto Oumuamua, che nel 2017 si scoprì provenire da un'altra stella, ma fu rilevato quando ormai era troppo debole per essere analizzato dai telescopi esistenti: ci fosse stato Jwst avrebbe potuto dirci se era un meteorite, una cometa o magari una nave stellare alla deriva, come è stato ipotizzato da alcuni".

E adesso che il lavoro su Jwst è terminato, cosa pensa di fare Stiavelli? "Oltre a supervisionare il funzionamento del Jwst e godere delle sue scoperte, comincerò con il mio team a progettare il suo successore. Che magari stavolta, invece che nello spazio, sarà costruito in un cratere lunare...".

Sul Venerdì del 26 novembre 2021