Il “terrascope”, un telescopio planetario, avrebbe un potere di raccolta della luce superiore a quello di qualunque altro telescopio.
di Emerging Technology di arXiv
I telescopi sono dispositivi costosi. Il Giant Magellan Telescope, attualmente in costruzione nel deserto cileno di Atacama, avrà uno specchio di 25 metri al costo di circa $1 miliardo. Il telescopio da trenta metri pensato per la vetta di Mauna Kea alle Hawaii costerà circa 2 miliardi di dollari.
I telescopi spaziali sono ancora più costosi. Il James Webb Space Telescope che prenderà il posto dell’Hubble nel 2021, con uno uno specchio da 6,5 metri costerà oltre $ 10 miliardi.
Gli astronomi sono quindi alla ricerca di nuovi modi innovativi per catturare immagini del cielo che non rappresentino una spesa eccessiva per la Terra.
David Kipping, della Columbia University di New York, propone di utilizzare l’atmosfera della Terra per focalizzare la luce astronomica. La sua idea è di utilizzare l’intero pianeta come una sorta di lente gigante e posizionare un telescopio spaziale nel punto focale per scattare le immagini. Questo telescopio, il terrascope, avrebbe una potenza di raccolta della luce pari ad un telescopio terrestre di 150 metri a una frazione del costo.
Gli astronomi sanno da tempo che l’atmosfera piega la luce che la attraversa. “A causa di questo effetto, un sole al tramonto è più basso di quanto appaia di poco più di mezzo grado”, scrive Kipping. Il terrascope sfrutterebbe questo effetto su scala planetaria. “Un osservatore posto a una distanza pari o superiore a quella che separa la Terra dalla Luna potrebbe sfruttare la Terra come lente di rifrazione”, scrive.
Una lente del genere sarebbe complessa. Kipping ne ha studiato a lungo e proprietà per capire come potrebbero essere sfruttate al meglio. Le sfide sono molte. Tanto per cominciare, l’atmosfera piega o rifrange la luce delle stelle nel momento in cui questa la attraversa, ma la quantità di rifrazione dipende dalla densità dell’atmosfera, che varia con l’altitudine sopra la superficie. La luce che sfiora l’atmosfera superiore viene rifratta meno della luce che passa più in profondità nell’atmosfera.
Inoltre, vari fattori limitano la profondità a cui la luce può immergersi nell’atmosfera. La luce deve, per esempio, evitare la Terra stessa e venendo assorbita dalle nuvole, dovrà essere intercettata ad altezze sufficienti da evitarle. Un altro fattore importante è dato dal fatto che l’atmosfera, gli aerosol e tutto ciò che contiene, assorbono la luce a frequenze specifiche. Kipping ha dovuto quindi calcolare quanto potrebbe andare perduto in questo processo.
L’atmosfera è anche dotata di una propria debole lucentezza che potrebbe soffocare la luce di lontane fonti astrofisiche. Questo ” airglow”, il risultato di processi come la ricombinazione di molecole che sono dissociate dalla luce solare, significa che il cielo notturno non è mai completamente buio.
Kipping sostiene che la maggior parte di questa luce potrebbe essere bloccata da un coronografo, un piccolo disco posizionato sul terrascope per bloccare la luce proveniente dalla Terra e persino dalle zone più basse dell’atmosfera. Un’altra variabile da prendere in considerazione è il fatto che l’atmosfera si espande o si contrae quando è più calda o più fredda. Ciò cambierebbe la lunghezza focale del terrascope. Trovare l’orbita ottimale per il dispositivo diviene fondamentale.
Secondo i calcoli di Kipping, un telescopio spaziale in orbita a una distanza di 360.000 chilometri, un po ‘più vicino della luna, sarebbe ottimale. Un tale dispositivo intercetterebbe la luce a circa 14 chilometri dall’ingresso nell’atmosfera terrestre, ben al di sopra delle nuvole. Con il pianeta per lente, la luce focalizzata verrebbe amplificata di un fattore di 45.000 durante un’esposizione di 20 ore.
Pur non calcolando il costo di un simile apparecchio, Kipping è convinto che il potenziale di un terrascope sia significativo. Un telescopio da 100 metri sulla Terra costerebbe circa $35 miliardi, un importo che supera il budget combinato della NASA e della National Science Foundation.
Sarebbe possibile costruire, lanciare e far funzionare un telescopio di un metro a una distanza di 360.000 chilometri ad un costo inferiore? Probabilmente sì. Uno degli osservatori di maggior successo negli ultimi anni è stato il telescopio spaziale Kepler, in orbita attorno al sole anziché alla Terra, a oltre 150 milioni di chilometri da casa. La missione è durata nove anni, fino a quando è rimasta senza carburante, ed è costata solo $ 550 milioni. I numeri sembrano suggerire un ottimo rapporto qualità prezzo per il terrascope.
