Come fotografare un’altra Terra

Per studiare da vicino un esopianeta distante da noi 100 anni luce, gli astronomi avranno bisogno di un telescopio largo 90 chilometri, che permetterà loro di osservarne le caratteristiche superficiali.

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Un giorno saremo in grado di scattare una foto abbastanza nitida di un pianeta simile al nostro che orbita attorno a una stella riuscendo a immortalare continenti, oceani e nuvole?
Oggi non abbiamo gli strumenti adatti per ottenere un’immagine del genere, per gli astronomi, gli esopianeti che orbitano attorno ad altre stelle sono come lucciole accanto a potenti riflettori. Nelle poche immagini catturate, gli esopianeti sono semplici puntini. Anche quando la prossima generazione di telescopi spaziali diverrà operativa, questo non cambierà, gli astronomi avranno bisogno di un telescopio largo 90 chilometri per osservare le caratteristiche superficiali di un esopianeta a 100 anni luce di distanza.
Queste difficoltà tecniche sembrano insormontabili, tuttavia dobbiamo fare i conti con la fantasia dei ricercatori che hanno un progetto per superare le difficoltà. Il loro progetto prevede l’utilizzo di un’astronave a vela solare, o meglio, un’intera flotta capace di volare il più velocemente e più lontano possibile dalla Terra rispetto a qualsiasi sonda spaziale mai inviata prima, girarsi e usare la gravità del nostro Sole come una lente d’ingrandimento gigantesca. Se quanto immaginato dai ricercatori funzionasse, cattureremo l’immagine cosi nitida di un esopianeta da poter distinguere caratteristiche con un’ampiezza di 10 chilometri.
L’ambizioso progetto è chiamato Solar Gravity Lens, o SGL, e sembra uscito direttamente da un romanzo di fantascienza. Sono coinvolti la NASA e diverse università, compagnie aerospaziali e altre organizzazioni, oltre al co-fondatore della Planetary Society, Lou Friedman, guru della vela solare.
Sono sempre entusiasta di provare a far accadere cose che non possono accadere in nessun altro modo“, ha detto Friedman, consulente del progetto SGL. “L’intero motivo per cui abbiamo iniziato con la navigazione solare presso The Planetary Society è perché ci ha permesso di muovere i primi passi verso l’esplorazione interstellare. Il nostro LightSail ha funzionato davvero bene e il suo successo dà fiducia e credibilità all’idea di navigare attraverso il sistema solare“.
Il piano ha molti ostacoli, ma i vantaggi sarebbero incredibili, ha affermato Slava Turyshev, fisico del Jet Propulsion Laboratory della NASA che sta guidando il progetto Solar Gravity Lens.
Nel nostro quartiere stellare, che consideriamo tale entro un raggio di 100 anni luce, abbiamo identificato diversi esopianeti che potrebbero trovarsi nella zona abitabile della loro stella“, ha detto Turyshev, riferendosi alla regione attorno a una stella in cui potrebbe esistere acqua liquida. “E così ora abbiamo la domanda, cosa faremmo se trovassimo qualcosa che indica la presenza della vita su un esopianeta? Potremmo viaggiare fin là o almeno vederlo?“.
Albert Einstein predisse oltre 100 anni fa che la gravità fosse in grado di piegare la luce, dando vita a un fenomeno noto come lente gravitazionale. Dal punto di vista di un osservatore, la luce proveniente da un oggetto distante che passa vicino a un oggetto massiccio in primo piano viene distorta e ingrandita, a condizione che l’osservatore si trovi nel punto focale. Il telescopio spaziale Hubble e altri telescopi hanno osservato questo fenomeno: archi e anelli esili di galassie distanti, distorti e ingigantiti dalla gravità delle galassie più vicine.
Secondo i ricercatori del progetto SGL, si potrebbe ottenere un effetto simile anche con gli esopianeti, a una condizione: si deve posizionare l’osservatorio nel punto focale. Per un esopianeta distante 100 anni luce, il punto focale si trova a 97 miliardi di chilometri di distanza, 16 volte più lontano dal Sole di Plutone. Il Voyager 1, che si è avventurato più lontano nello spazio rispetto a qualsiasi altro oggetto creato dall’uomo, ha percorso “solo” 20 miliardi di chilometri, impiegando 40 anni.
La soluzione per arrivarci più velocemente? La vela solare.
Le vele solari ricevono una spinta dalla pressione della radiazione del Sole e la usano per acquistare velocità. Usando questa tecnologia, un veicolo spaziale SGL volerebbe vicino al Sole, aumenterebbe la velocità e si lancerebbe verso i confini esterni del nostro sistema solare in soli 25 anni. Invece delle pesanti sonde utilizzate finora, i ricercatori pensano a piccole sonde come i CubeSats, simili al LightSail 2, che potrebbero autoassemblarsi per creare un unico sistema ottico di dimensioni maggiori. Se i veicoli spaziali fossero abbastanza economici, le missioni potrebbero essere inviate ai punti focali per più esopianeti.
Nella regione focale, la luce proveniente dall’esopianeta avrebbe la forma di un cerchio noto come “anello di Einstein“. L’anello conterrebbe 2 parti, la prima parte verrebbe da una singola porzione di 10 per 10 chilometri dell’esopianeta e produrrebbe solo un singolo pixel nell’immagine finale. La seconda parte conterrebbe luce dal resto dell’esopianeta. Man mano che la navicella spaziale accelera attraverso la regione focale, dovrebbe spostarsi usando propulsori ionici in miniatura (la luce del sole sarebbe troppo debole per essere utilizzata a questa distanza) per mettere l’esopianeta a fuoco. Con l’ottica giusta, scattare 1 milione di foto degli anelli da diverse posizioni potrebbe produrre un’immagine simile a quella presa dalla Luna dagli astronauti dell’Apollo 8 nel 1968 e catturare elementi superficiali di soli 10 chilometri di diametro.
È fattibile?
Il progetto SGL contiene ostacoli ardui da superare. La questione della precisione nella navigazione, la comunicazione su lunghe distanze e la necessità di installare un parasole per impedire alla luce del Sole di accecare il telescopio. Probabilmente servirebbe installare anche un cronografo per bloccare la luce della stella madre dell’esopianeta in esame. La NASA tuttavia crede nel concetto abbastanza da avergli assegnato una sovvenzione di 2 milioni di dollari dal suo programma NIAC (NASA Innovative Advanced Concepts). La NIAC, esiste dal 1998 e fornisce denaro per aiutare le idee innovative a uscire dalla fase progettuale. SGL è solo il terzo studio nella storia del programma che raggiunge la terza fase del progetto.
Il successo potrebbe arrivare grazie all’approccio unico per un progetto NIAC. La cooperazione potrebbe rivelarsi vincente e comprende numerosi ricercatori del JPL e diverse università, tra cui l’UCLA, l’Università dell’Arizona e la Wesleyan University. Società spaziali come Aerospace Corporation e NXTRAC Inc., entrambe specializzate nella progettazione di missioni e analisi tecniche. Questo sforzo multi-organizzativo riunisce le ultime innovazioni tecnologiche, come le tecnologie rivoluzionarie nelle vele solari, l’intelligenza artificiale, i nanosatelliti e il volo in formazione.
Una missione come SGL potrebbe portare a una trasformazione nel modo in cui esploriamo lo spazio“, ha affermato Thomas Heinsheimer, il co-responsabile tecnico della missione SGLF della società aerospaziale partner, “passando dalla grande astronave spaziale che ci ha servito bene nel passato, verso sciami di piccole sonde che operano insieme per fare nuove scoperte lontano dalla Terra”.
Fonte: Phys.org