Dopo 16 anni di servizio esemplare, la NASA ha disattivato ufficialmente lo Spitzer Space Telescope. Operando per oltre un decennio, il telescopio spaziale ad infrarossi a infrarossi ha lavorato con il telescopio spaziale Hubble per rivelare dettagli precedentemente nascosti di noti oggetti cosmici e ha contribuito ad espandere la nostra conoscenza dell’universo. Negli anni successivi, nonostante non sia mai stato progettato per questo compito, divenne uno strumento prezioso per lo studio dei pianeti al di fuori del nostro sistema solare.
Sebbene non ci siano stati guasti catastrofici a bordo del telescopio orbitale, attualmente a più di 260 milioni di chilometri di distanza dalla Terra, gli anni hanno certamente messo a dura prova lo Spitzer.
Piuttosto che continuare ad usarlo fino all’usura totale, i controllori di terra hanno deciso di disattivarlo mentre hanno ancora la possibilità di comandare il veicolo. Alla sua distanza dalla Terra non c’è pericolo che diventi “spazzatura spaziale“, ma un veicolo spaziale guasto, che trasmette casualmente nello spazio, potrebbe diventare un fastidio per le future osservazioni.
Un campo di applicazione per lo Shuttle
Mentre la capacità della NASA di lanciare grandi carichi utili nello spazio migliorava, gli astronomi iniziarono a considerare la possibilità di un osservatorio a infrarossi in orbita. Un telescopio IR nello spazio, superera ampiamente le prestazioni di un telescopio di dimensioni simili sulla Terra, a causa del fatto che la maggior parte della radiazione infrarossa, proveniente dallo spazio, viene assorbita dal vapore acqueo e dall’anidride carbonica nell’atmosfera.
Nel 1976, Hughes Aircraft Corporation pubblicò il suo studio preliminare di progetto per lo Shuttle Infrared Telescope Facility (SIRTF), un telescopio IR raffreddato criogenicamente che sarebbe stato montato all’interno del vano di carico dello Space Shuttle. Grazie alla rapida riusabilità dello Shuttle, il SIRFT sarebbe potuto essere regolarmente aggiornato e ridisegnato per sfruttare i miglioramenti della tecnologia di imaging IR.
Sfortunatamente, la realtà del programma Space Shuttle si è rivelata molto diversa da quella inizialmente prevista. Invece di lanci regolari ed a buon mercato come un aereo di linea commerciale, lo Shuttle finì per essere molto costoso. A peggiorare le cose, gli esperimenti condotti durante la missione STS-51-F, hanno mostrato che le osservazioni IR fatte dallo Shuttle erano rovinate dall’aura di polvere e calore che circondava l’orbiter alato.
Sconfiggere il calore
Durante gli anni ’90, lo SIRTF ha subito diverse revisioni e ha preso il nome di Space Infrared Telescope Facility per differenziarsi dal precedente progetto incentrato sullo Shuttle. Il nuovo telescopio, doveva essere abbastanza piccolo e leggero da poter essere trasportato su un razzo Delta II.
Per garantire prestazioni ottimali, i sensori IR avrebbero dovuto essere raffreddati fino allo zero quasi assoluto. Ciò significa un refrigerante criogenico e un isolamento, tutta massa in più. Il modo più semplice per ridurre la massa di lancio, sarebbe stato quello di caricare meno refrigerante a bordo, ma ciò avrebbe ridotto la vita utile del telescopio.
Per risolvere il problema, si è pensato di apportare un cambiamento radicale al progetto originale. Invece di operare in un’orbita terrestre bassa come il telescopio spaziale Hubble, il SIRTF sarebbe stato lanciato nello spazio profondo. A quella distanza, il sistema di raffreddamento non avrebbe più dovuto fare i conti con il calore che si irradia dalla Terra. Naturalmente la navicella avrebbe potuto essere riscaldata dal Sole, ma ciò è stato risolto mettendo uno scudo solare passivo.
Con queste modifiche ai parametri di missione, si stimò che il SIRTF avrebbe potuto mantenere i suoi strumenti raffreddati a circa 5 Kelvin (-268° C) per un massimo di 5 anni.
La missione evolutiva di spitzer
Il SIRTF fu lanciato a bordo di un razzo Delta II il 25 agosto 2003. Come era consuetudine, la NASA non cambiò ufficialmente il nome del veicolo spaziale in Spitzer Space Telescope fino a quando non fu pronto per iniziare le osservazioni. Prese il nome dal Dr. Lyman Spitzer.
Da dicembre 2003 a maggio 2009, Spitzer ha osservato l’energia proveniente da galassie distanti, giovani stelle in formazione ed esopianeti a lunghezze d’onda comprese tra 3,6 μm e 160 μm. Successivamente, l’elio liquido si è esaurito e la temperatura della strumentazione è salita a circa 30 K (-243° C). Ciò limitava le osservazioni del telescopio a una lunghezza d’onda minima di 4,5 micron e segnava l’inizio di ciò che i controllori di missione chiamavano “Missione Spitzer Warm“.
Le scoperte fatte durante la “fase calda” furono impressionanti. I dati di Spitzer hanno aiutato a identificare una galassia che si trova a 32 miliardi di anni luce dalla Terra e tecniche come la fotometria di transito e il microlensing gravitazionale, le hanno permesso di eseguire ricerche sugli esopianeti che non erano mai state considerate nella sua missione originale.
Le osservazioni scientifiche sono continuate fino ai giorni nostri, sebbene negli ultimi anni il declino della batteria e la sempre crescente distanza tra Spitzer e la Terra, abbiano reso più difficile il download dei dati.
Il futuro dell’astronomia a infrarossi
Lo Spitzer Space Telescope è già sopravvissuto al simile William Herschel Telescope dell’Agenzia spaziale europea, e il WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) della NASA non è abbastanza sensibile da eseguire lo stesso tipo di osservazioni. Naturalmente ci sono molti dati da esaminare per il momento, ma quanto tempo dovranno aspettare gli astronomi prima che possano essere fatte nuove osservazioni IR?
Il successore diretto di Spitzer, noto come SAFIR (Single Aperture Far InfraRed), è, per il momento, solo un progetto senza tempi fissi per la sua costruzione o il suo lancio. L’Agenzia spaziale europea vorrebbe lanciare Euclid nel 2022, un nuovo telescopio spaziale che sarà in grado di guardare fino alle lunghezze d’onda dell’infrarosso di Spitzer.
Sicuramente la prospettiva più emozionante è il James Webb Space Telescope (JWST). Previsto per essere lanciato il prossimo anno, il JWST non sarà in grado di vedere tutte le stesse lunghezze d’onda IR che lo Spitzer ha esplorato durante la sua “fase fredda”, ma lo specchio incredibilmente grande di 6,5 metri di diametro del telescopio, gli permetterà di osservare oggetti più deboli e più lontani.
