Galilèo, Telescòpio Nazionale-
Indice
Descrizione generale
(TNG) strumento astronomico NTT (New Technology Telescope) di progettazione italiana entrato in funzione nel luglio 1996 a Roque de los Muchachos (a 2370 m nell'Isola de La Palma, Canarie). La realizzazione dell'opera ha posto termine all'annosa questione riguardante il progetto di un telescopio italiano cui far afferire programmi osservativi di avanguardia promossi dalla comunità scientifica nazionale ed estera. Negli anni Settanta era stata designata come sede del telescopio nazionale la località di Toppo di Castelgrande, in Basilicata, ma l'inidoneità astronomica del sito a soddisfare esigenze osservative prevedibilmente sempre più restrittive (per esempio, la qualità di un seeing che consentisse la migliore fruizione delle prestazioni da attendersi da parte di uno strumento d'avanguardia) venne ben presto riconosciuta. Infine, nel 1989, il Consiglio italiano per le Ricerche Astronomiche decise di affidare all'Osservatorio di Padova il compito della costruzione di uno strumento concepito secondo le moderne tecnologie NTT, dedicato specificatamente alla fotometria di sorgenti celesti a elevata definizione (bulbi galattici, ammassi globulari, quasar, centri protostellari, nonché nuclei di comete, superfici planetarie, asteroidi, satelliti) da potersi effettuare entro una banda spettrale estendibile dal blu fino all'infrarosso vicino. Grazie all'intervento congiunto degli Osservatori di Catania, Milano, Padova, Arcetri e Trieste, è così nato il grosso strumento moderno per l'astronomia italiana che, per concorde desiderio, è stato dedicato alla memoria di Galileo Galilei.
Sistema ottico
Il sistema ottico del TNG è conforme a quello elaborato da Ritchey e Chrétien, nel quale, alla superficie a curvatura iperbolica dello specchio principale (358 cm di diametro; 7,7 m di focale) è affacciato uno specchio secondario di 87,5 cm, a curvatura ellittica, che ne allunga la focale a 38,5 m. Un terzo specchio (piano) a duplice posizionamento, consente di indirizzare il fascio luminoso attraverso i due semiassi orizzontali di elevazione, realizzando altrettanti fuochi Nasmyth. Poiché lo strumento, in conformità ai moderni telescopi di nuova tecnologia, affida la propria manovrabilità a un sistema di guida e di controllo completamente computerizzato, esso fa a meno della classica montatura meccanica equatoriale, costosa e ingombrante, adottando invece un sistema di puntamento basato sulle sole rotazioni in elevazione e in azimut. L'inconveniente costituito dalla rotazione del campo ottico – che in un assetto del genere, nel corso delle osservazioni, si crea in conseguenza della rotazione terrestre – nel TNG viene eliminato mediante l'inserimento di due dispositivi Rotator/Adapter, unità ottico-meccaniche correttive. Lo specchio primario è stato ottenuto per fusione di una massa ceramica di Zerodur (sostanza adottata da tempo nelle ottiche astronomiche in virtù del suo basso coefficiente di deformazione meccanica e termica) e lavorata otticamente presso le officine Schott di Magonza (Germania). Lo spessore dello specchio – a norma dei criteri NTT – non supera i 22 cm (contro i 60 di uno specchio classico di pari diametro) e gli conferisce innegabili pregi di leggerezza e di economia. Nondimeno, le inevitabili deformazioni cui il sottile disco vetroso va soggetto in corrispondenza dei diversi assetti operativi, vengono corrette mediante sforzi compensativi esercitati da 78 attuatori interattivi sui quali poggia il dorso dell'obiettivo e che vengono attivati grazie a un costante controllo laser sulla geometria della superficie speculare. Un ulteriore sistema di correzione interviene per esaminare e correggere, istante per istante, la forma dell'onda luminosa che, dalla sorgente celeste in esame, penetra nel telescopio trascinando con sé le alterazioni introdotte sul suo fronte da parte delle fluttuazioni dell'indice di rifrazione delle masse atmosferiche sovrastanti. Il controllo e il ripristino del fronte luminoso viene gestito da un opportuno sistema ottico adattivo consistente in uno specchio deformabile e in un rivelatore (sensore di Hartmann) connessi fra loro mediante un microprocessore ad alta velocità. Gli interventi correttivi permettono allo strumento di utilizzare al meglio fin oltre il 75% del tempo di lavoro. Essi – come misurati al banco di prova – migliorano di almeno tre volte la qualità delle immagini prodotte dal TNG e ne avvicinano il rendimento effettivo ai limiti teorici dello specchio, nonché a quello del telescopio spaziale Hubble il cui obiettivo misura, però, solo 240 cm d'apertura. Lo specchio del TNG è alloggiato all'interno di una cella sostenuta da un traliccio a barre termicamente compensate, coronato da una cornice circolare superiore che accoglie lo specchio secondario. Il complesso meccanico – realizzato dalle Officine Ansaldo di Milano – poggia su di una base rotante a sistema idrostatico che pesa oltre 40 t e che consente l'orientamento simultaneo dello strumento e della cupola di alloggiamento.
Dispositivi e impianti accessori
Le specifiche tecniche per la realizzazione di un telescopio NTT si estendono fino a un'accurata progettazione dell'edificio e del sistema di condizionamento dell'aria per evitare l'insorgenza di turbolenze locali che tendono a deteriorare la qualità delle immagini: l'edificio del TNG è provvisto di cinque dispositivi ribaltabili e di uno schermo contenente rivelatori allo stato solido CCD raffreddati ad azoto liquido, le cui matrici di chips hanno facoltà di assumere una duplice configurazione capace di coprire campi quadrati di cielo, rispettivamente di 2,6 o 5,2 primi angolari di lato. Nella dotazione strumentale sono comprese una camera spettrografica a bassa risoluzione LRS (Low Resolution Spectrograph, nel fuoco B), che può essere usata sia per spettrografia che per imaging, una camera SARG (Spettrografo ad Alta Risoluzione Galileo, fuoco B), nonché NICS (Near Infrared Camera Spectrograph, fuoco B) e ARNICA (ARcetri Near Infrared Camera, fuoco A) destinate alla formazione di immagini e di spettri in esclusiva banda infrarossa. Una caratteristica costruttiva molto importante del TNG è il fatto che i vari dispositivi sono montati in maniera fissa nei due fuochi Nasmyth, il che rende molto rapido il passaggio da uno strumento a un altro. Questi strumenti accessori sono stati realizzati nella gran parte in laboratori appartenenti agli osservatori nazionali. La loro gestione – insieme a quella del telescopio vero e proprio –, il controllo dei molteplici sistemi di sicurezza e il coordinamento operativo fra i diversi strumenti sono affidati all'intervento di una rete complessa di microprocessori in grado di garantire elevati flussi di informazioni da e verso gli operatori. Le comunicazioni per il colloquio diretto con i singoli apparati vengono assicurate da centri di calcolo locali (workstations) i quali consentono anche la gestione preliminare dei dati osservativi.