I primi sei segmenti dello specchio primario del James Webb Space Telescope. Crediti: NASA/MSFC/David Higginbotham
La politica industriale degli Stati Uniti ha sempre cercato di sfruttare i finanziamenti per la ricerca come trampolino per lo sviluppo di nuove tecnologie, utili alla vita di tutti i giorni. Sono molti gli esempi di traguardi raggiunti che testimoniano l’efficacia di questo sistema. Tra questi, notevole senza alcun dubbio, lo sviluppo del Apollo Guidance Computer (AGC), il primo computer portatile digitale, multitasking e interattivo, a utilizzare i circuiti integrati. Quel utilizzo di nuove componenti ha aperto la strada al mondo moderno, dall’internet fino alle viscere degli smartphone odierni.
Anche la realizzazione del James Webb ha portato un proprio contributo alla vita quotidiana. Infatti, la tecnologia usata per la costruzione degli specchi del telescopio è stata sfruttata nello sviluppo dei display ad alta risoluzione di smartphone, computer, tablet e smartwatch.
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Il contratto per la realizzazione degli specchi del James Webb fu vinto dalla Tinsley Integrate Optical System. Questa società era già “famosa” per aver fornito delle lenti correttive ad Hubble, utilizzate nel 1993 per risolvere alcuni problemi tecnici che provocavano immagini sfocate nelle riprese del telescopio. Il vicepresidente della Tinsley, Brandon Turk, afferma che il periodo di completamento degli specchi è coinciso in maniera fortuita con la necessità dell’azienda Coherent d’individuare una nuova tecnologia per la realizzazione dei display OLED.
Lo specchio primario del Webb è composto da 18 sezioni esagonali di 1.32 metri di diametro. Ognuna di queste sezioni in berillio è placcata d’oro, per migliorare la riflessione della luce infrarossa. Nel 2012, gli ingegneri di Tinsley stavano completando l’ultima sezione dello specchio primario. Nello stesso periodo, i colleghi della società Coherent erano alla ricerca di un modo per ottenere lenti più grandi e precise per i macchinari che trasformano le lastre di silicio in una delle componenti più importanti dei display ad alta risoluzione.
La Coherent è una società che fabbrica e gestisce equipaggiamenti laser e ottici. Ha una forte posizione nel mercato nella realizzazione di sistemi linebeam, una tecnologia ottica che permette di produrre in massa delle componenti a partire da pannelli di substrato di grandi dimensioni. Gli ingegneri stavano già realizzando delle lenti per i propri sistemi linebeam, ma solo grazie alle innovazioni della Tinsley, è stato possibile raddoppiare le dimensioni dell’ottica, mantenendo la necessaria perfezione. Le nuove lenti utilizzate dalla società raggiungo i 1.85 metri di ampiezza, due volte le precedenti.
Il problema riscontrato nella realizzazione di queste grandi lenti è quello di mantenerle quasi-perfette. Infatti, maggiore è la loro dimensione, maggiore è la possibilità d’incontrare imperfezioni. Proprio grazie ai progressi fatti durante lo sviluppo del telescopio James Webb, la loro creazione è stata possibile. Una delle assolute necessità per le sezioni che formano lo specchio primario del Webb è infatti relativa alla loro perfezione. Devono essere impeccabili affinché possano rilevare anche il più debole segnale del corpo celeste più distante osservabile.
La Tinsley ha sviluppato una tecnica in grado di produrre superfici molto grandi, in cui una imperfezione è spessa solo pochi atomi. Rispetto alla dimensione dei segmenti dello specchio primario, un atomo è decine di miliardi di volte più piccolo! La produzione di display da parte della Coherent sfrutta questa nuova tecnologia, migliorandone l’efficienza, e riducendone i costi.
La lunga fase di progettazione e costruzione, oltre che gli anni necessari per i test di questo ambizioso telescopio spaziale, ha dato luce a nuove tecnologie in diversi campi della scienza. In ambito astronomico, ad esempio, le future osservazioni dallo spazio e da Terra sfrutteranno le innovazioni ottenute dal Webb nello sviluppo dei sensori a infrarossi, che caratterizzano i suoi strumenti a bordo. Lo stesso Hubble ha potuto usufruire di questa tecnologia, oltre che a quella nota come ASICs (Application-Specific Integrated Units – unità integrate specifiche per l’applicazione) che ha permesso la riparazione della Advanced Camera for Surveys. Si tratta di circuiti integrati che consentono di condensare l’elettronica di un intero circuito in un piccolo pacchetto.
I traguardi raggiunti dal James Webb vanno anche oltre l’astronomia. L’accuratezza con cui è stato necessario progettare gli specchi del telescopio ha migliorato moltissimo la tecnologia dei fronti d’onda. Questa, trasferita nella medicina, aiuta il perfezionamento delle diagnosi di malattie oculari e della stessa chirurgia. Questi sono solo alcuni esempi delle ricadute tecnologiche e scientifiche che il James Webb ha portato nel mondo. Tutti traguardi raggiunti ancor prima di lasciare la Terra. Non rimane altro che restare sintonizzati per scoprire quali grandi risultati ci regalerà dallo spazio.
Maggiori informazioni sulle prestazioni future del James Webb Space Telescope e sulla missione scientifica del telescopio si possono trovare nella guida completa al JWST di Astrospace.it
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