SOFIA: telescopio a bordo di un Boeing 747

SOFIA departure

SOFIA, acronimo di Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, è un Boeing 747-SP (Special Performances) modificato per il trasporto di un telescopio dal diametro effettivo di 2.5 metri.

Un ambizioso progetto

Il progetto, la cui prima missione ha avuto luogo nel 2010, è frutto della collaborazione tra NASA e la società aerospaziale tedesca (DLR).
Il velivolo è un Boeing 747-100 modificato strutturalmente per ridurre al minimo il peso: sono state eliminate alcune sezioni della fusoliera e fortemente modificate altre al fine di aumentare il range operativo, la quota di crociera e la velocità del velivolo.
La stima finale dei costi si aggira intorno ai 350 milioni di dollari.

Il profilo di missione tipico è quello descritto di seguito: l’equipaggio porta il velivolo alla quota di crociera, di circa 43000 piedi, quindi procede con l’apertura del grande portellone sul lato sinistro della fusoliera.

SOFIA
SOFIA
Credits: NASA.gov

Uno degli elementi più importanti nel progetto di questo velivolo è stata la modularità: per minimizzare i costi ed ottimizzare le rilevazioni, gli strumenti a bordo vengono testati e calibrati alla fine e all’inizio di ogni volo, rendendo inoltre semplice l’eventuale sostituzione o manutenzione di un componente.
Le difficoltà nell’operare un telescopio a bordo di un velivolo non sono poche. In primo luogo è necessario studiare l’interferenza e le vibrazioni causate dal flusso sul portellone. Inoltre è necessario raffreddare la zona di stiva dove è situato il telescopio alla temperatura esterna di crociera, per evitare deformazioni strutturali.
Infine grandi quantità di azoto sono inserite nel vano telescopio per evitare che la condensa rovini la lente ottica.

SOFIA per lo studio della banda infrarossa

La quota a cui opera il telescopio permette di ricevere fino al 90% della radiazione infrarossa (assorbita invece dagli strati più bassi dell’atmosfera). Ciò consente al team di scienziati a bordo di eseguire osservazioni di qualità ben superiore a quelle effettuate dai telescopi di terra.
I voli operativi di SOFIA, svolti durante la notte e dalla durata superiore a 10 ore, permettono di effettuare rilevazioni su: nascita e morte di stelle, formazioni di sistemi solari, nebulose e galassie, corpi celesti del nostro sistema solare e i buchi neri super massivi situati nei centri delle galassie.

I diversi corpi presenti nello spazio emettono la maggiore parte della propria energia in infrarosso. Lo studio dei segnali in queste lunghezze d’onda permette di conoscere eventi non visibili normalmente; questo poiché la radiazione infrarossa riesce a penetrare anche gli strati più densi dello spazio, come quelli in presenza di polveri o gas.
Le rilevazioni effettuate nel medio e lontano infrarosso sono analizzate da spettrometri per rivelare le impronte lasciate dagli elementi chimici. Da essi è quindi possibile stabilire che tipo di evento si sta osservando e studiarne il comportamento.

Ultimi traguardi

Tra i vari successi di questo progetto due sono sicuramente i più rilevanti: SOFIA ha permesso di eseguire la prima rilevazione di ossigeno atomico nell’atmosfera marziana e ha studiato la sottile atmosfera di Plutone sfruttando il passaggio di una stella lontana per ottenere una zona d’ombra.
Uno degli ultimi rilevamenti ha invece scoperto uno strano tipo di buco nero. Quest’ultimo,  osservato da SOFIA, ha la particolarità di espellere energia e materia dal getto centrale direttamente all’interno della propria galassia e non nello spazio circostante.
Ciò mette fortemente in dubbio la credenza che la maggior parte di carbonio ionizzato derivi dalla nascita di nuove stelle.

Rendering Black Hole
Rendering Black Hole
Credits: NASA.gov