giovedì, 9 Luglio, 2020

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SOFIA: Telescopio a bordo di un Boeing 747

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.

Il progetto, la cui prima missione ha avuto luogo nel 2010, è frutto della collaborazione tra NASA e la società aerospaziale tedesca (DLR).

Profilo di missione

Tipicamente il velivolo sorvola diverse zone del globo, a seconda dell’obiettivo da studiare con il telescopio.
L’equipaggio porta il velivolo alla quota di crociera, di circa 43000 piedi, quindi apre il grande portellone sul lato sinistro della fusoliera ed espone il costoso strumento al cielo.
La quota a cui si trova il telescopio permette di ricevere fino al 90% della radiazione infrarossa (normalmente assorbita 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.

SOFIA
SOFIA
Credits: NASA.gov

La maggior parte degli oggetti nello spazio emette la maggiore parte della propria energia in infrarosso. Lo studio dei segnali in queste lunghezze d’onda permette inoltre di avere informazioni su 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.

SOFIA: un costoso ed ambizioso progetto

Il velivolo utilizzato è un Boeing 747-100 SP modificato strutturalmente per ridurre al minimo il peso e aumentarne il range operativo, la quota di crociera e la velocità.
Il costo stimato dell’intero progetto è di circa 350 milioni di dollari.
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 nel nostro sistema solare e i buchi neri super massivi situati nei centri delle galassie.
L’osservazione nel medio e lontano infrarosso viene analizzata da spettrometri per rivelare le impronte lasciate dagli elementi chimici nella radiazione. Da essi è quindi possibile stabilire che tipo di evento si sta osservando e studiarne il comportamento.

Rendering Black Hole
Rendering Black Hole di una strana galassia trovata da 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 viene riempito il vano di azoto per evitare che la condensa rovini la lente ottica.

Tra i vari successi di questo progetto due sono sicuramente i più rilevanti: ha fornito 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.

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