SPECIALE RICADUTE TECNOLOGICHE

Stelle di laser per E-ELT

È stato studiato all'Osservatorio Astronomico INAF di Bologna il prototipo di LGS Wave Front Sensor, il cuore dell'innovativo sistema di ottiche adattive che equipaggerà il futuro telescopio europeo E-ELT. Ne parliamo con Italo Foppiani.

Di sicuro, di stelle, nebulose e galassie ne vedrà quante e come nessuno strumento prima di lui. Sì perché E-ELT (European Extremely Large Telescope) sarà un telescopio con uno specchio principale smisurato: ben 42 metri di diametro. Ma l’atmosfera terrestre, con le sue turbolenze, potrebbe compromettere le sue potenzialità. Ecco allora che alcune stelle artificiali, create apposta per lui da laser puntati verso il cielo, saranno un suo prezioso e insostituibile alleato. Questi puntini brillanti serviranno infatti da guida per il sofisticatissimo sistema di ottica adattiva che permetterà a E-ELT di sfruttare appieno la sua straordinaria capacità di raccolta dei segnali luminosi provenienti dalle profondità dell’universo. L’obiettivo del prototipo del LGS Wave Front Sensor, il sensore di fronte d’onda studiato e realizzato dall’INAF, è proprio quello di misurare in tempo reale le aberrazioni nelle immagini astronomiche introdotte dall’atmosfera  per poterle annullare o ridurre in modo decisivo mediante gli specchi deformabili.

LGS Wave Front Sensor ci riesce grazie a un “firmamento” artificiale di stelle di riferimento, fatte con il laser. Grazie all’analisi della loro luce che, da circa 90 km di altitudine, torna a Terra, vengono riconosciute le deformazioni alle onde luminose indotte dalla turbolenza degli strati d’aria presenti sopra il telescopio e vengono quindi impartiti in tempo reale i comandi per sagomare opportunamente gli specchi dello strumento e annullarne così gli effetti sulle riprese astronomiche. Questo sistema è stato studiato da gruppo di ricercatori dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna che ha guidato il consorzio europeo per lo studio di fase A, denominato “Maory”, del sistema di ottica adattiva multi-coniugato per l’E-ELT. Lo studio ha superato con successo la revisione finale da parte di ESO (European Southern Observatory) nel dicembre 2009.

Abbiamo rivolto a Italo Foppiani, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, System Engineer di  LGS Wave Front Sensor, alcune domande sullo strumento.

Sulla Terra la degradazione delle immagini astronomiche dovute alla turbolenza atmosferica è un fattore ineliminabile. Ma la tecnologia negli ultimi anni ci sta venendo in aiuto con l’ottica adattiva. Come funzionano questi dispositivi?

L’ottica adattiva corregge i disturbi provocati sulle immagini dai moti turbolenti dell’aria sopra il telescopio “semplicemente” introducendo sullo specchio dove si forma l’immagine una deformazione uguale e contraria, che restituisce così una ripresa analoga a quella che si avrebbe se lo strumento fosse in orbita, come il telescopio spaziale Hubble, che ovviamente non risente di questi problemi.

E in particolare, quali sono i punti di forza di LGS Wave Front Sensor?

Questo dispositivo di cui abbiamo un prototipo presso l’Osservatorio Astronomico di Bologna è il cuore del sistema di misura del fronte d’onda che analizzerà la luce di stelle artificiali prodotte da raggi laser emessi in direzione della porzione di cielo che andrà a osservare E-ELT. Queste informazioni serviranno a misurare  istante per istante la distorsioni indotte dalla turbolenza atmosferica e a elaborare in tempo reale le correzioni da impartire agli specchi del telescopio per annullarne gli effetti.

Vede possibili altre applicazioni dell’ottica adattiva al di fuori dell’astronomia?

Sicuramente questi dispositivi potrebbero essere impiegati con successo nel telerilevamento o nella trasmissione dati in atmosfera libera con fasci laser. Ma questa tecnica potrebbe essere applicata ai concentratori solari per avere da essi una resa energetica più elevata. Infine un’applicazione dell’ottica adattiva, ancora di là a venire ma assolutamente promettente, è quella della correzione dei difetti dell’occhio umano.

 

Il gruppo di ricerca presso l’Osservatorio Astronomico di Bologna che ha guidato lo studio di fase A denominato “Maory” del sistema di ottica adattiva multi-coniugato per l’E-ELT è composto da Emiliano Diolaiti (PI), Italo Foppiani (System Engineer), Matteo Lombini, Laura Schreiber, Giovanni Bregoli, Giuseppe Cosentino (Università di Bologna), Paolo Ciliegi, Michele Bellazzini. Al progetto hanno collaborato anche Chris Butler dell’INAF-IASF di Bologna e Andrea Baruffolo dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova.

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