Della condensa ghiacciata si è formata sugli specchi del telescopio Euclid e i tecnici stanno lavorando per risolvere il problema.
Alcuni sottilissimi strati di ghiaccio d'acqua – della larghezza di un filamento di DNA – stanno iniziando a influenzare la visione del telescopio Euclid. Si tratta di un problema comune per i veicoli spaziali che si trovano nel freddo gelido dello spazio, ma è un grosso problema per questa missione altamente sensibile che richiede notevole precisione per indagare la natura dell'Universo oscuro. Dopo mesi di ricerca, i team Euclid in tutta Europa stanno ora testando una procedura di nuova concezione per sbrinare l'ottica del telescopio su cui si sono formati questi strati. In caso di successo, le operazioni faranno parte del piano delle squadre di missione per mantenere il sistema ottico di Euclid quanto più libero possibile dai ghiacci per il resto della sua vita in orbita.
Una visione annebbiata
Negli ultimi mesi, mentre mettevano a punto e calibravano gli strumenti di Euclid dopo il lancio e si preparavano per l'inizio della prima ricognizione della missione, gli esperti di operazioni scientifiche hanno notato una piccola ma progressiva diminuzione della quantità di luce misurata dalle stelle osservate ripetutamente con lo strumento visibile (VIS).
Euclid sta sperimentando un problema comune che i veicoli spaziali devono affrontare una volta arrivati nello spazio: l'acqua assorbita dall'aria durante l'assemblaggio sulla Terra viene ora gradualmente rilasciata da alcuni componenti del veicolo spaziale, eliminata dal vuoto dello spazio. Nel freddo gelido del nuovo ambiente di Euclid, le molecole d'acqua rilasciate tendono ad attaccarsi alla prima superficie su cui atterrano e, quando atterrano sull'ottica altamente sensibile di questa missione, possono causare problemi.
Il confronto della luce stellare che entra attraverso lo strumento VIS con la luminosità registrata delle stesse stelle in tempi precedenti, viste sia da Euclid che dalla missione Gaia dell'ESA, è uno dei sistemi utilizzati per la verifica della calibrazione. Alcune stelle nell'Universo variano nella loro luminosità, ma la maggior parte è stabile per molti milioni di anni. Quando gli strumenti hanno rilevato un debole e graduale declino dei fotoni in arrivo, il team ha capito che non potevano essere loro, ma il telescopio.
Che l'acqua potesse gradualmente accumularsi e contaminare la visione di Euclid era un problema atteso poiché è molto difficile costruire e lanciare un veicolo spaziale dalla Terra senza che parte dell'acqua presente nell'atmosfera del nostro pianeta vi penetri. Per questo motivo, subito dopo il lancio si è svolta una "campagna di degassamento" in cui il telescopio è stato riscaldato da riscaldatori di bordo e anche parzialmente esposto al Sole, sublimando la maggior parte delle molecole d'acqua presenti al momento del lancio.
Sbrinamento
Una parte considerevole, tuttavia, è sopravvissuta, essendo stata assorbita nell'isolamento multistrato, e ora viene lentamente rilasciata nel vuoto dello spazio trasformandosi in ghiaccio a causa delle bassissime temperature. Dopo un'enorme quantità di ricerche – compresi studi di laboratorio su come minuscoli strati di ghiaccio sulle superfici degli specchi si diffondono e riflettono la luce – e mesi di calibrazioni nello spazio, il team ha stabilito che diversi strati di molecole d'acqua sono probabilmente congelati sugli specchi nell'ottica di Euclide.
Probabilmente si tratta di uno strato con spessore di poche decine di nanometri – equivalente alla larghezza di un filamento di DNA – ma è una notevole testimonianza della sensibilità della missione il fatto che rilevi quantità così piccole di ghiaccio. Così, mentre le osservazioni e la scienza di Euclid continuano, i team hanno elaborato un piano per capire dove si trova il ghiaccio nel sistema ottico e mitigarne l'impatto ora e in futuro, se continua ad accumularsi.
L'opzione più semplice sarebbe quella di utilizzare la procedura di decontaminazione sviluppata ben prima del lancio e riscaldare l'intero veicolo spaziale. Le squadre al controllo della missione avrebbero inviato i comandi per accendere ogni riscaldatore di bordo per diversi giorni, aumentando lentamente la temperatura da circa –140°C a, in alcune parti della navicella, un "mite" –3°C.
Ciò pulirebbe l'ottica ma riscalderebbe anche l'intera struttura meccanica del veicolo spaziale. Poiché la maggior parte dei materiali si riscalda, si espandono e non necessariamente ritornano esattamente allo stesso stato dopo una settimana di raffreddamento, il che significa una differenza potenzialmente sottile nell'allineamento ottico di Euclid. Questo non va bene per una missione così delicata in cui si possono notare effetti sull'ottica da un cambiamento di temperatura anche solo di una frazione di grado, che richiede almeno diverse settimane di ricalibrazione fine.
Per limitare gli sbalzi termici, il team ha quindi iniziato riscaldando individualmente le parti ottiche a basso rischio del veicolo spaziale, situate in aree in cui è improbabile che l'acqua rilasciata contamini altri strumenti o ottiche. Si procederà in seguito ai due specchi di Euclid che potranno essere riscaldati indipendentemente. Se la perdita di luce persisterà, il team continuerà a riscaldare altri gruppi di specchi di Euclid, controllando ogni volta quale percentuale di fotoni ritornano.
Situazione sotto osservazione
Piccole quantità di acqua continueranno a essere rilasciate all'interno di Euclid per tutta la durata della missione, quindi è necessaria una soluzione a lungo termine per sbrinare regolarmente le sue ottiche senza impiegare troppo tempo prezioso per la missione: Euclid ha sei anni per completare la sua indagine. Lo sghiacciamento dovrebbe ripristinare e preservare la capacità di Euclid di raccogliere la luce da queste antiche galassie, ma è la prima volta viene eseguita questa procedura.
Una volta isolata l'area interessata, la speranza è che in futuro si potrà semplicemente riscaldare questa parte isolata del telescopio spaziale secondo necessità. Nonostante quanto sia comune questo problema di contaminazione per i veicoli spaziali che operano in condizioni fredde, sorprendentemente sono poche le ricerche pubblicate su come si forma esattamente il ghiaccio sugli specchi ottici e il suo impatto sulle osservazioni. Euclid non solo potrebbe rivelare la natura della materia oscura, ma potrebbe anche far luce su un problema che affligge da tempo i nostri occhi vagabondi nello spazio, che scrutano la Terra e l'Universo.
I primi risultati ottenuti hanno comunque confermato il successo dell'operazione e la visione di Euclid risulta ora ripristinata. L'analisi iniziale dei dati di Euclid ha confermato la riuscita dell'approccio di sghiacciamento ideato dal team, i tecnici stanno procedendo ora a verifiche più approfondite e nei prossimi giorni seguiranno aggiornamenti.
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Fonte: ESA