Sotto una nuova luce:l'intero cielo visto attraverso gli occhi a raggi X del satellite ROSAT. Credito:MPI per la fisica extraterrestre
Nelle prime ore del 23 ottobre, 2011, ROSAT è stato inghiottito dalle onde dell'Oceano Indiano. Questa è stata la fine di una storia di successo che non ha eguali nella ricerca sull'esplorazione spaziale tedesca. Il satellite, sviluppato e costruito da un team guidato da Joachim Trümper del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching, non solo trovato più di 150, 000 nuove sorgenti di raggi X cosmici, ha anche rivoluzionato l'astronomia.
Il mucchio di detriti proveniva da sud-ovest, ha sorvolato il Golfo del Bengala e alla fine si è schiantato in mare a 450 km/h. Non c'erano testimoni. Il più famoso satellite di ricerca tedesco non meritava un finale più appropriato? Almeno il settimanale tedesco Der Spiegel ha avuto pietà e ha cercato di salvare ciò che poteva essere salvato. In un articolo intitolato "Direttamente nel suo percorso" pubblicato il 30 gennaio, 2012, ha riferito che ROSAT è caduto sulla Terra "mancando a malapena la capitale cinese Pechino". Il satellite "probabilmente avrebbe dilaniato la città da profondi crateri". La rivista ritiene che la catastrofe potrebbe aver persino danneggiato le relazioni tedesco-cinesi. Joachim Trümper sorride ampiamente di fronte a questo:"La probabilità che una singola persona venga ferita era di circa una su dieci miliardi".
Quando parli con Trümper di ROSAT, puoi certamente percepire un accenno di malinconia. "Era il nostro bambino, " afferma il professore emerito del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. Il 78enne ha dedicato più della metà della sua vita di ricerca al satellite a raggi X. Joachim Trümper ricorda la data di lancio il 1 giugno, 1990 come fosse ieri, ed era, Certo, presente al Cape Canaveral Space Center negli Stati Uniti. Pochi giorni prima del decollo, ha viaggiato ancora una volta nell'ascensore fino alla cima del sistema di lancio Delta II. "Ho dato un'ultima occhiata a ROSAT attraverso una finestra lì, "dice l'astronomo.
Mentre Trümper era con alcuni membri del suo team negli Stati Uniti, coloro che erano rimasti a casa hanno assistito al lancio presso il centro di ricerca di Oberpfaffenhofen. Il centro di controllo del Centro aerospaziale tedesco (noto con l'acronimo tedesco DLR, Deutsches Zentrum für Luftund Raumfahrt) è l'equivalente bavarese della Houston americana, ed è stato coinvolto in progetti con equipaggio come le due missioni dello space shuttle D1 e D2 negli anni '80 e '90. Gli esperti dovevano ora "volare" il ROSAT da due tonnellate e mezzo, del valore di diverse centinaia di milioni di marchi tedeschi all'epoca, monitorare la sua funzionalità, e inviare costantemente comandi e ricevere dati tramite l'antenna DLR a Lichtenau, vicino a Weilheim, Germania.
Venerdì, 1 giugno 1990. In serata, più di 500 ospiti si sono riuniti presso il Centro operativo spaziale tedesco a Oberpfaffenhofen. La trasmissione in diretta da Cape Canaveral è stata trasmessa su un grande schermo. Cinque minuti prima del decollo programmato, un aereo civile è apparso improvvisamente sopra il campus; il conto alla rovescia doveva essere interrotto. "Questo era lo scherzo standard giocato dal team di lancio, per aumentare la tensione, " ricorda Trümper. Dieci minuti dopo, tutto era tornato a posto. A Oberpfaffenhofen, le hostess hanno servito champagne, e gli ospiti contavano gli ultimi secondi. Mentre il razzo è decollato in un perfetto cielo blu 8, 000 chilometri di distanza, tutti gridavano "Vai, andare, vai!" e la banda di ottoni di Gilching suonò musica da marcia.
Tra il folklore dell'Alta Baviera e lo schianto nell'Oceano Indiano non c'è solo un arco di 21 anni e 5 mesi, ma anche una resa eccezionalmente fruttuosa di scoperte scientifiche. L'astronomia a raggi X è una disciplina molto giovane, poiché l'atmosfera terrestre consente solo una frazione della radiazione proveniente dallo spazio esterno, compresa la luce visibile e le radiazioni radio. Però, per illuminare l'universo con gli occhi a raggi X, dobbiamo lasciarci alle spalle l'atmosfera protettiva della Terra. Ricercatori americani scoprirono così la radiazione a raggi X del Sole nel 1948 usando un razzo V2 sequestrato. Oggi, gli osservatori sono stazionati sui satelliti.
La luce visibile può essere facilmente focalizzata utilizzando lenti o specchi, ma questo non può essere fatto nel caso delle radiazioni a raggi X. A causa dei loro alti livelli di energia, i fotoni hanno un effetto "penetrante" simile a quello dei proiettili. Per questa ragione, nei primi anni Cinquanta, il fisico Hans Wolter sviluppò il principio di un telescopio speciale in cui segmenti di specchi parabolici e iperbolici focalizzano la luce dei raggi X incidentali con un angolo basso. Il piano era di schierare un telescopio Wolter su ROSAT.
Primo, però, bisognava superare uno o due ostacoli. Già nel 1972, Joachim Trümper decise di iniziare a sviluppare lo strumento richiesto. Tre anni dopo, il suo gruppo ha partecipato a un bando di gara nazionale in Germania per importanti progetti scientifici. Tra le numerose proposte presentate, ne sono stati scelti tre. ROSAT era tra loro.
Nel 1980, quando l'allora ministero federale tedesco della ricerca e della tecnologia chiese "un sostanziale coinvolgimento internazionale, " Trümper è andato alla ricerca di partner. "Per evitare che il progetto fosse impantanato per anni nella burocrazia, abbiamo chiesto agli americani di occuparsi del lancio. E abbiamo chiesto agli inglesi di contribuire e gestire un separato, telescopio più piccolo per la gamma estrema dell'ultravioletto." La strategia è andata a buon fine, a vantaggio dell'intero progetto. Nel 1983, dopo anni di studi, alcune società (Dornier, MBB e Carl Zeiss) sono saliti a bordo. Gli ingegneri hanno sviluppato telecamere a raggi X e costruito una struttura di prova lunga 130 metri nota come Panter. Il telescopio stesso aveva un'apertura di 83 centimetri e pesava circa una tonnellata. Consisteva di quattro specchi annidati realizzati in vetroceramica resistente al calore Zerodur. Ciascuno degli specchi rivestiti d'oro aveva una precisione superficiale unica:rispetto a un'area delle dimensioni del Lago di Costanza, le irregolarità equivarrebbero a un'onda di circa un centesimo di millimetro.
Di conseguenza, il telescopio è entrato nel Guinness dei primati per la superficie più liscia. Poi è arrivato il 28 gennaio 1986:La navetta spaziale Challenger esplode in una palla di fuoco appena 73 secondi dopo il decollo. Tutti e sette gli astronauti sono morti, e il programma di viaggio spaziale americano con equipaggio è andato in pausa per due anni e mezzo. ROSAT avrebbe dovuto essere mandato in orbita nel 1987, su uno space shuttle. Questo non era più possibile. "Ora dovevamo adattare completamente il satellite per il lancio con un razzo, "dice Joachim Trümper.
Anche questa sfida è stata vinta con successo. E, alla fine, la tecnologia e il design non erano le uniche caratteristiche da record. Anche il primo obiettivo della missione, tracciare l'intero cielo a raggi X con un telescopio per immagini, ha superato tutte le aspettative. Uno dei predecessori di RO-SAT era il satellite Uhuru, lanciato nel dicembre 1970. Con i suoi semplici strumenti - contatori proporzionali collimati - ha scoperto 300 nuovi oggetti celesti. Un decennio dopo, l'Osservatorio Einstein, con un telescopio Wolter a bordo, aumentato questo numero a 5, 000. E poi è entrato in scena ROSAT:solo nei primi sei mesi, lo scout ne ha trovati più di 100, 000 nuove sorgenti di raggi X.
Successivamente ROSAT ha osservato fonti selezionate:oggetti nel sistema solare, stelle e gas nella Via Lattea, galassie lontane. Questa seconda fase doveva durare un anno, che poi si è trasformato in otto. Sui ricercatori di Max Planck si poteva sempre contare su alcune sorprese. Il loro satellite ha consegnato la prima immagine a raggi X della luna, e scoprì le emissioni della cometa Hyakutake. Quest'ultimo era inizialmente un puzzle, poiché le comete erano considerate "palle di neve sporche". Ma per emettere luce a raggi X, sono necessarie temperature di milioni di gradi, o elettroni ad altissima energia. La soluzione:le comete non generano radiazioni da sole, ma sono illuminati dalla loro interazione con il vento solare, un flusso di particelle caricate elettricamente.
ROSAT ha fornito la prima panoramica completa dell'universo, dalle minuscole nane brune alle rosse supergiganti, e osservato resti stellari compatti come nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri e resti di supernova. Gli studi su gruppi e ammassi di galassie hanno fornito nuove informazioni sul ruolo della materia oscura nell'evoluzione del cosmo. Finalmente, ROSAT ha dimostrato che i nuclei galattici attivi e i quasar ai margini dello spazio e del tempo contribuiscono almeno per l'80 percento alla radiazione di fondo nella gamma dei raggi X, risolvendo così un puzzle vecchio di 30 anni.
Mentre lo scout raccoglieva diligentemente i dati, i suoi giroscopi, utilizzato per stabilizzare il satellite nello spazio, cominciò a fallire. I ricercatori, in particolare Günther Hasinger, che sarebbe poi diventato un regista di Max Planck, e gli ingegneri MBB, adattato rapidamente il sistema di navigazione e dotato ROSAT di un nuovo, ma antico sistema:usava le bussole per orientarsi con il campo magnetico terrestre. Il satellite ora funzionava di nuovo perfettamente. Il 25 aprile, 1998, però, il sensore stellare principale del telescopio a raggi X si è rotto. ROSAT era finalmente diventato troppo vecchio. Nonostante i crescenti ostacoli, l'osservatorio continuò fino al 17 dicembre, 1998. Il contatto è stato perso il 12 febbraio, 1999. ROSAT ha fatto molto di più che realizzare la sua missione. Un totale di 4, 000 scienziati di 24 paesi utilizzano i suoi dati.