Telescopi professionali

Chi non conosce il telescopio? Tra gli strumenti ottici è senza dubbio quello che maggiormente esercita fascino sul grande pubblico poiché richiama alla mente i grandi temi della ricerca astronomica, un ramo della scienza che inevitabilmente sonda i segreti reconditi dell’origine stessa dell’uomo e sfiora la domanda: siamo soli nell’universo o no? Naturalmente molti di noi sono rimasti affascinati dalla volta celeste al punto da diventare veri e propri appassionati di astronomia; alcuni fanno poi il passo ulteriore, quando da semplici contemplativi diventano astrofili e iniziano quindi a inseguire il sogno di acquistare in proprio telescopio. Prima di acquistarlo, per orientarsi nella grande offerta messa attualmente a nostra disposizione dai produttori, è bene avere chiare alcune nozioni di base su cosa sia un teelscopio, come funzioni e quali siano i modelli attuali. Partiremo quindi dalla conoscenza teorica ed esamineremo poi i singoli strumenti.

Telescopio

Non va mai dimenticato che tra i grandi telescopi degli osservatori celebri e gli strumenti che possiamo acquistare in un buon negozio o in internet ci sono poche differenze strutturali; qual che cambia naturalmente sono le dimensioni e le relative prestazioni. In un scondo capitolo scenderemo poi nel dettaglio dei telescopi per astrofili, cercando di fornirvi gli strumenti per individuare quello più adatto alle vostre esigenze.

Struttura del telescopio

Tecnicamente parlando il telescopio è senza ombra di dubbio il più importante tra gli strumenti usati dagli astronomi. Da un punto di vista fisico esso può essere definito come uno strumento che permette di raccogliere e focalizzare la radiazione elettromagnetica proveniente da un’oggetto lontano che si vuole osservare. La radiazione elettromagnetica include le onde radio e le microonde, ma anche gli infrarossi, gli ultravioletti e la luce visibile dall’occhio umano: la differenza tra essi sta nella lunghezza d’onda.

Esistono quindi diversi modelli di telescopi, ognuno in grado di operare su lunghezze d’onda diverse e ciascuno di essi assume forme e tipologie diverse, con soluzioni tecniche differenziate. Volendo parlare in termini più semplici ci possiamo riferire al tipo di telescopio che tutti conosciamo, quello più comune usato dagli appassionati e dagli astrofili, nel quale la radiazione elettromagnetica esaminata è quella che ha una gamma frequenza tale da poter essere inclusa nel campo della luce visibile.

A questo punto il nostro telescopio funziona semplicemente seguendo le leggi dell’ottica e visivamente è quel sottile tubo dotato di lenti che risulta ben noto nell’immaginario collettivo. Con il termine telescopio, nel parlare comune ci si riferisce infatti al telescopio ottico, che come abbiamo appena visto è un modello particolare di telescopio, dato che se ne possono costruire di vari tipi per poter osservare le diverse porzioni dello spettro elettromagnetico, e non solo la sua quella visibile all’occhio umano.

Origine e storia del telescopio

Il primo telescopio realizzato dall’uomo era del tipo a Rifrattore, ossia con lenti, e la sua origine si fa risalire a Galileo, poiché fonti storiche accertano che egli ne mostrò la prima applicazione a Venezia. In realtà sembra che le prime lenti ottiche siano state costruite da occhialai olandesi, i quali le applicarono poi ad un tubo creando dei rudimentali strumenti per vedere lontano, ma di pessimo potere risolutivo.

Le proprietà ottiche delle lenti in vetro erano certamente note da lungo tempo e in realtà a Galileo deve essere attribuito il non indifferente merito di aver capito una serie di problematiche tecniche legate alla loro costruzione, cosa che gli permise di perfezionarle al punto da poterci costruire un vero strumento astronomico.

Nel caso del telescopio riflettore, basato sugli specchi parabolici, la storia è diversa e forse più affascinante: comunemente viene attribuito a Newton il merito di aver inventato e costruito il primo telescopio a riflessione, ma sembra storicamente accertato che le cose non siano andate davvero così.

Tipologie di telescopi professionali

Generalmente i telescopi ottici utilizzano due diversi sistemi di “amplificazione della luce”: mediante lenti con fascio di luce passante e con specchi e fascio di luce riflesso, fermo restando che entrambi sono basati su una forma lineare e spesso costituita da un tubo.

I telescopi ottici basati sul sistema a lenti, nei quali la luce della stella entra dalla parte anteriore e viene amplificata da una serie di lenti fino a giungere all’occhio umano dall’altro capo del tubo, vengono detti Rifrattori. Mentre i Riflettori prevedono che la luce raggiunga un grande specchio parabolico posto all’estremità opposta a quella di ingresso; esso fa convergere i raggi luminosi in un preciso punto di fuoco dove si trova un piccolo specchio che li dirige verso l’oculare.

Anche se ciò potrà sembrare strano, non esiste grande differenza tra i telescopi ottici professionali usati dagli astronomi e quelli amatoriali che possono invece essere acquistati su internet o in un negozio di ottica. E questo vale sia dal punto di vista ottico che da quello meccanico, entrambi sono basati sugli stesso principi e usano gli stessi elementi. L’unica differenza oggettiva riguarda le dimensioni che, nei telescopi amatoriali, sono certamente ridotte.

Questo per sottolineare come ormai alcuni telescopi ottici di classe amatoriale hanno raggiunto un tale livello di qualità e precisione in termini di configurazione ottica e struttura meccanica da poter essere tranquillamente considerati de veri e propri strumenti professionali, seppur di ridotte dimensioni.

Telescopi non ottici

Il pregio dei telescopi è quello di aumentare la grandezza apparente degli oggetti osservati, ma anche di aumentare la loro luminosità. Lo scienziato italiano Galileo Galilei fu storicamente il primo ad utilizzare un vero e proprio telescopio per osservazioni di carattere astronomico, e naturalmente di si trattava di uno strumento di tipo ottico.

Da allora molta strada è stata fatta e sono stati realizzati strumenti che, pur avendo nel nome la parola “telescopio”, hanno davvero ben poco a che fare con il primitivo strumento galileiano e spesso non usano neppure la luce per le loro “osservazioni”

Radiotelescopi

I radio-telescopi hanno forma e aspetto ben diverso dai primi, e sono in pratica grandi antenne radio. Esse lavorano però come gli specchi dei telescopi ottici; con la loro forma parabolica riescono a captare la debolissima radiazione elettromagnetica che giunge dallo spazio (questa volta sotto forma di onde radio) e amplificarla al massimo facendola convergere nel punto di fuoco geometrico dell’antenna stessa.

Qui viene posizionato il rivelatore (in inglese detector) che serve a raccogliere il segnale radio e trasformarlo in segnale elettrico misurabile dagli strumenti. La pur vasta superficie delle enormi antenne paraboliche, che tutti abbiamo visto certamente almeno una volta nei film, non è però sufficiente per ascoltare correttamente il debole segnale delle stelle e per questa ragione i sistemi di radio telescopi sono spesso composti da coppie di antenne, o addirittura da gruppi ben più numerosi, che vengono fatti lavorare in sommatoria, creando immense antenne “virtuali” dal diametro teorico assolutamente incredibile e impossibile da realizzare con un solo strumento.

Strumenti per raggi X e Gamma

Esistono anche telescopi sensibili ai raggi X e ai raggi gamma, due fasce della radiazione elettromagnetica di grande interesse scientifico. Essi, tecnicamente parlando, hanno altri problemi rispetto ai primi tipi di telescopio che abbiamo visto, in quanto entrambi questi raggi possono attraversare tanto il metallo quanto il vetro. Per dirigere i fasci di radiazione questi telescopi utilizzano specchi a forma di anello che vengono posizionati quasi parallelamente al fascio di energia incidente; esso viene quindi riflesso solo di pochi gradi.

Qualcuno si chiederà come mai si costruiscano telescopi per esaminare le diverse porzioni dello spettro elettromagnetico. Il perchè è presto detto: l’atmosfera terrestre tende ad assorbire buona parte delle radiazioni elettromagnetiche provenienti dallo spazio, anche se lo fa in maniera selettiva. Nella banda della luce visibile le turbolenze atmosferiche portano gravi disturbi e si rende necessario costruire gli osservatori astronomici sulla vettà di alte montagne, sia per ridurre l’inquinamento luminoso, sia per ridurre lo stretto di atmosfera al di sopra dello strumento.

L’ultima frontiera in questo senso sono i telescopi orbitanti, che saltano totalmemte lo strato turbolento dell’atmosfera. Le bande dell’Ultravioletto e dell’Infrarosso, così come quelle dei raggi X presentano diverse problematiche legate all’atmosfera, ma possono essere rilevate quasi esclusivamente dai telescopi orbitanti. Al contrario, le frequenze radio non subiscono alcun tipo di assorbimento o modifica da parte dell’atmosfera terrestre.

Rifrattori e riflettori

Vediamo ora quali sono le differenze e le peculiarità che vi sono tra le due grandi categorie di telescopi ottici alla portata degli astrofili e degli appassionati in genere, ossia di quei modelli ai quali si rivolgerà la nostra attenzione al momento della scelta che precede l’acquisto.

Telescopio rifrattore

Il telescopio rifrattore, come abbiamo visto, è del tutto simile a quello originale usato da Galileo per le sue scoperte e si basa su lenti disposte a gruppi lungo un tubo. Un primo insieme di lenti, posizionato all’imboccatura del tubo, serve a focalizzare l’immagine e viene detta obiettivo; un secondo gruppo, collocato all’estremita opposta, è invece usato per rendere visibile l’immagine all’occhio umano e viene detto oculare.

I vari telescopi rifrattori si differenziano tra loro quasi esclusivamente per via delle dimensioni e della configurazione ottica dell’obiettivo, che può essere composto da due, tre, quattro o anche più lenti accoppiate.

Telescopio riflettore

Il telescopio riflettore, come spiega anche il suo nome, lavora invece per riflessione della luce. Le onde luminose provenienti dalla stella osservata, seppur deboli, vengono riflesse su uno specchio parabolico che si trova posizinato sul fondo del tubo, dalla parte opposta a quella di ingresso.

Grazie allo specchio parabolico la luce viene fatta convergere in un punto ben preciso dove il costruttore ha collocato un secondo specchietto al quale compete il compito di portare il fascio di luce aplificato al di fuori del tubo ottico.

Solitamente in posizione laterale e verso l’imboccatura si trova quindi l’oculare, composto in questo caso da lenti come nel telescopio rifrattore, che serve a focalizzare il fascio luminoso sull’occhio dell’osservatore o sul dispositivo di registrazione che può essere un sensore CCD oppure la pellicola di una macchina fotografica. A differenza dei rifrattori, nel caso dei telescopi riflettori esistono numerose varianti costruttive ed essi sono spesso differenti l’uno dall’altro dal punto di vista della configurazione ottica.

Strumenti misti

I telescopi misti sono una via di mezzo tra le due possibilità e prevedono una configurazione da riflettore arricchita però dalla presenza di una lente frontale di diametro simile allo specchio principale.

Pregi e difetti dei vari tipi

Posti a paragone tanto il riflettore quanto il rifrattore rivelano pregi e difetti. I secondi, a parità di diametro della lente frontale / specchio parabolico, riescono a fornire immagini ben più contrastate. Per contro hanno ingombri maggiori legati alla legge fisica della lunghezza focale, distorsioni dovute alla flessione del tubo che tende e piegarsi verso il basso per il proprio peso, ma soprattutto tecnologicamente soffrono dell’impossibilità di lavorare ottiche frontali oltre un certo diametro.

Risulta quindi che, a parità di costo, un telescopio riflettore è migliore dei cugino rifrattore, poiché richiede solamente un grande specchio anziché un gruppo di almeno quattro lenti e per giunta acromatiche per ridurre le aberrazioni.



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