Specchio primario

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Lo specchio primario (o semplicemente primario) è la superficie di raccolta di luce di un telescopio riflettore, ed è il singolo fattore più importante nel determinare le prestazioni del telescopio.

[modifica] Caratteristiche

I parametri più importanti di uno specchio primario sono il suo diametro e la sua qualità ottica. Tutti gli specchi primari esistenti sono circolari o, se segmentati (vedi sotto), approssimano un cerchio come meglio possono.

Il diametro dà, mediante una semplice formula, la superficie totale di raccolta di luce. Uno specchio del diametro di 7 millimetri raccoglie la stessa luce della pupilla umana, la quale ha appunto un diametro di 7 millimetri. Specchi più grandi raccolgono più luce in proporzione al quadrato del diametro. Gli specchi primari dei più grandi telescopi hanno un diametro attorno ai 10 metri, il che corrisponde ad un potere di raccolta di luce circa 2.000.000 di volte maggiore dell'occhio umano.

La qualità della lavorazione ottica è determinante per le prestazioni del telescopio: idealmente tutti i fotoni riflessi dallo specchio vanno a convergere in un unico punto, il fuoco, ma imperfezioni nella lavorazione dello specchio provocano uno sfuocamento dell'immagine. La lavorazione deve essere sì che le imperfezioni più grandi presenti sullo specchio siano una piccola frazione della lunghezza d'onda della luce ricevuta. Attualmente i migliori specchi hanno imperfezioni dell'ordine dei 30-40 nanometri (milionesimi di millimetro).

[modifica] Tipi di specchio

Per la maggior parte della storia dell'astronomia, gli specchi primari sono stati blocchi monolitici di vetro o di materiale simile, curvati e lavorati fino ad ottenere la forma desiderata, e rivestiti di uno strato riflettente. Questo sistema andava bene per piccoli telescopi, ma quando questi hanno iniziato ad ingrandirsi lo specchio primario è diventato anche la limitazione primaria alla grandezza del telescopio: lo specchio doveva sostenere il proprio peso senza minimamente deformarsi per effetto della gravità, e il peso cresceva col cubo del diametro. Il limite fu presto raggiunto negli anni '50 con lo specchio di 5 metri di Monte Palomar, e un 6 metri nell'Unione Sovietica. Per decine di anni i telescopi non ingrandirono più le loro dimensioni.

Più tardi, furono introdotte delle nuove tecnologie: il primo fu il telescopio MMT, che era composto da piccoli specchi primari uniti poi otticamente a formare un unico grande specchio. Essi possono anche essere uniti direttamente sottoforma di "piastrelle" esagonali, e si parla quindi di specchi segmentati: ogni segmento può essere prodotto e trattato come uno specchio separato, mentre il primario effettivo è dato dalla somma dei segmenti. L'MMT originale era solo di 4,5 metri, ma il telescopio Keck ha uno specchio segmentato di 10 metri di diametro, e molti altri, anche più grandi, sono in fase di sviluppo.

Tecnologie ancora più importante è l'ottica attiva: uno specchio molto sottile (pochi centimetri) è sostenuto da degli attuatori che lo tengono nella sua forma ottimale, contro la forza di gravità. Questa tecnica permette di avere specchi non segmentati molto grandi. Fu sperimentata per la prima volta nel telescopio NTT dell'European Southern Observatory, è oggi usata nel VLT (dello stesso Osservatorio) e in molti altri telescopi in operazione o in fase di progetto.