L’enorme parabola radiofonica dell’Osservatorio di Arecibo era molte cose per molte persone, fino a sette mesi fa, quando la gravità ha avuto la meglio su una meraviglia dell’ingegneria che aveva sopportato tutto per decenni.
Da quel fatidico giorno, molti occhi si sono rivolti ad analizzare cosa è andato storto, mentre molte mani si sono messe al lavoro per sistemare e ripulire il relitto, mentre invece i cervelli hanno fatto ciò che sanno fare meglio: sognare un erede di Arecibo.
Per un gruppo di scienziati con profondi legami con il telescopio, realizzare un erede di Arecibo significava inventare un tipo di telescopio completamente nuovo: uno che avrebbe colmato il vuoto lasciato dallo strumento iconico, per poi andare molto oltre.
“Personalmente penso che questo sia stato il primo atto; è stato fatto sulla scia del crollo solo per mostrare che ci sono opzioni praticabili per continuare l’eredità del telescopio.
Non penso che questa versione debba necessariamente essere come la precedente, potrebbe sicuramente finire per assomigliare di più al telescopio originale, ma potrebbe anche essere qualcosa di completamente diverso da qualsiasi cosa avessimo immaginato finora.
L’obiettivo principale era dimostrare che potevamo usare quello spazio e continuare quell’eredità di una scienza davvero potente“.
ha detto Tracy Becker, una scienziata planetaria presso il Southwest Research Institute di San Antonio e coautore di un white paper che descrive il design dell’erede di Arecibo.
Il progetto, soprannominato il telescopio Arecibo di nuova generazione, è forse meglio affrontato come una dichiarazione che come un progetto.
In questo momento, gli scienziati non sono nemmeno sicuri che questo un erede di Arecibo possa essere realizzato, ma il progetto aveva lo scopo di dipingere un quadro di come potrebbero essere i prossimi 60 anni di scienza ad Arecibo, se le istituzioni sono disposte a mettersi in gioco e a farlo con ambizione.
“Dovevamo pensare in modo audace e dovevamo pensare in grande, anche perché non ispiri le prossime generazioni e non servi le prossime generazioni se vuoi solo fare quello che stavi facendo. Arecibo è stato il risultato di qualcuno che pensava audacemente e in grande 60 anni fa.”
ha detto Noemí Pinilla-Alonso, vice capo scienziato dell’Osservatorio di Arecibo, oltre che uno scienziato planetario presso l’Università della Florida centrale, ed uno delle dozzine di coautori del concetto del design dell’erede di Arecibo.
Gli scienziati, dietro il nuovo concetto stanno cercando di mantenere lo slancio per cercare di accelerare il processo di ricostruzione perché, come ha detto il direttore dell’Osservatorio di Arecibo, Francisco Cordova –un altro coautore del white paper–, Arecibo ha ha lasciato un grande buco, con centinaia di scienziati in questo momento che stanno cercando di trovare un altro telescopio in grado di fornire loro i dati di cui hanno bisogno per continuare i loro progetti.
Come si stanno muovendo le istituzioni per l’erede di Arecibo?
Nonostante gli scienziati stiano dando il meglio per trovare una soluzione o un degno erede di Arecibo, c’è solo molto di più che gli scienziati possono fare da soli, prima che qualsiasi istituzione intervenga per finanziare il lavoro sul progetto.
Nel frattempo, la National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti, proprietaria del sito, ha tenuto un seminario virtuale per tutto giugno per sondare le varie opzioni per l’Osservatorio di Arecibo, con i funzionari che hanno sottolineato che Arecibo continuerà ad esistere, ma l’agenzia non si è impegnata a ricostruire il telescopio così com’era, né a sostenere un nuovo progetto su scala simile.
“Non esiste un piano attuale per costruire un nuovo radiotelescopio, anche se questa è certamente un’idea degna di discussione.
Per questo workshop tuttavia, il nostro obiettivo principale è esplorare un’ampia gamma di opzioni, a breve, medio e lungo termine, che dovrebbero coinvolgere tutti i segmenti della comunità e potrebbero essere complementari”.
hanno scritto i leader del workshop in un documento che descrive il processo.
In questo momento, l’NSF ha molto tra le mani, infatti solo per garantire la sicurezza del sito e ripulire i detriti l’agenzia ha stimato a marzo un costo di circa $ 50 milioni.
Durante il workshop, l’agenzia si è concentrata su una più ampia considerazione del futuro del sito e di un futuro erede di Arecibo, e questa volontà è contenuta nel loro documento:
“NSF si impegna a partecipare a questo sviluppo futuro, ma non limita le idee alla costruzione di un nuovo telescopio.
Questa è certamente una possibilità a lungo termine, ce ne sono molte altre e anche progetti a breve termine che potrebbero colmare il divario mentre si sta progettando un potenziale grande progetto”.
Il grande design non è l’unica opzione che la NSF prenderà in considerazione quando deciderà cosa fare con l’eredità di Arecibo.
L’osservatorio nel suo complesso può riprendere alcune attività scientifiche abbastanza rapidamente, ci sono una miriade di altre apparecchiature nel sito che sono ancora funzionanti, non influenzata dal crollo, e la direzione dell’osservatorio vuole riparare almeno alcune delle antenne di un esperimento che si trovavano al centro della parabola da usare altrove.
Sebbene l’incidente abbia distrutto tutte le apparecchiature sulla piattaforma scientifica, che era stata sospesa sopra l’ampia parabola di 305 metri su una rete di 39 cavi provenienti da un trio di torri, parti del radiotelescopio potrebbero avere più vita al loro interno.
I funzionari della NSF hanno affermato che almeno la metà della parabola è sopravvissuta al crollo e che i pannelli non sono particolarmente difficili o costosi da sostituire, e lo stesso si può dire per la parte inferiore di tutte e tre le torri che contenevano i cavi sospesi.
Questa combinazione potrebbe essere la base per costruire l’erede di Arecibo essenzialmente sulle “ceneri” dell’antenato, ma utilizzando una tecnologia più recente e materiali più avanzati.
“Ci sono molte direzioni in cui andare. Naturalmente è emozionante scegliere la più ambiziosa e tecnologicamente entusiasmante, ma non è l’unica scelta”
ha detto Joanna Rankin, che non è co-autrice del white paper ma lo ha formalmente approvato.
L’origine dell’idea di realizzare un erede di Arecibo
L’audace design dell’erede di Arecibo, il Next Generation Arecibo Telescope, affonda le sue radici negli incontri Zoom che Rankin ha organizzato a novembre, quando la precarietà del vecchio telescopio è diventata chiara.
Velocemente soprannominati “veglie”, i raduni sono iniziati con una dozzina di partecipanti, ma sono aumentati fino a comprendere un paio di centinaia di scienziati.
Poi, il 1 dicembre, il telescopio è caduto, ovviamente dopo il crollo, ci sono stati altri incontri dove erano tutti ancora molto scossi dall’accaduto, tuttavia quell’umore si è rapidamente dissipato, con gli scienziati che hanno rivolto la loro attenzione al futuro.
“Immediatamente, la cosa che ci è venuta in mente è che dovremmo avere un piano per ricostruirlo. È stato allora che tutte le discussioni e gli incontri con la comunità sono diventate molto attive, discutendo su come ricostruirlo o su un possibile erede di Arecibo.”
ha detto Anish Roshi, un radioastronomo dell’Osservatorio di Arecibo e autore principale del white paper.
Il risultato di quel lavoro è un documento di 70 pagine che delinea il caso di un erede di Arecibo innovativo per costruire sull’eredità scientifica dello strumento caduto.
Insolitamente per una struttura importante, riunire la comunità che utilizzava Arecibo significava raggiungere tre campi della scienza molto diversi.
Sebbene i ricercatori ionosferici inizialmente facessero pressioni affinché l’enorme radiotelescopio conducesse esperimenti atmosferici, gli scienziati specializzati in radioastronomia e ricerca sui radar planetari si sono presto resi conto che anche l’enorme telescopio e il suo potente sistema radar potevano offrire loro informazioni preziose.
Gli scienziati che chiedono la ricostruzione dicono che l’unione di tre campi separati dovrebbe essere onorata nel futuro dell’erede di Arecibo.
“Volevamo continuare a essere una struttura multidisciplinare. Non volevamo dare priorità l’uno all’altro, quindi abbiamo dovuto pensare a un erede di Arecibo che potesse servire le tre comunità”.
ha detto Pinilla-Alonso.
Oltre a mantenere l’unione di discipline disparate, il processo si basava sulla premessa che l’erede di Arecibo avrebbe dovuto mantenere il sito del telescopio perduto, nascosto nel verdeggiante interno di Porto Rico. In origine, il sito è stato dettato dai militari che cercavano di posizionare lo strumento da qualche parte sul territorio degli Stati Uniti vicino all’equatore, che rimane un criterio rilevante.
Gli astronomi hanno anche citato il valore di conservare una serie di infrastrutture che rimangono nonostante il crollo, come la dolina in cui si trova il telescopio e il personale e la comunità che supportano l’osservatorio.
Inoltre, c’è una risorsa preziosa per la quale i radioastronomi si addentrano in profondità nei deserti: ripararsi dal costante chiacchiericcio della tecnologia che opera nelle stesse lunghezze d’onda radio che gli scienziati vogliono osservare, e gli astronomi non possono semplicemente impacchettare quel silenzio e portarlo con sé .
I regolamenti intorno ad Arecibo proteggono la struttura dalle interferenze radio.
Il primo passo nella progettazione di un nuovo telescopio è stato identificare cosa sarebbe stato in grado di fare una struttura di nuova generazione in ogni campo.
“Non abbiamo iniziato come, ‘Progettiamo qualcosa di diverso’, ma abbiamo iniziato a discutere della scienza e di quale fosse il ruolo che Arecibo voleva avere per il futuro.”
ha detto Pinilla-Alonso.
Secondo quanto ha affermato in seguito, non è così che gli scienziati sono abituati a inventare programmi di osservazione, la prima sfida è la mentalità, perché sei abituato a trarre il meglio da una cosa che è già lì, continui a chiedere di fare cose diverse, ma dal punto di vista ingegneristico, ti dicono che non puoi farlo.
Ma non è così per mettere insieme il cuore del white paper dell’erede di Arecibo: nuovi obiettivi scientifici per il sito, che formano una sorta di lista dei desideri per ciò che gli esperti in ogni campo vogliono.
Alcune delle priorità scientifiche identificate dal team nell’erede di Arecibo si sovrappongono nelle tre comunità, ad esempio, tutti vogliono vedere più cielo e più in dettaglio.
“Più cielo da esplorare, più scoperte in arrivo”
ha detto Abel Mendez, un astrobiologo planetario portoricano che usava regolarmente il telescopio per osservare e che era coinvolto nelle conversazioni scientifiche su un erede di Arecibo.
Sia gli sperimentatori atmosferici che gli esperti di radar planetari danno la priorità a un sistema radar più potente, anche se ciò che conta come “più potente” per loro non è esattamente la stessa cosa.
Tra l’altro la comunità dei radar planetari non vuole necessariamente aumentare la potenza se ciò significa sacrificare la portata, poiché uno dei punti di forza di Arecibo era che poteva individuare anche asteroidi che gli scienziati non avevano ancora individuato.
Nel frattempo, per i radioastronomi, una chiara priorità era essere in grado di puntare lo strumento al centro della nostra galassia, il che richiede la flessibilità per puntare a ben 48 gradi di distanza dallo zenit del cielo. Nel complesso, le specifiche su cui il team ha lavorato hanno fatto sì che alcuni nuovi tipi di scienza potessero essere possibili nel tipo di struttura che delineano, oltre al lavoro che la struttura ha svolto per decenni.
Uno di questi campi aggiuntivi è la comprensione del clima spaziale, una serie di influenze assortite che il sole ha sul sistema solare che può mettere in pericolo gli astronauti e distruggere i satelliti in orbita e i sistemi di alimentazione a terra.
Le capacità proposte nell’erede di Arecibo consentirebbero agli scienziati di monitorare meglio il clima spaziale, compreso lo studio del vento solare e delle espulsioni di massa coronale, due fenomeni particolarmente rilevanti, inoltre il sistema radar sarebbe molto più potente del sistema perduto, tale da poter osservare i satelliti defunti e altri detriti spaziali oltre al suo lavoro sulle rocce spaziali.
Per la spazzatura spaziale in orbita geosincrona, il nuovo erede di Arecibo potrebbe vedere pezzi di circa 3 piedi (1 metro) di diametro, oltre al fatto che sarebbe anche in grado di monitorare grandi detriti fino alla luna.
Dall’elenco delle capacità desiderate, gli scienziati hanno iniziato a progettare un possibile telescopio per soddisfare gli obiettivi della comunità di Arecibo, ma il risultato non è come lo strumento perduto.
Invece di un grande piatto, l’erede di Arecibo riempirebbe l’enorme dolina a forma di ciotola del vecchio telescopio con un alveare fitto di piatti più piccoli appollaiati su forse sette enormi piatti inclinabili, un “piatto di piatti”, come lo ha descritto Pinilla-Alonso.
“Ricordo quando ho ricevuto la prima bozza del documento con tutte le idee ingegneristiche formalizzate, e sono rimasto semplicemente sorpreso. Wow, questo è un grande cambiamento.”
ha detto Mendez, ma è un grande cambiamento che affronterebbe molti problemi di vecchia data con il telescopio precedente, hanno notato gli scienziati, inclusa la piattaforma pesante che alla fine è stata la rovina del telescopio.
Gli scienziati dietro l’erede di Arecibo hanno considerato sia un enorme piatto in una posizione fissa, come il telescopio perduto, sia una dispersione di molti piatti individuali attraverso un paesaggio, come il Very Large Array nel New Mexico, a due ore di macchina a sud-ovest di Albuquerque.
Alla fine, hanno stabilito che ciò che corrispondeva meglio alle esigenze della scienza per l’erede di Arecibo era una sorta di miscela di quei due modelli: tanti piccoli piatti stipati insieme e in grado di muoversi in tandem.
C’è solo un piccolo problema però, gli scienziati non sono ancora sicuri se una struttura del genere possa essere effettivamente costruita. Ma l’idea delineata offre agli ingegneri qualcosa con cui lavorare, un punto di partenza per scavare nei compromessi coinvolti nella costruzione di un nuovo ambizioso telescopio, un degno erede di Arecibo.
Gli scienziati alle spalle del concetto per l’erede di Arecibo sperano che il progetto finale possa realizzarsi entro la fine dell’anno.
“È un progetto concettuale. Nessuno l’ha superato da tutte le frotte di ingegneri che hanno bisogno di controllarlo e pensarci per decidere se può essere effettivamente costruito o se funzionerebbe se fosse costruito”.
ha sottolineato Rankin.
Anche la politica, oltre ai problemi ingegneristici, ostacola l’erede di Arecibo
Le domande di ingegneria non sono gli unici ostacoli da affrontare per realizzare l’erede di Arecibo, la parte più difficile, ovviamente, è trovare i soldi per costruire qualsiasi cosa che abbia le dimensioni del telescopio originale.
Gli autori del white paper suggeriscono che un budget sulla scala di $ 454 milioni potrebbe coprire la costruzione.
I problemi riguardanti il budget di Arecibo è stato un argomento dolente anche prima del crollo, infatti l’NSF ha ridotto i suoi finanziamenti per l’osservatorio negli ultimi due decenni per affrontare le maggiori crisi di budget delle agenzie.
“Le cose sono iniziate ad andare male quando, nei primi anni del 2000, l’NSF avrebbe dovuto raddoppiare il budget ma non lo ha fatto. Non c’era stato nessun premio Nobel, nessun enorme successo immediato dal secondo aggiornamento, e così Arecibo è diventata una specie di bersaglio facile.”
ha detto Rankin.
Non è che da allora si siano verificati altri grandi aumenti di budget e, anche se la situazione di Arecibo fa eco al brusco crollo nel 1988 del Green Bank Telescope in West Virginia che è stato ricostruito nel 2000, Rankin non si aspetta che Arecibo sia altrettanto fortunata.
La forte difesa al Congresso da parte dei due senatori della Virginia Occidentale è stata fondamentale per far ricostruire quel telescopio, ma Arecibo non ha tale sostegno: come territorio, Porto Rico non ha alcuna rappresentanza al Congresso.
“Arecibo è sempre stato un bersaglio a buon mercato perché Porto Rico non ha senatori. Se fosse successo a una qualsiasi delle altre strutture del NSF, i senatori sarebbero stati lì con gli stivali, ma non c’era quel tipo di protezione per Porto Rico.”.
A livello federale invece, Porto Rico non ha senatori e solo un commissario residente, un membro della Camera dei Rappresentanti che non può partecipare ai voti dell’intero piano.
Sebbene il telescopio fosse l’orgoglio scientifico dell’isola, il governo del territorio non può sicuramente finanziarne la sostituzione, tuttavia i leader locali supportano l’erede di Arecibo, come ha affermato Mendez, che è stato coinvolto nelle discussioni con il governo.
“Sono ansiosi di fornire finanziamenti per la progettazione, quindi sarebbe qualcosa di nuovo. Sono desiderosi di essere coinvolti di più ora.”
A dare una possibile svolta che potrebbe influenzare il destino dell’erede di Arecibo sono anche le fortuite tempistiche; il telescopio è crollato a metà strada tra la fine del mandato del presidente Donald Trump –che ha perso la sua rielezione– e l’insediamento del presidente Joe Biden.
Quest’ultimo è sicuramente più aperto sia alla scienza che a Porto Rico rispetto al suo predecessore, ha osservato Rankin.
“Se fosse successo due anni fa, non gli avrei dato una possibilità, solo a causa della situazione politica nazionale”.
Nel frattempo, gli scienziati hanno la loro politica e i loro programmi. Sia la NASA che la NSF si affidano a massicci documenti chiamati sondaggi decennali per guidare le loro decisioni di finanziamento, in queste tabelle di marcia, grandi team di scienziati sotto gli auspici delle prestigiose National Academies of Sciences danno la priorità ai progetti di scienze spaziali su un arco di tempo di 10 anni.
Tuttavia, l’indagine decennale che meglio corrisponderebbe a una grande struttura radiofonica terrestre, è la versione astrofisica, che è attualmente sottoposta a revisione paritaria prima della pubblicazione, gli scienziati pertanto dubitano che il documento possa supportare uno sforzo di ricostruzione ad Arecibo perché il telescopio è crollato dopo la scadenza del comitato per il contributo della comunità.
“Nessuno si aspettava che sarebbero stati necessari un sacco di soldi per una ricostruzione, quindi Arecibo non è in lista per chiedere questi soldi per la ricostruzione”.
ha detto Rankin, tra l’altro se l’Osservatorio dovesse in qualche modo riuscire ad entrare in graduatoria, rischierebbe di sconvolgere altri scienziati che si contendono gli stessi soldi.
Un’indagine decennale separata per la scienza planetaria è all’inizio del processo e continua a ricevere commenti pubblici, e la fascia radar planetaria del lavoro di Arecibo sarebbe rilevante per questo, sebbene quel documento si concentri tradizionalmente sulle strutture della NASA nello spazio, piuttosto che sulle strutture dell’NSF a terra .
Cordova ha affermato di essere fiducioso che i finanziamenti per il lavoro di progettazione e un nuovo strumento alla fine arriveranno, anche se potrebbe non essere così presto come vorrebbero gli scienziati.
“Sono ottimista: penso che quando si hanno le giuste capacità in uno strumento e i giusti obiettivi scientifici e di missione operativa, è molto più facile trovare finanziamenti per qualcosa”
“Abbiamo un concetto sorprendente, ma che si evolverà attraverso il processo di progettazione, il processo degli studi di fattibilità, gli studi di ingegneria; tutto questo si evolverà . Ci vorrà un po’ di tempo.”
ha detto.
Cordova non è l’unico che ha speranza nel fatto che un giorno Arecibo possa risorgere con un occhio fisso sulla nostra atmosfera, il sistema solare e oltre, a dargli manforte c’è tutta la comunità che si è occupata della questione e, sebbene sia una situazione gravida di possibilità e l’umanità non sfrutta tutte le situazioni meravigliose, tutto può succedere.
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