Il Nancy Grace Roman Space Telescope da 4,3 miliardi di dollari della NASA è previsto per le 7:26 EDT di domenica 30 agosto, a bordo di un SpaceX Falcon Heavy dalla rampa 39A del Kennedy Space Center. L’orario è un’ora precisa, non uno slogan. Un osservatorio di punta si trova su un razzo pesante sulla Space Coast della Florida, gli ufficiali meteorologici della Space Force hanno indicato condizioni favorevoli al 60 percento, e la prossima grande missione NASA di osservazione del cielo è programmata per lasciare la Terra prima di colazione sulla costa orientale.

La missione è già in anticipo rispetto al calendario pubblico che un tempo la definiva. Il programma di punta decolla con nove mesi di anticipo. Non è un errore di arrotondamento in un programma di questa portata. È una tabella di marcia compressa che porta un osservatorio completato sulla rampa mentre il caso scientifico che ne ha giustificato il costo — la ricerca di energia oscura, materia oscura e oltre 100.000 esopianeti — è ancora quello che la NASA sta portando al lancio.

Domenica mattina alla rampa 39A

Il veicolo è uno SpaceX Falcon Heavy. La rampa è la 39A del Kennedy Space Center, una distesa di cemento costiera costruita per le partenze americane più pesanti. Il Falcon Heavy è il razzo che si usa quando il carico è enorme e la destinazione non è un’orbita bassa. Roman è entrambe le cose. L’osservatorio è lungo 42 piedi e pesa 18.000 libbre. Sono queste dimensioni a rendere un lanciatore convenzionale a singolo nucleo lo strumento sbagliato e un vettore pesante a tre nuclei quello giusto. Un’astronave lunga 42 piedi è un camion, non un cubesat. Un’astronave da 18.000 libbre è un carico, non un rideshare.

L’orario non è «prima o poi domenica». Sono le 7:26 EDT. Le finestre di lancio per le missioni nello spazio profondo dipendono dalla geometria. Il razzo deve collocare il telescopio su una traiettoria che lo porterà al punto L2 Sole-Terra, una tappa gravitazionale a circa un milione di miglia dalla Terra. Se si perde troppo la finestra, la traiettoria verso quel tranquillo punto di parcheggio diventa costosa, o impossibile, in quel tentativo. Domenica mattina è il tentativo che la NASA ha in programma.

La rampa 39A non è un segreto. È il sito industriale più fotografato dell’astronautica americana, un palcoscenico dal quale persone e carichi hanno lasciato il pianeta sotto le insegne della NASA e, più recentemente, di aziende commerciali. Il cliente di domenica è la NASA. Il razzo di domenica è di SpaceX. Il carico utile di domenica è un osservatorio da 4,3 miliardi di dollari intitolato a Nancy Grace Roman, il cui nome è impresso su un telescopio che, se l’orologio terrà, sta per diventare una macchina volante per l’osservazione sistematica.

Un cielo al 60 percento

Gli ufficiali meteorologici della Space Force indicano condizioni favorevoli al 60 percento. È meglio del lancio di una moneta e peggio di una certezza. A fine agosto, al Kennedy, è la stagione delle piogge. Sulla base di lancio si formano temporali. I venti in quota cambiano. Le regole del poligono tengono conto di fulmini, nubi dense e wind shear che non si può chiedere a un Falcon Heavy di ignorare. Una previsione al 60 percento è una valutazione ufficiale, non un’impressione. Significa che gli ufficiali responsabili delle previsioni meteorologiche vedono una possibilità di volare e anche una possibilità di aspettare.

Un rinvio non cambierebbe ciò che è il telescopio. Cambierebbe solo la mattina. L’hardware sulla rampa resterebbe lo stesso osservatorio da 42 piedi e 18.000 libbre. Il razzo resterebbe un Falcon Heavy. La destinazione resterebbe L2. Per ora, l’orologio pubblico segna ancora domenica alle 7:26 EDT, con la benedizione al 60 percento della Space Force.

Un occhio di classe Hubble nato come eccedenza

Roman non è un piccolo esploratore. È un osservatorio lungo 42 piedi, pesante 18.000 libbre, costruito attorno a uno specchio di classe Hubble da 7,9 piedi. La classe Hubble è il confronto che la NASA vuole nella prima frase, ed è equo quanto al diametro. La fama di Hubble deriva dalle dimensioni della sua ottica primaria e dalla nitidezza delle immagini che quell’ottica ha reso possibili al di sopra dell’atmosfera. Roman porta uno specchio della stessa classe dimensionale. La differenza non è l’apertura di 7,9 piedi. La differenza è il compito che gli è stato assegnato.

Il vetro non è nato come progetto di astronomia civile. Il National Reconnaissance Office ha donato lo specchio dopo la cancellazione di un programma di satelliti spia. Questa origine fa ormai parte dell’hardware. Un sistema ottico classificato, progettato per osservare la Terra con precisione straordinaria, è diventato un’eccedenza quando il suo programma è stato cancellato. La NASA ha preso l’ottica e vi ha costruito attorno una missione di osservazione del cielo. La donazione spiega come un’apertura di classe Hubble abbia potuto trovarsi al cuore di un nuovo programma di punta senza dover realizzare da zero il componente ottico più costoso. In questo caso, la cancellazione non è stata una fine. È stato il trasferimento di un occhio da 7,9 piedi dal satellite incompiuto di un’agenzia all’osservatorio da 4,3 miliardi di dollari di un’altra.

Dall’osservare verso il basso all’osservare verso l’esterno

Un satellite spia fissa il suolo. Un telescopio cosmologico fissa il buio. I fotoni sono sempre fotoni. Un’ottica da 7,9 piedi ne raccoglie molti, ed è per questo che entrambe le professioni vogliono specchi così grandi. A cambiare sono l’orientamento e lo strumento posto al fuoco. Roman non mapperà città. Mapperà il cielo, e lo farà con una fotocamera grandangolare da 300 megapixel, il vero motivo per cui l’osservatorio può superare Hubble come macchina per le osservazioni sistematiche.

Il genio di Hubble è una lunga esposizione su una piccola porzione: un campo profondo che trasforma un quadrato scuro in un museo di galassie. Il progetto di Roman ha un temperamento opposto. Il campo è ampio. La scansione è rapida. I pixel arrivano come da un idrante. Lo specchio è di classe Hubble affinché le immagini siano abbastanza nitide da essere importanti. La fotocamera è grandangolare affinché le immagini siano abbastanza numerose da essere importanti. Insieme spiegano come un singolo osservatorio sia progettato per scandagliare il cielo 1.000 volte più rapidamente di Hubble. Questo moltiplicatore è la missione. Non è un vanto sul razzo. È un vanto sulla rapidità con cui un’ottica da 7,9 piedi, abbinata a un rivelatore da 300 megapixel, può coprire il territorio celeste che Hubble starebbe ancora suddividendo in tessere, francobollo dopo francobollo, una generazione più tardi.

Un milione di miglia verso un tranquillo punto di parcheggio

Roman è diretto al punto L2 Sole-Terra, a circa un milione di miglia dalla Terra. L2 non è uno slogan turistico. È un punto sulla linea Sole-Terra, oltre la Terra vista dal Sole, dove la gravità dei due corpi e il moto orbitale di un’astronave possono equilibrarsi, permettendo al veicolo di mantenere la posizione con poco carburante. Da lì la Terra e il Sole si trovano più o meno nella stessa direzione. Il cielo nell’altra direzione è buio, freddo e stabile. È ciò che vuole un’indagine grandangolare: un punto d’osservazione che non entri ed esca dall’ombra terrestre ogni novanta minuti, un ambiente termico che non passi bruscamente dal calore alla notte e una visuale che non venga interrotta dal pianeta appena lasciato dal telescopio.

Circa un milione di miglia spiega anche perché si tratta di un volo del Falcon Heavy e non di un passaggio verso una piattaforma in orbita bassa terrestre. Hubble vive abbastanza vicino da essere stato visitato dagli astronauti. Roman lascia quel quartiere. A L2 non ci sarà alcuna missione di manutenzione. La missione primaria di cinque anni dovrà funzionare con l’hardware che partirà dalla rampa 39A. L’osservatorio da 18.000 libbre che entra nei 42 piedi del razzo dovrà dispiegarsi, raffreddarsi, agganciarsi e operare senza una mano umana sullo specchio.

Perché L2 è il punto dell’accensione di domenica

Il lancio di domenica non è la scienza. Il lancio di domenica è il trasferimento. Bisogna portare l’osservatorio fuori dalla rampa, attraverso l’atmosfera, e su una traiettoria che lo farà procedere per inerzia e correggersi verso L2. Una volta arrivato lì, a circa un milione di miglia, il telescopio potrà aprirsi e iniziare l’indagine per cui è stato costruito. Fino ad allora è carico: 42 piedi di osservatorio ripiegato su un Falcon Heavy, in attesa di una previsione meteorologica al 60 percento da parte degli ufficiali della Space Force, ai quali l’energia oscura non interessa finché il cielo sopra il Kennedy non è abbastanza limpido per volare.

Vale la pena prendere alla lettera la cifra di un milione di miglia. Non è «spazio profondo» come poesia. È una distanza. I comandi radio richiedono tempo. I collegamenti a Terra richiedono tempo. Una fotocamera da 300 megapixel che dovrà inviare a casa circa 2.500 terabyte non può riversare quell’archivio attraverso una semplice antenna locale. L2 è al tempo stesso un vantaggio scientifico e un problema di comunicazioni. La NASA lo ha scelto comunque, perché l’indagine è il punto della missione.

La fotocamera che sommergerà l’archivio

Lo strumento che trasforma uno specchio di classe Hubble in un motore per le osservazioni sistematiche è una fotocamera grandangolare da 300 megapixel. Trecento milioni di pixel in un ampio campo permettono di fotografare grandi porzioni di cielo con una singola osservazione invece di ricoprirle a tessere, nello stile di Hubble, usando un piccolo rivelatore. Questo è il significato meccanico di 1.000 volte più rapidamente. Qui la velocità è copertura. È la rapidità con cui il telescopio può dipingere la sfera celeste con immagini scientificamente utili, non la rapidità con cui il Falcon Heavy lascia la rampa.

Quelle immagini devono tornare a casa. La fotocamera invierà a Terra circa 2.500 terabyte durante una missione primaria di cinque anni, contro i 172 terabyte di Hubble in 30 anni. Fermiamoci su questo confronto. In tre decenni Hubble ha restituito 172 terabyte. In cinque anni Roman dovrebbe restituirne circa 2.500. Il nuovo telescopio non è semplicemente un po’ più produttivo. È un problema di dati di categoria diversa. I sistemi di terra, gli archivi e gli astronomi che li interrogheranno vengono dimensionati per un idrante, non per un rubinetto. Un’immagine da 300 megapixel è un file grande. Un’indagine che procede 1.000 volte più rapidamente di Hubble è un numero enorme di file grandi. Cinque anni a questo ritmo fanno 2.500 terabyte, più o meno, considerando quel «circa» che la NASA ha messo davanti alla cifra.

Cinque anni contro trenta

La missione primaria di cinque anni è la base di riferimento, non una promessa che il telescopio morirà al suo quinto compleanno. È il periodo che la NASA utilizza per definire il collegamento dati, il piano di osservazione e la scienza che ha giustificato i 4,3 miliardi di dollari. In quella finestra Roman dovrebbe raccogliere molti più dati di quanti Hubble ne abbia raccolti in una carriera sei volte più lunga. Trent’anni di Hubble hanno prodotto 172 terabyte. Cinque anni di Roman dovrebbero produrne circa 2.500. Il rivelatore da 300 megapixel rende possibile questo volume. Il campo ampio lo rende utile. Terabyte vuoti sarebbero uno spreco. Questi terabyte dovrebbero diventare una mappa.

È così che un telescopio chiamato Roman si guadagna il confronto con Hubble senza esserne una copia. Hubble osservava a lungo. Roman farà una scansione. I 172 terabyte di Hubble sono un tesoro perché sono profondi. I 2.500 terabyte di Roman sono una scommessa: che l’ampiezza, alla risoluzione di classe Hubble, sia l’atlante mancante.

Un atlante, una centrale di potenza e una ricerca nel buio

L’amministratore della NASA Jared Isaacman ha detto che darà «alla Terra un nuovo atlante dell’universo». La responsabile scientifica Niki Fox lo ha definito «una vera centrale di potenza». Sono le due caratterizzazioni che la leadership della NASA ha messo agli atti per questo lancio, e indicano lo stesso oggetto da due angolazioni. Un atlante è un documento di luoghi. Una centrale di potenza è una macchina. Roman viene presentato come entrambe le cose: un’indagine che mapperà il cielo su scala industriale e un osservatorio la cui velocità e il cui campo visivo forniscono la potenza alla base della mappa.

L’atlante di Isaacman sono i 2.500 terabyte, la scansione 1.000 volte più rapida, la fotocamera grandangolare da 300 megapixel che riempirà regioni che Hubble non ha mai avuto il tempo di ricoprire. La centrale di potenza di Fox è lo stesso hardware visto dall’altro lato dell’edificio: uno specchio da 7,9 piedi, un’ottica donata proveniente da un programma di satelliti spia del National Reconnaissance Office cancellato, un Falcon Heavy per sollevarne 18.000 libbre a un milione di miglia dalla Terra. «Vera», nella formulazione di Fox, non è una parola sottile. È un’affermazione sulla potenza.

Gli obiettivi di quella potenza, però, non sono belle immagini, anche se le belle immagini arriveranno. Il programma di punta cercherà energia oscura, materia oscura e oltre 100.000 esopianeti. L’energia oscura è il nome dato a qualunque cosa stia accelerando l’espansione dell’universo. La materia oscura è il nome della massa che modella le galassie e non brilla. Gli esopianeti sono mondi attorno ad altre stelle. Un telescopio che osserva 1.000 volte più rapidamente di Hubble permette di passare dal campionamento di questi problemi al loro conteggio. Oltre 100.000 esopianeti è un numero da censimento, non una manciata di scoperte. Anche l’energia oscura e la materia oscura sono problemi di censimento, anche se gli oggetti contati non brillano autonomamente. Si contano i loro effetti sulle cose che invece brillano: galassie, supernove, la struttura su larga scala del cielo che un atlante dovrebbe contenere.

Nove mesi in anticipo, ancora un programma di punta

Il programma di punta decolla con nove mesi di anticipo. Nella gerarchia della NASA, un programma di punta è il livello più alto: la missione che definisce un decennio di astrofisica, quella attorno alla quale ruoteranno gli altri telescopi nel calendario delle osservazioni e nel bilancio. Roman appartiene a questa categoria di progetti. È anche, secondo la tabella di marcia attuale, in arrivo sulla rampa prima della data che il pubblico era stato abituato ad aspettarsi. Anticipo non è il titolo consueto per un osservatorio da 4,3 miliardi di dollari. Questo è il titolo.

L’anticipo non riduce il maltempo. Gli ufficiali meteorologici della Space Force indicano ancora condizioni favorevoli al 60 percento per domenica. L’anticipo non rimpicciolisce il razzo. Uno SpaceX Falcon Heavy è ancora il veicolo dalla rampa 39A del Kennedy Space Center. L’anticipo non cambia la destinazione. L2 Sole-Terra è ancora a circa un milione di miglia dalla Terra. Ciò che cambia è il momento in cui l’atlante potrà iniziare a essere disegnato e quello in cui una fotocamera da 300 megapixel potrà iniziare a riempirlo.

Se il tentativo delle 7:26 EDT di domenica riuscirà, il Nancy Grace Roman Space Telescope lascerà la Florida come un carico da 18.000 libbre e 42 piedi, con uno specchio donato da 7,9 piedi e una fotocamera da 300 megapixel. Se raggiungerà la sua posizione operativa, trascorrerà una missione primaria di cinque anni a riempire un archivio con circa 2.500 terabyte — una quantità che Hubble non ha raggiunto in 30 anni, fermandosi a 172 terabyte. L’atlante di Isaacman e la centrale di potenza di Fox sono due nomi per quella mole di dati. La ricerca di energia oscura, materia oscura e oltre 100.000 esopianeti è il motivo per cui la NASA ha speso 4,3 miliardi di dollari per portarlo su un Falcon Heavy, innanzitutto, con nove mesi di anticipo, sotto un cielo al 60 percento.