I telescopi terrestri per chiarire il mistero ...

Questa è l'affermazione classica di persone che non conoscono per nulla il funzionamento di un telescopio! Il fatto che questi strumenti siano in grado di rilevare e fotografare oggetti lontani miliardi di anni luce, immensi e molto luminosi, non significa al contempo che siano in grado di rilevare oggetti abbandonati sulla superficie lunare nel corso delle missioni Apollo, piccoli e deboli.

Sarebbe davvero bello avere a disposizione strumenti ottici che ci permettessero di fare quattro passi tra i sassi e la polvere lunare, magari standosene comodamente seduti su una poltrona qui sulla Terra, ma purtroppo non esistono. Sembra incredibile al dirsi, ma al momento nessun telescopio costruito, anche il più grande, sarebbe in grado di rilevare gli oggetti abbandonati sulla Luna durante le missioni Apollo.

Ma perché attualmente ne siamo impossibilitati? La risposta logica ci arriva come sempre dalla fisica e, nello specifico, da una legge invalicabile legata all’ottica e alla geometria. Quando si considera l'obiettivo di un telescopio, non si può fare a meno di fare i conti con un parametro fondamentale: la risoluzione ottica angolare. Questa esprime, in frazioni di grado o secondi d'arco, la grandezza massima dei particolari più piccoli "risolubili" con un qualsiasi strumento, grande o piccolo che sia ...

Ogni telescopio ha infatti un limite fisico chiamato limite di diffrazione: la luce, comportandosi come un'onda, tende a "spalmarsi" quando attraversa l'apertura circolare di un telescopio. Più il diametro dello specchio è piccolo, più l'immagine risulta poco dettagliata. La risoluzione angolare θ si calcola con la formula di Rayleigh:

θ = 1.22 (λ / D)

dove λ è la lunghezza d'onda della luce e D è il diametro dello specchio. Minore è il valore di θ, maggiore è il dettaglio che possiamo cogliere.

Supponiamo di puntare sulla Luna il telescopio spaziale Hubble (HST), con il suo obiettivo da 2,4 metri di diametro e la sua risoluzione massima pari a circa 0,1 secondi d'arco. Stando a quanto è possibile calcolare, con questo strumento sarebbe possibile rilevare il cappuccio di una penna a sfera posta a 50 km di distanza dalla superficie del suo obiettivo. Questo confronto serve per capire che se lo puntassimo verso la Luna, che dista mediamente 384.400 km dalla Terra, l'oggetto più grande che riusciremmo a distinguere sulla sua superficie avrebbe un diametro di circa 100 metri. Cosa vuol dire questo? Vuol dire che un pixel della nostra ipotetica foto, scattata con il sensore CCD della camera digitale di HST, equivarrebbe a una porzione del suolo lunare pari a 100x100 metri. Il rapporto pixel-metro è dunque drammaticamente insufficiente: un singolo punto dell'immagine racchiude un'area vasta come un intero isolato.

L'oggetto più grande abbandonato dagli astronauti sulla Luna è lo stadio di discesa del LM, quello dorato con le quattro zampe, che ha un diametro di circa 10 metri, ovvero 10 volte più piccolo del più piccolo particolare risolubile. Questo significa che nel nostro sensore sarebbe letteralmente inghiottito da un singolo pixel, scomparendo nel rumore visivo del terreno circostante. Anche all'occhio umano si presenterebbe allo stesso modo. Se fosse possibile applicare un oculare al fuoco diretto di HST vedremo la stessa cosa! Sarebbe possibile ingrandire, l'immagine in principio sarebbe nitida, ma poi sfuocherebbe inesorabilmente avvicinandosi alla risoluzione teorica dell'ottica. Il telescopio, infatti, non può mostrare dettagli più fini di quel limite fisico. E' una barriera purtroppo invalicabile ...

Se volete rendervi conto praticamente di quanto appena detto, provate ad accedere alle pagine del sito NASA dove è presente una foto ad alta risoluzione del sito di allunaggio di Apollo 17, scattata da Hubble e successivamente elaborata al PC per ottenerne una copia anche in 3D. Questa mostra la valle di Taurus Littrow nel Mare della Serenità ripresa alla massima risoluzione ottica possibile del telescopio.

Come è normale, del modulo di discesa del LEM, del Lunar Rover e delle altre apparecchiature abbandonate nel corso della missione non appare proprio nulla. Questi oggetti sono immensamente più piccoli del più piccolo oggetto risolubile. Il crocicchio rosso posto al centro della foto mostra la zona dove nel dicembre del 1972 allunò il modulo Challenger, con a bordo Eugene Cernan e Harrison Schmitt, ma l'occhio di Hubble non può che restituirci polvere e rocce.

Il principio dell'interferometria ottica è quello di usare le immagini digitali fornite dalle camere di ripresa di tanti piccoli telescopi, per ottenerne una unica dall'elaborazione informatica. Il risultato finale è comparabile a quella ottenibile con un unico telescopio avente l'obiettivo largo la somma di superficie dei tanti piccoli telescopi utilizzati.Potremo prendere i telescopi più grandi della Terra, ma questi sono ulteriormente penalizzati, al contrario di Hubble che si trova nello spazio, dal ribollimento dell'atmosfera terrestre. La turbolenza atmosferica, o seeing, distorce la luce in arrivo limitando la risoluzione effettiva. Per riuscire a vedere il modulo lunare come un oggetto di almeno un pixel da terra, avremmo bisogno di un telescopio ottico con uno specchio dal diametro di oltre 75 metri. Se volessimo invece vedere le impronte degli astronauti o il rover con un dettaglio accettabile, diciamo un rapporto di 10 centimetri per pixel, ci servirebbe un telescopio con un diametro superiore ai 2.000 metri. Gli unici strumenti terrestri che forse permetterebbero di ottenere un qualche risultato sono quelli del gruppo VLT (Very Large Telescope), che, lavorando all'unisono in interferometria, permetterebbero di scorgere oggetti aventi una grandezza minima di circa 2 metri. Infatti la risoluzione teorica di questo "grande occhio" è stimata attorno ai 0,001 secondi d'arco. Ma è meglio frenare l'entusiasmo: si parlerebbe comunque di una manciata di pixel che potrebbero delineare solo in parte la forma degli ordigni. Purtroppo questa risoluzione teorica non è ancora stata pienamente raggiunta nonostante i sistemi di ottica adattiva, sebbene un test proposto dagli scienziati sia proprio quello di provare a puntare il complesso verso i siti Apollo.

In conclusione, l'unico modo per ottenere prove fotografiche dirette è accorciare la distanza tra l'osservatore e il bersaglio. Non resta che aspettare i progressi tecnologici, anche se alcune sonde automatiche di svariate agenzie spaziali internazionali, tra cui la LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) della NASA, hanno già battuto sul tempo gli astronomi. Orbitando alcune a soli 50 chilometri dalla superficie lunare, hanno potuto raggiungere una risoluzione di circa 50 centimetri per pixel. Solo a questa distanza ravvicinata è stato possibile immortalare chiaramente le basi dei moduli di discesa  dei LM, le scie scure lasciate dai passi degli astronauti e persino l'ombra del rover, confermando con i fatti ciò che la fisica dei telescopi ci aveva già spiegato da tempo: dalla Terra, quegli storici cimeli spaziali, testimoni di un'era meravigliosa e coraggiosa, rimarranno per sempre invisibili ai nostri occhi. E i teorici del complotto, dovranno farsene una ragione!