Finalmente, è giunto il momento di parlare dei cannoni: i telescopi.

Da piccolo, i miei genitori me ne regalarono uno. Giallo. Me lo ricordo con un bel color zafferano. Non conosco né la focale, né l’apertura, nome, marca. Nulla. Credo di averlo ancora in soffitta, andrò a fargli visita, son curioso di rivederlo. All’epoca l’ho sicuramente usato meno di quanto avrei potuto, ma erano altri tempi. Non c’era Internet, mio padre, nonostante tutta la buona volontà , non era un astronomo ed io, non ricordo bene, credo fossi tra elementari e scuola media. Non sapevo nemmeno perché funzionasse, quel tubo, a dire il vero. All’epoca mi divertivo a guardare le mappe stellari che mi ero stampato ed a simulare la volta celeste. Monolitico, Windows 3.11 faceva gracchiare meccanicamente il disco fisso, durante le lentissime, estenuanti, letture dei dati: grrr zzz trick, track clack, eccola, Cassiopea!. Non ricordo nemmeno il nome del software che utilizzavamo per le simulazioni, ma ben ricordo quell’aura di stupore, magia e tono da mini-scienziato che mi dava il poter simulare, stampare ed uscire, finalmente, ad osservare.

Le osservazioni erano per lo più ad occhio nudo: costellazioni, pianeti, Luna. Notti tiepide d’estate. Su quest’ultima, spesso, ho puntato anche il telescopio. Ho provato a farlo con i pianeti, ma con scarsi risultati. Hardware, visibilità ed esperienza erano davvero limitati.

Ciò nonostante è stato, anche quello, un piccolo passo per un bimbo, un grande balzo per un adulto. Sempre io, piccolo allora, cresciuto ora. Con quel traballante telescopio, infatti, ho avuto modo di avvicinarmi alla Luna. Di toccarla, quasi. Ho potuto osservarne i monti, i mari, le pianure. Ricordo ancora lo stupore e meraviglia nell’osservarla così dettagliata, così “vicina”. Ho ancora in mente il tremolio dell’atmosfera con, al di là, crateri e pendii. Ricordo anche la fatica nel provare a disegnarli, spostando l’occhio dall’oculare al foglio, alternandomi tra focheggiatore e matite. La Luna, prima donna, non aspettava. Affatto! Era un continuo spostare l’inquadratura, un po’ più su, un po’ più in là. Fermo! Focheggia. Mh, traballa. Sposta. Sistema il treppiede, punta! Riprova. S’è mossa. Ricomincia.

Primi, timidi, esperimenti che mi hanno dato delle grosse soddisfazioni. Poi, ad un certo punto, è finito in soffitta. Ma, come l’Anello, ha covato nel buio in via Nazario Sauron. La storia, non sarebbe finita lì.

Ed eccomi qui, a 25 anni di distanza, a rispolverare quanto accantonato dal me piccino.

Di telescopi, ce ne sono parecchi. Ovviamente, mi soffermerò su quelli che mi interessano. In particolare, sulla tipologia che probabilmente sarà nel carrello eShop trainato dal mio variopinto branco di scimmie astronomiche. Per ora, le tengo a bada. A fatica.

Prima di comprare, mi son documentato. Inizio dall’ α, per arrivare all’ω.

Il primo telescopio viene attribuito all’italianissimo Galileo Galilei. In realtà, parte del merito va sicuramente ad un ottico tedesco, Hans Lippershey, normalizzato olandese, che ebbe l’idea di mettere delle lenti in serie, in un tubo, ottenendo così il primo grezzo, rozzo, impreciso esemplare. Galilei ne entrò in possesso ed il suo contributo, sensibile, fu nel migliorarlo e perfezionarlo, fino ad ottenere qualcosa degno di nota per i militari e signorotti dell’epoca. Dopo averlo presentato sul campanile di San Marco, al doge di Venezia, preso da curiosità lo puntò al cielo, piuttosto che verso l’esercito, ed il resto è storia. Galileo era uno di qui personaggi che si interessava di scienza a tutto tondo. Finanziato da fiorentini e veneziani, tra paraculate e qualche omissione (dichiarò che il telescopio fosse tutta e solo farina del suo sacco e dedicò ai Medici quanto scoprì orbitare attorno a Giove: i satelliti medicei), ha avuto la possibilità di approfondire le conoscenze dell’epoca e di tracciare un solco indelebile nella storia dell’umanità, con le sue invenzioni, tenacia e scoperte (e qualche panzanata). Tra l’altro, ebbe anche la fortuna di assistere al brillamento di una supernova, nel 1604, che accese, in lui, la curiosità astronomica che già andava coltivando.

Galileo mostra l’uso del cannocchiale al doge di Venezia Leonardo Donà

Frontespizio del Sidereus Nuncius

Supernova di Keplero, falsi colori, NASA

Ma cos’era, in fin dei conti, ‘sto tubo? Come funzionava?

Il telescopio in questione funzionava sfruttando la rifrazione della luce. Da qui, il nome di questa tipologia di strumenti, ancora oggi in circolo e produzione (con i loro pro e contro, come analizzerò più sotto). Semplificandone il contenuto, il telescopio era formato da un tubo, due lenti posizionate sull’estremità frontale dello strumento ed un oculare, sull’estremità opposta a quella in cui sono alloggiate le lenti. Le due lenti, per forma e posizione, si comportano come se fossero dei prismi, scomponendo e rifrangendo la luce in un preciso punto all’interno del tubo (in termini profani, deviandone la traiettoria e convogliandola in un unico punto). Qui sotto, la sezione di un telescopio a rifrazione moderno. Le componenti e funzionamento sono rimasti pressoché inalterati. A sinistra le lenti, a destra l’oculare.

La distanza tra lenti ed il punto in cui la luce è convogliata, il fuoco, è detta lunghezza focale dell’obiettivo. Si misura in millimetri (mm) ed è la stessa unità di misura e metrica che interessa gli obiettivi fotografici. Più assume valori elevati, più l’immagine osservata apparirà ingrandita. Per intenderci, un 55mm di focale ha una resa simile a quanto osservato e visto dall’occhio umano. Utilizzando un 18mm (grandangolo) avrò un campo visivo più ampio (vedrò più cose, quindi) e gli oggetti saranno più piccoli di come il mio occhio li percepisce. Salendo di focale, invece, aumenta il fattore di ingrandimento, ma perdo campo visivo, concentrandomi su un singolo dettaglio. Un 400mm, ad esempio, è considerato un teleobiettivo, utilizzato per riprese ravvicinate di soggetti lontani. I telescopi hanno focali che si aggirano dai 500mm fino a superare le migliaia di millimetri ed è bene sapere cosa si voglia osservare o fotografare (e con quale tecnica!), prima di acquistare un telescopio con una lunghezza focale non ottimale per i nostri soggetti.

Di seguito, un esempio della Luna a diverse lunghezze focali. Si noti come, all’aumentare del valore, la Luna appaia più grande e dettagliata, a discapito del cielo, in questo caso nero, che occupa sempre meno parte dell’immagine.

Torniamo al telescopio a rifrazione. La luce, come detto, viene rifratta in un particolare punto all’interno del tubo. Lo scopo del tubo è quello di sostenere l’intero strumento e di evitare che, al suo interno, si formino turbolenze d’aria che interferirebbero con il fascio di luce. Infine, un oculare rende possibile, tramite l’ausilio di altre lenti, vedere quanto puntato dallo strumento, incanalato nel tubo e concentrato nel punto di fuoco.

Telescopi simili, che si basano sullo stesso principio di funzionamento, sono tuttora in commercio ed hanno il loro perché. In primis, le ottiche in vetro mantengono le loro proprietà anche nel tempo, senza necessità di particolari manutenzioni. Definizione e contrasto delle immagini sono buone, dato che le lenti non subiscono alcun ostruzione (come vedremo in altre tipologie di telescopi) e possono catturare e rifrangere la luce sfruttando tutta l’area delle lenti. Altro vantaggio: gli oculari per questi strumenti sono di semplice fattura e l’interno del tubo è protetto da polvere e perturbazioni, essendo chiuso. Tutti questi pregi li candidano per un utilizzo volto ad osservare Luna, Sole, pianeti e stelle doppie, obiettivi per i quali i dettagli ed il contrasto sono molto importanti. E i contro? Sono massicci. Pesanti. Scomodi. La loro dimensione e peso crescono esponenzialmente, volendo utilizzare focali maggiori o lenti più grandi. Soffrono di aberrazione cromatica che va contrastata con lenti apocromatiche, via via più costose e pesanti con l’aumento della dimensione e precisione. A parità di apertura focale, oltre a pesare ed ingombrare di più, costano decisamente più che le altre tipologie. Hanno risultati migliori, ma… Il gioco vale la candela? L’aumento della lunghezza focale corrisponde, direttamente, all’aumento della lunghezza del tubo. Questo si riflette negativamente sulla comodità di utilizzo! Provate voi a sdraiarvi in terra, per riuscire a guardare attraverso l’oculare di uno strumento che punta la stella polare.

Ho poco prima citato la dimensione delle lenti e l’apertura focale. Apertura, non lunghezza. Apertura. Come dice la parola stessa, è rappresentata dal diametro delle lenti (o specchi, come vedremo) del nostro telescopio. In parole povere, indica quanto sia “aperto” il tubo. E’ una delle caratteristiche più importanti per uno strumento astronomico perché è direttamente proporzionale alla quantità di luce che permeerà all’interno del tubo, andando a colpire la nostra cornea o il sensore della macchina fotografica, di qualsiasi tipo essa sia. Più luce significa più dettagli, più contrasto e, spostando il fuoco (più la lente è grande, più il fuoco si allontana dalla lente stessa), un maggior ingrandimento (influenza, pertanto, la lunghezza focale!).

Negli obiettivi fotografici, l’apertura è un parametro variabile, impostabile dal software o dall’utente, per raggiungere diversi risultati, a seconda di quanto voluto ed impostato. L’obiettivo è dotato di diaframma, ovvero una serie di lamelle che, muovendosi, creano una barriera concentrica, via via più grande, il cui scopo è quello di ridurre il diametro della luce che andrà ad impressionare il sensore.

I telescopi sono affamati di luce ed ingrandimenti, hanno scopi ed utilizzi diversi rispetto agli obiettivi fotografici. L’apertura non è variabile, ma statica, ed espressa (come in fotografia) come rapporto focale (misurato in “f”) tra diametro e lunghezza focale. I telescopi, a differenza degli obiettivi fotografici, non contengono diaframmi. Cui prodest?

Quando, pertanto, leggerete che un telescopio è un 250mm f4.8, significa che ha un diametro di 25 centimetri ed ha un rapporto tra diametro e lunghezza focale di 4.8. La lunghezza focale sarà 4.8 volte i 25 centimetri di prima: 1200mm. Attenzione: se non specificato, ogni valore espresso in millimetri si riferisce al diametro del telescopio e non alla sua lunghezza focale. Quest’ultima, è derivabile a partire dal diametro e dal suo moltiplicatore: il rapporto focale “f”. Ora mi è chiaro ed ovvio, ma provenendo dalla fotografia diurna, all’inizio mi risultava strano, ero solito ragionare in termini di lunghezza focale e relativo rapporto, non calcolando quasi mai il diametro delle lenti.

In astronomia, le dimensioni, contano!

Questa tipologia di telescopi, i rifrattori, rappresenta pertanto la prima versione ed il primo approccio umano alla questione. E’ relativamente semplice e sicuramente apprezzabile. Trovo curioso, quanto interessante, il fatto che il suo design sia sostanzialmente lo stesso che, 400 anni fa, permise a Galileo di iniziare a svelare i primi segreti di quanto sia sempre stato sulle nostre teste dall’alba – notte – dei tempi.

Il mio primo telescopio, che ancora riposa in spazzacà, era proprio di questo tipo. Pace alle lenti sue.

Ho parlato dei rifrattori. Ora, è il momento dei riflettori.

Come dice la parola stessa, piuttosto che sulla rifrazione, si basano sulla riflessione della luce. Il fenomeno della riflessione è molto meno ostico da digerire, rispetto alla rifrazione. Ci specchiamo ogni giorno, sappiamo benissimo cosa comporti, come funzioni, cosa serva.

I telescopi a riflessione utilizzano proprio queste proprietà e tecniche. Rispetto ai rifrattori, sono più semplici da costruire, più economici e diffusi. Questa tipologia di telescopio raccoglie la luce per mezzo di uno specchio parabolico, concentrandola sul fuoco della parabola, dal quale può essere osservata, fotografata o analizzata mediante i vari strumenti. Esistono diverse configurazioni di questa tipologia di strumento.

La configurazione newtoniana (che prende il nome dal suo inventore Isaac Newton) è caratterizzata da un tubo aperto ad una delle due estremità. All’interno del tubo, nell’estremità chiusa, c’è uno specchio parabolico che riflette, verso l’interno, la luce proveniente dall’apertura al polo opposto. In prossimità dell’apertura, un secondo specchio convoglia la luce (proveniente dal primo specchio) verso l’oculare, posizionato comodamente sul lato del tubo. Non avete capito? Ecco un’immagine con la sezione di quanto descritto.

La luce (il tratteggio rosso) entra alla parte sinistra dell’immagine, attraverso l’apertura del tubo. Arrivata in fondo al telescopio (a destra) uno specchio parabolico la devia e riflette in modo che converga e colpisca quello specchietto, piccino, che vedete davanti all’apertura. Quest’ultimo, a sua volta, devia e proietta la luce all’oculare, posto, nell’immagine, in alto.

Come potete facilmente notare questa tipologia di telescopio ha la particolarità che non tutta la sua apertura (il diametro dell’apertura del tubo) sia realmente sfruttata dalla luce, dato che la parte che colpisce, al centro, la posizione posteriore del secondo specchietto, non arriverà mai allo specchio principale, ma finirà lì la propria corsa. Cosa significa? Che una percentuale dell’apertura di questi telescopi è necessariamente sacrificata, by design. L’osservazione e le fotografie non presenteranno zone d’ombra, macchie o punti, come si potrebbe pensare. La presenza dello specchietto – funzionalmente indispensabile – sarà solo causa di perdita di luce (e ciò che questo comporta: minor contrasto, minor dettagli, e via dicendo).

Questo strumento è semplice ed economico da costruire con diverse aperture e focali, rendendolo decisamente versatile. L’oculare è posizionato in modo più comodo ma purtroppo è soggetto alla manutenzione degli specchi (collimazione, pulizia, ecc…) e ad eventuali degradazioni dell’osservazione dovuta a turbolenze dell’aria all’interno del tubo, tra gli specchi e l’oculare. Risultano più soggetti al coma ed alla vignettatura. Rispetto ai rifrattori, ad ogni modo, a parità di costo sono equipaggiati con aperture maggiori, rendendo più accessibile l’osservazione del cielo profondo.

Molto probabilmente la mia prima scelta ricadrà su un telescopio del genere, sto ancora studiando quale possa essere l’apertura ed il rapporto tra quest’ultima e la lunghezza focale ottimali per muovere i primi passi ed ottenere qualcosa di decente. Vorrei evitare di ritrovarmi a cavalcioni di Smaug e non essere in grado di domarlo. Leggo che è capitato a molti, farò di necessità virtù e continuerò a documentami e chieder consigli a riguardo. Asfidanken! A cuccia, scimmie!

Esistono poi altre declinazioni del concetto di rifrattore. Il Cassegrain (e relative varianti), ad esempio, non riflette la luce ad un oculare posto sul lato del telescopio, ma, con una serie di rimbalzi, fa confluire la luce nella stessa posizione in cui sarebbe l’oculare in uno strumento a rifrazione. La luce, in questo caso, colpirebbe un primo specchio, grande e  parabolico, che dirige la luce verso un secondo, piccolo ed iperbolico, che fa arrivare la luce all’oculare posto al centro del primo specchio. Un’immagine ne semplifica il funzionamento.La luce, prima di colpire l’oculare, compie 3 rimbalzi. Nel newtoniano, solo 2. Questo rimbalzo in più permette alla luce di percorrere, a parità di dimensioni del telescopio, più millimetri. Questo significa, ovviamente, che a parità di dimensioni, un Cassegrain avrà una lunghezza focale (seppur spezzata in 3 segmenti) maggiore. Tutto questo a discapito della quantità di luce riflessa, dato che, all’interno del diametro del telescopio, ci sono ben 2 ostruzioni (una sola, nel newtoniano).

Questo approccio è utile non tanto per avere maggiori focali, ma per avere, a parità di focale, telescopi più piccoli e maneggevoli! Provate voi a spostare 40Kg di attrezzatura ingombrante all’interno di un’automobile che non sia un SUV attrezzato. Questo fa della declinazione Cassegrain quella più piccina e versatile, se lo spazio e dimensioni rappresentano un problema. A parità di apertura, perdono più luce di un newtoniano, costano un po’ di più, ma ciò che si sta pagando è la mancanza di ingombro e la facilità di utilizzo e trasporto. Ne esistono di diversi tipi, con diversi accorgimenti per migliorarne la resa e limitarne le aberrazioni ottiche.

Dati i limiti (ed il costo più elevato rispetto ad un newtoniano) non credo che sarà il candidato per il mio primo acquisto.

Non ho ancora le idee chiare, non so ancora cosa comprerò. Molto probabilmente, le prime foto mi limiterò a farle con il mio 400 (lunghezza focale!) Canon. Trattasi di teleobiettivo, ma è adatto a qualche fotografia dello spazio profondo. E’ quanto già posseggo e credo proprio che mi farà compagnia durante le prime notte di pratica.

Quello che mi manca, ed è fondamentale, è la montatura! Senza quest’ultima, non sarei in grado di contrastare il moto apparente degli astri, rendendo vano qualsiasi scatto. Ne parlerò più avanti, con calma. Certo è, me ne devo comprare una. Presto.

Ora che ne sapete di più, andate a curiosare cosa combina, e fotografa, il nostro instancabile Hubble, il telescopio (riflettore!) spaziale, per antonomasia, della NASA. Diametro di 2400mm, lunghezza focale di 57000mm. Cinquanta-sette-metri.

Altro che cannoni di Navarone. Inizio a metter via i soldi per il mio minicicciolo.