Elevata precisione nel posizionamento di filtri solari con i sistemi di misura lineari HEIDENHAIN

Osservazione del Sole con una risoluzione senza precedenti

Con il nuovo telescopio solare DKIST nelle Hawaii, i ricercatori hanno la possibilità di osservare con maggiori dettagli la superficie solare. L'istituto Kiepenheuer di Fisica Solare a Friburgo ha messo a punto il Visible Tunable Filter. L'impostazione di questo filtro è controllata dai sistemi di misura lineari HEIDENHAIN con un'accuratezza inferiore al nanometro.

Già oggi i ricercatori possono osservare l'attività presente sulla superficie solare. Ma non sono in grado di comprenderne a fondo le cause con la strumentazione attualmente a loro disposizione. Questo sarà possibile dal 2019 con il nuovo telescopio solare DKIST in costruzione sull'isola di Maui (Hawaii). Con uno specchio del diametro di quattro metri sarà il telescopio solare più grande al mondo e consentirà un'analisi molto dettagliata della superficie del Sole.

Le ottiche del telescopio DKIST sono una caratteristica fondamentale, gli strumenti installati sul telescopio consentiranno agli scienziati di tutto il mondo di eseguire nuove osservazioni dei processi solari. Uno di questi è in fase di sviluppo presso l'Istituto Kiepenheuer di Fisica Solare (KIS) di Friburgo: il Visible Tunable Filter, in breve VTF. Il VTF consentirà di analizzare bande di lunghezza d'onda molto strette e ben definite della luce irradiata dalla superficie solare. Su tale base i ricercatori possono inoltre collezionare informazioni sulla temperatura del plasma, differenze sulla pressione, sui campi magnetici e i movimenti del plasma sulla superficie solare come pure raccogliere dati sulle variazioni nel campo magnetico del Sole.

La configurazione del VTF è in linea di principio molto semplice. La luce solare viene guidata in modo da attraversare l'aria che separa due lastre di vetro rivestite da apposito materiale. In questo modo si ottiene una interferenza della luce irradiata e un filtraggio delle lunghezze d'onda. Questo filtro è in pratica ottenuto dal volume d'aria presente tra le due lastre e in secondo luogo dalla loro distanza. La possibilità di analizzare la singola lunghezza d'onda è determinata dalla capacità di posizionare in parallelo le due lastre con estrema precisione, nell'ordine del nanometro.

Con il VTF, tuttavia, non si tratta di esaminare costantemente solo una lunghezza d'onda. Interessanti risultano piuttosto le variazioni tra le diverse lunghezze d'onda. Di conseguenza le lastre vengono sempre avvicinate e allontanate in passi di nanometri, molte centinaia di volte nel corso di una sessione osservativa della durata di due ore. Il sistema di misura deve quindi presentare passi di misura di 20 pm. Gli errori di misura nell'arco di un'ora non devono inoltre superare complessivamente i 100 pm, dimensioni corrispondenti ai diametri degli atomi.

Presso l'Istituto Kiepenheuer di Fisica Solare si sta attualmente testando una versione in scala ridotta del VTF. Sei sistemi di misura lineari HEIDENHAIN del modello LIP 382 con testina di scansione standard e riga graduata personalizzata sono montati intorno alle due lastre in vetro. Tre di questi determinano la posizione della piastra superiore e tre di quella inferiore. Nelle serie di prove in corso l'accuratezza ottenibile in modo affidabile e costante dell'attuale configurazione è di 0,17 nm all'ora, puntando comunque a raggiungere l'obiettivo di 0,1 nm all'ora. KIS e HEIDENHAIN stanno lavorando fianco a fianco in tale direzione. Ricercatori solari ed esperti delle tecnologie di misura stanno collaborando attivamente passo dopo passo per arrivare a poter disporre dal 2019 di una visione completamente nuova e altamente precisa della superficie del Sole.