Aldo Radrizzani's Schmidt Archive

Introduzione
Durante un periodo estivo di vacanza trascorso sul mar Ligure, abbiamo saputo dell'esistenza di un osservatorio nell'entroterra della Costa Azzurra, sopra Grasse, tra Nizza e Cannes. Si tratta di un particolare osservatorio pubblico, in località Caussols, su un altopiano a circa 1200 m di altitudine, gestito dallo Stato francese tramite l'INSU (Institut National des Sciences del l'Univers), il cui strumento principale è una Camera Schmidt tra le maggiori al mondo. Sullo stesso altopiano operano altri cinque osservatori minori.
Preceduti da una semplice presentazione e qualificandoci come astrofili, abbiamo avuto il piacere di essere accolti dal direttore tecnico del telescopio, Ing. Alain Maury, con il quale ci siamo intrattenuti dopo aver fatto visita alla cupola di circa 10 m di diametro contenente il "mostro" con specchio di 1,5 m e lastra correttrice di 90 cm.
A differenza del notissimo osservatorio di Nizza, ormai da tempo sommerso dalle luci della città che ne hanno notevolmente limitato le attività, l'osservatorio di Calern -questo è il suo nome- svolge un'attività intensa, limitata solo dai budget più o meno ristretti a seconda dei periodi. [Nota seguente alla scrittura di questo articolo: dal 2000 l'osservatorio è purtroppo stato chiuso per problemi di budget; da allora la Schmidt giace in stato di abbandono, ed è un vero peccato perchè è la più grande d'Europa!].


Cartello d'ingresso	La Schmidt da lontano	La cupola della Schmidt

L'altopiano di Calern con molte altre cupole.	Altra vista dell'altopiano.

Breve storia della Camera Schmidt
Riguardo la Camera Schmidt possiamo tracciare una breve storia. Lo strumento ha iniziato a operare nel 1978 ed ha ripreso ad oggi oltre 3500 lastre nell'ambito delle iniziative dell'INSU, tendente a fornire agli astronomi ed astrofisici francesi alcuni grandi telescopi. Quello col maggiore potere risolutivo è all'osservatorio di Pic du Midi, nei Pirenei. Lo strumento a grande campo è quello di Calern.
Le ottiche furono fornite dal notissimo ottico Jean Texereau all'osservatorio di Parigi. L'intero strumento venne montato tra il 1976 e il 1978.
Tra le caratteristiche principali annotiamo una lastra correttrice in silica, trasparente ai raggi UV; tuttavia motivi finanziari fecero scegliere una località, Caussols, non molto trasparente ai raggi UV, pur essendo comunque un ottimo sito ad un'altitudine media, ma non ideale come le Hawaii o Saint Veran a 3300 m.
Dopo il 1989 furono apportati miglioramenti, come l'inseguimento automatico, il porta filtri, un nuovo sistema di messa a fuoco, un encoder di posizionamento ed un meccanismo automatico di sollevamento delle lastre all'interno del telescopio. Si aggiunse un programma al computer per l'automazione delle riprese fotografiche, con la conseguenza di aumentare significativamente il numero delle pubblicazioni ottenute tramite il telescopio. Dopo il 1990 il sistema per l'analisi dei dati MAMA iniziò ad operare in forma regolare, il che consentì agli astronomi di ricavare informazioni utili anche al di fuori dei dati forniti direttamente dalle lastre.
A partire dal 1992 iniziarono i primi esperimenti con le camere CCD. La prima fu una piccola Thomson da 384x576 pix. Nel 1994 fu sostituita da un Loral 2048x2048 pix che è diventato il principale detector usato con il telescopio, con ancora una media di quattro notti al mese dedicate al sistema fotografico (successivamente abbandonato con la sola eccezione delle riprese alla cometa Hale-Bopp nel 1997). Il futuro è però per CCD più grandi. [Nota seguente alla scrittura di questo articolo: purtroppo con la chiusura dell'osservatorio anche il progetto di un grande CCD è stato abbandonato].
Ulteriori sforzi sono stati fatti per automatizzare l'operatività del telescopio. Dato che la camera CCD non richiede sostituzioni di lastre tra una posa e l'altra, e che ormai questo è l'uso generale che si fa del telescopio, è stato avviato un progetto di competa automazione sia delle riprese che della riduzione dei dati, operativo dal 1999.


Fiancata ovest della Schmidt	La cella di sostegno dello specchio	La forcella


Fiancata est della Schmidt	Vista inferiore, con il sistema per inserire le lastre.

Fiancata est della Schmidt	Uno dei rifrattori di guida da 30 cm.

Questa immagine non ha davvero bisogno di commenti, dopotutto è stata ripresa con la camera Schmidt da 90 cm di apertura utile e si è utilizzata la tecnica della tricromia su lastre di Technical Pan ipersensibilizzata da 30x30 cm. Ora, con l’avvento del CCD, le lastre fotografiche non vengono più utilizzate. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Una delle ultime riprese fotografiche fatte con la Camera Schmidt, alla cometa Hale-Bopp, nel 1997. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Programmi principali
Il telescopio opera principalmente su contratti esterni ed il programma osservativo riflette questa realtà. Al di fuori di questi contratti, dato che parte del budget è dato dall'OCA (Observatoire de la Cote d'Azur), il tempo è stabilito da un comitato scientifico di astronomi dell'OCA, che in molti casi lavora in collaborazione con gruppi scientifici esterni.

Il 50% del tempo osservativo è riservato alla survei di asteroidi (ODAS) da parte del personale dell'OCA.
Il 30% riguarda rilevazioni dei satelliti geostazionari e dei rottami spaziali, in collaborazione con l'agenzia spaziale francese (CNES).
Si fanno anche tentativi di rinvenire controparti ottiche dei GRB (Gamma Ray Burst) senza che questo programma sia preventivamente fissato; per cui quando occorre viene a sovrapporsi agli altri. La prima osservazione di successo fu il GRB 980519 del 19 maggio 1998.
Il rimanente 20% è riservato ad astrometria, conteggi di galassie, fotometria di stelle variabili.

Lavori di astronomi esterni possono essere effettuati in collaborazione con astronomi dell'OCA.
I risultati delle osservazioni sono stati pubblicati a partire dal 1990 fino al 1995 e comprendono le scoperte di 7 asteroidi e 59 supernove.

La ripresa di satelliti artificiali può sembrare poco attinente alla ricerca astronomica, invece è una delle fonti di finanziamento per l’osservatorio, che altrimenti rischierebbe la chiusura. In questa immagine sono stati rilevati due satelliti francesi per telecomunicazioni, Telecom 2B e 2D, oltre a due detriti spaziali. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

La sonda NEAR, ripresa durante il passaggio vicino alla Terra del 21 gennaio 1998, è un puntino di magnitudine 19.2 che si muove velocissimo tra le stelle. Questa serie di immagini riprese tra le 18.27 e le 19.07 TU sono probabilmente le prime riprese durante il passaggio, quando la sonda era a 940.000 km dal telescopio. Ogni immagine è stata ottenuta con il telescopio Schmidt senza filtri, pose da 1 minuto ciascuna. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Una serie di immagini da 120 secondi di posa della cometa Harrington-Abell riprese in un totale di 43 minuti a partire dalle 02:04 TU del 21 luglio 1998. Durante la ripresa delle immagini, l’osservatore (Alain Maury) è rimasto scioccato dalla luminosità della cometa che si presentava con una magnitudine del nucleo di 14.4 invece della 21.7 prevista! E, come una ciliegina sulla torta, un asteroide stava “accompagnando” la cometa nel suo percorso: si tratta di 3721 Windorn. Come si nota dalla successione di immagini la cometa si muove più velocemente, e di li a poco ha “superato” l’asteroide. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Questo GRB è stato rivelato tramite il satellite Beppo-SAX, mentre la scoperta della controparte ottica è stata fatta da Odelwahn et al. del Caltech, usando il telescopio da 1,5 metri di monte Palomar. L’oggetto era di magnitudine 18.2 e stava calando. L’osservazione col telescopio Schmidt di Calern è iniziata alle 00.53 TU del 24 gennaio 1999, cioè meno di 24 ore dopo la scoperta! Le osservazioni hanno permesso di costruire un grafico che mostra l’andamento in luminosità della sorgente, la quale si è rivelata alquanto altalenate! L’immagine, somma di 36 pose, mostra il GRB al centro del fotogramma, indicato da OT. Cortesia Alain Maury e Michel Boer/O.C.A.

L’occultazione di una stella da parte di un asteroide è un evento molto importante, che, assieme ad altre osservazioni da località diverse, può aiutare a determinare le dimensioni e la forma dell’asteroide. L’osservazione è stata effettuata da Alain Maury al telescopio Schmidt e da Jean Montannè da una località vicina a Bordeaux. La tecnica utilizzata è stata di riprendere con il CCD una strisciata della stella che è stata occultata. In tal modo la stella si è mossa nel campo del CCD con grande regolarità ed è stato facile ricavare i tempi dell’occultazione, sapendo l’istante esatto di inizio della posa. L’immagine qui mostrata è stata ottenuta con la camera Schmidt, il grafico riporta i valori della luminosità della stella lungo la strisciata. Il risultato preliminare per le due località di osservazione è riassunto dalle durate dell’occultazione: 5.8 secondi a Calern e 10 secondi da Bordeaux. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Alain Maury
Una breve nota sul nostro accompagnatore nella visita, l'ingegner Alain Maury, direttore tecnico dell'osservatorio. A tutto quanto sopra, aggiungiamo che Maury ha iniziato ad interessarsi di astronomia come astrofilo. Lavora alla Schmidt dal 1983 con una interruzione di quattro anni durante i quali ha collaborato come fotografo scientifico al Palomar Observatory Second Sky Survey (POSS-2). Per intervento personale di David Malin (grande astronomo e astrofotografo australiano), Maury ha ora (1998) una posizione permanente come ingegnere ricercatore presso il CRNS (ente francese di ricerca). In questi ultimi otto anni la maggior parte della sua attività si è concentrata sulla survey di asteroidi.
Maury è anche scopritore o co-scopritore di due comete e di sei asteroidi, tra cui il famoso (4179) Toutatis, i cui dati orbitali iniziali davano un passaggio assai radente alla Terra entro pochi anni. Il ritrovamento di precedenti immagini, fino al 1993, e nuovi dati di quattro opposizioni successive, hanno poi consentito un calcolo assai più accurato dell'orbita di questo asteroide della classe Apollo (cioè che incrocia l'orbita terrestre), che ha la caratteristica eccezionale di avere un'orbita inclinata di meno di mezzo grado rispetto alla Terra.
L'origine di astrofotografo di Maury emerge poi dalle numerose riprese fatte anche con il suo personale Celestron C14, di Saturno e della zona centrale della cometa Hale-Bopp, nel febbraio e aprile 1997, ripresa nel vicino infrarosso ed elaborata con filtri a gradiente rotazionale.
Per maggiori informazioni si può consultare la sua pagina personale.

Il direttore tecnico della Camera Schmidt, Alain Maury. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Questo famosissimo asteroide della classe Earth Crossing è stato scoperto proprio con la camera Schmidt di Calern. La scoperta è stata fatta su alcune lastre riprese per conto di astronomi; si cercavano dei possibili satelliti di Giove (per questo una parte dell’immagine è più chiara). Ma quello che si è trovato è stato un asteroide che si muoveva velocissimo in cielo! Il nome Toutatis, scelto dal team di Calern, è ispirato a un dio Gallico, tra l’altro citato nel libro di fumetti “Le avventure di Asterix”. Cortesia Alain Maury/O.C.A.

Conclusione
Come si può capire dalla ricchezza di dati forniteci, Alain Maury è stato assai disponibile e con la migliore cordialità ci ha invitati a trascorrere una notte osservativa, con cui toccare con mano le procedure dei suoi lavori e, per noi, arricchire il bagaglio tecnico e umano di nuove esperienze.
Per maggiori dettagli, è disponibile una pagina web dell'osservatorio, curata personalmente da Maury: http://wwwrc.obs-azur.fr/schmidt/ (purtroppo il sito è stato rimosso, ma è comunque consultabile cliccando sopra, tramite la "wayback machine")

Ringraziamenti: si ringrazia il personale dell'OCA, e in particolare l'ing. Alain Maury, per la disponibilità e per la gentile concessione di molte delle figure dell'articolo.

Caratteristiche della Camera Schmidt
Posizione
Long	6° 55' 36" E
Lat	43° 44' 53" N
Altezza	1270 m
Telescopio Schmidt
Diametro specchio	152 cm
Diametro lastra correttrice	90 cm
Lunghezza focale fotografica	3161 mm
Dimensione delle lastre	300 x 300 mm
Spessore delle lastre	1 mm
Dimensioni del campo	5°16' quadrato
La lastra correttrice
Materiale	Silica fusa
Trasmissione in UV	90% a 290 nm, trasparente agli UV
Diametro esterno	942,9 mm
Diametro ottico	900 mm
Spessore al centro	32,44 mm
Massa	95 kg
Specchio
Materiale	CER-VIT
Diametro esterno	1528 mm
Diametro ottico	1519 mm
Spessore al centro	189,3 mm
Massa	764 kg
Rifrattori di guida (due)
Diametro	300 mm
Lunghezza focale (ovest)	4175,8 mm
Lunghezza focale (est)	4169,2 mm
La guida è eseguita mediante una camera SBIG ST4. La mag. limite della stella di guida è 9,5.
Emulsioni fotografiche
Dimensioni	300 x 300 mm
Lastre	Kodak IIIaJ IIIaF 153-01 (ovvero Technical Pan 2415 su lastra di vetro)
Pellicole	Kodak Tecnical Pan 4415
Normalmente il materiale viene ipersensibilizzato con azoto a 65°C e idrogeno a 25°C. Secondo la necessità si effettua una taratura al sensitometro sull'angolo del fotogramma. Attualmente l'uso della fotografia è cessato.
La camera CCD TESCA
Sensore CCD	Loral 442a
Dimensione array	2048 x 2048 pix
Dimensioni del pixel	15 x 15 micrometri
Dimensioni del CCD	30,72 x 30,72 mm
Campo angolare	2018"x2018" ovvero 33,6'x33,6'
Scala	0,985 "/pix
Si tratta di un CCD "spesso", e quindi non è molto sensibile nel blu e UV. Le bande più sensibili sono V, R, I. E' equipaggiato con una lente spianatrice che porta la lunghezza focale a 3140 mm. Viene raffreddato da elementi Peltier intorno a -40°C. Il controller è autocostruito ed ottimizzato per telescopi Schmidt. E' compatto a sufficienza per essere sistemato nel vecchio portalastre e funziona a 150 kpix/s con 15 bit. Il normale disturbo elettronico è intorno ai 25 e-, che per le applicazioni, velocità di lettura, e tenuto conto il tipo di CCD, è più che adeguato. Il CCD può funzionare in differenti modi, compresi "stare mode" (ripresa semplice), "shift and add mode" (mosaico), e "scan mode" (telescopio fermo, mentre le stelle si muovono sul CCD, si ottengono immagini a forma di striscia, normalmente da 28000x2000 pix). Sono state approntate procedure automatizzate per ottenere immagini di offset, dark e flat field (uno schermo bianco è montato all'interno della cupola).
Come raggiungere l'osservatorio
L'osservatorio si trova sulle montagne a nord di Cannes, sulla Costa Azzurra; lo si raggiunge con l'autostrada fino a Cannes (proveniendo dal confine italiano di Ventimiglia), con la superstrada fino a Grasse, poi prendendo la strada per Digne si prosegue fino a St. Vaillant. Passato questo piccolo paese, si gira a destra verso Caussols, da dove si sale all'osservatorio semplicemente seguendo i cartelli. Nel 1998 era aperto al pubblico il martedì e giovedì nelle ore di lavoro ordinario.

Se si pensa che la camera Schmidt di Calern ha un campo focale utile superiore ai 30 cm di lato, e che il CCD “TESCA” attualmente utilizzato utilizza un rivelatore CCD di soli 3 cm di lato, si comprende che viene utilizzato solo l’1% della superficie disponibile! Per sfruttare al meglio le potenzialità della camera Schmidt sarebbe necessario un CCD con lati da 30 cm, ma un tale sensore è completamente fuori dalla portata del budget di questo “piccolo” osservatorio. E’ quindi nata un’idea: accoppiare 9 CCD “piccoli” da 3 cm di lato. Siccome per la ripresa delle immagini viene utilizzata le tecnica dello scorrimento delle stelle sul rivelatore, quello che importa è l’altezza del rivelatore. Quindi i 9 CCD verranno affiancati, facendo attenzione però che una piccola parte di ciascuno vada a sovrapporsi orizzontalmente con una piccola parte del successivo rivelatore. In definitiva, lasciando il telescopio fermo in ascensione retta, le stelle del campo scorrono orizzontalmente sui CCD, permettendo di riprendere immagini di circa 18.000 pixel di altezza e di circa 28.000 pixel di larghezza (quest’ultimo valore dipende dalla lunghezza delle pose, 28.000 pixel è il valore corrispondente a pose di 40 minuti). L’immagine finale equivale quindi a una singola ripresa di 2 minuti (il tempo che impiega una stella a scorrere su un CCD), ma con dimensioni enormi.

Questo nuovo apparato permetterà, secondo il direttore tecnico Alain Maury, di decuplicare le scoperte di asteroidi, diventando in questo modo competitivo con i nuovi potentissimi telescopi americani dedicati alla ricerca di asteroidi.