Программы seti и ceti доклад
Обновлено: 05.07.2024
Излучение на длине волны 21 см, частота около 1420 МГц, обусловленное сверхтонким метастабильным переходом между двумя состояниями атома водорода, отличающихся взаимной ориентацией магнитных моментов электрона и протона, является универсальной физической величиной (радиолиния излучения нейтрального атомарного водорода во Вселенной). Предполагалось, что любая технологически развитая цивилизация, достигшая технологического уровня земной цивилизации, будет излучать в радиодиапазоне для контактов с другими цивилизациями на этой универсальной частоте (сигналы с частотой ниже одного гигагерца заглушают излучение быстро движущихся электронов, а на частотах выше десяти гигагерц любой сигнал получит сильные искажения из-за шума, который испускают молекулы кислорода и воды в нашей собственной атмосфере), поэтому она предлагалась в качестве приемлемой для поисков по программе SETI.
Новаторский подход к проблеме продемонстрировали астрономы из Университета Калифорнии в Беркли; в 1999 г. они запустили в действие проект SETI@home. Идея проекта — привлечь к работе миллионы владельцев персональных компьютеров, чьи машины большую часть времени просто бездействуют. Те, кто участвует в проекте, скачивают из Интернета и устанавливают на своем компьютере пакет программ, которые работают в режиме скринсейвера, а потому не доставляют владельцу никаких неудобств. Эти программы участвуют в расшифровке сигналов, принятых радиотелескопом. До настоящего момента к проекту присоединились 5 млн пользователей в 200 с лишним странах мира; вместе они потратили электричества больше чем на миллиард долларов, но каждому пользователю участие в проекте стоило недорого. Это самый масштабный коллективный компьютерный проект в истории; он мог бы послужить образцом для других проектов, где требуются большие вычислительные мощности. Тем не менее до сих пор проект SETI@home также не обнаружил ни одного разумного сигнала.
В 1960—1980-е годы SETI скрытно финансировалось (через научные фонды) и использовалось ЦРУ для космической радиоразведки — поиск частот, на которых работали советские спутники и наземные станции.
В 2011 году астрономы Абрахам Лоэб из Гарвардского университета и Эдвин Тёрнер из Принстонского университета предложили новую схему поиска внеземных цивилизаций. Их предложение заключается в поиске инопланетных цивилизаций по освещению их возможных городов, располагающихся на ночной стороне их планет. Существуют также сомнения, что продвинутые внеземные цивилизации могут использовать радиоволны, которые можно было бы регистрировать на космических расстояниях.
Исследования в России
Мнения о проекте
Откровенное отсутствие результатов после нескольких десятилетий тяжелой работы вынуждает сторонников активного поиска внеземного разума искать ответы на трудные вопросы. Одним из очевидных недостатков проекта можно назвать тот факт, что поиск идет только на определенных частотах радиодиапазона. Есть предположения, что иные цивилизации вместо радиосигналов используют лазерные . Современные приборы оптической связи работают на технологии FSO (Free Space Optics).
Существует мнение о том, что проект SETI может нести серьезную опасность. Предполагается, что высокоразвитая инопланетная цивилизация может использовать радиосигналы в качестве информационного оружия или средства собственного распространения.
В этом году проекту поиска внеземного разума SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) исполнится уже 60 лет!
Радио или свет?
Дрейк начал готовить свой эксперимент ранней весной 1959 года. Частоту приема 1,420 ГГц он выбрал не случайно — на ней излучает рассеянный между галактиками атомарный водород, самый распространенный во Вселенной элемент. Радиоволны с такой частотой рождаются при переходе невозбужденного (то есть находящегося на нижнем орбитальном уровне) электрона из состояния, когда его спин параллелен ядерному спину, в состояние с меньшей энергией, когда спины противоположны. При этом излучается фотон с энергией 5,9х10−6 эВ, которая соответствует избранной Дрейком частоте (или длине волны 21,1 см). Не надеясь получить денег на одно лишь прослушивание межзвездных сигналов, Дрейк дополнительно обосновал свой проект исследованием зеемановского эффекта. Интересно, что уникальный ресивер Дрейка обошелся всего в $2000, поскольку электронная фирма Microwave Associates бесплатно предоставила ему новейший параметрический усилитель, в то время один из лучших в мире.
Звезды с планетами, с которых можно наблюдать прохождение Земли по диску Солнца (в плоскости эклиптики), по мнению ученых, – наиболее вероятные кандидаты на посылку радиосигналов, предназначенных для землян.
На 1959 год приходится еще одно родоначальное событие истории SETI. В сентябре профессора Корнеллского университета Джузеппе Коккони и Филип Моррисон опубликовали в Nature короткую заметку, где предложили такую же стратегию космических коммуникаций, как и Дрейк. Они тоже сочли весьма вероятным, что внеземные цивилизации выходят на связь на волне 21,1 см и поэтому рекомендовали искать братьев по разуму в полосе 1,420 ГГц ±300 КГц, охватывающей доплеровские сдвиги частоты, обусловленные движением источников сигналов относительно Земли со скоростями не более 100 км/с. Эта заметка стала первой научной публикацией, посвященной проблеме SETI.
Сенаторы против NASA
Еще пару десятков лет NASA мелкими шажочками двигалось к поиску межзвездных сигналов, на что истратило около $50 млн. В начальной фазе подготовки, где-то в 1976 году, появилось и название SETI. До этого энтузиасты ловли космических посланий пользовались более претенциозной версией — CETI, Communications with Extraterrestrial Intelligence. Поскольку обещать подобные коммуникации было рискованно, их заменили на поиск.
И все же эти усилия закончились пшиком — по причинам политического свойства. Первым на SETI ополчился влиятельный сенатор Уильям Проксмайр, зацикленный на борьбе с разбазариванием народных средств на якобы нелепые научные проекты. В начале 1980-х он зарезал ассигнования на SETI и согласился вернуть их лишь по ходатайству знаменитого астронома Карла Сагана. На несколько лет SETI оставили в покое, но следующей осенью сенатор-новичок Ричард Брайан решил сэкономить налогоплательщикам 12 млн, предназначенных на эти цели, и добился своего. Интересно, что это оказалось его единственным достижением за два срока пребывания в Сенате США.
Исследователь из Института астрофизики Канарских островов (IAC) предложил принципиально новый способ поиска внеземной жизни, ориентируясь на техносигнатуры. Рассказываем, что это такое, как инопланетный разум искали раньше, по какой причине ученые прекратили попытки и почему сейчас самое время возобновить поиски.
Как искали внеземную жизнь раньше?
Новаторский подход к проблеме продемонстрировали астрономы из университета Калифорнии в Беркли: в 1999 г. они запустили в действие проект SETI@home. Идея — привлечь к работе миллионы владельцев персональных компьютеров, чьи машины большую часть времени просто бездействуют. Те, кто участвует в проекте, скачивают из Интернета и устанавливают на своем компьютере пакет программ, которые работают в режиме скринсейвера, а потому не доставляют владельцу никаких неудобств. Эти программы участвуют в расшифровке сигналов, принятых радиотелескопом.
Прект SETI@home считается беспрецедентным успехом в демонстрации возможности масштабных распределенных вычислений, и его влияние можно увидеть во всем, от многопользовательских видеоигр до криптовалютных проектов, таких как биткойн и Ethereum. Однако проект по использованию резервных вычислительных циклов для помощи поиску внеземного разума год назад приостановил деятельность после 20 лет работы.
Развитие машинного обучения, которое требует огромных вычислительных мощностей, может дать этой области еще один импульс в ближайшие годы, хотя проблемы конфиденциальности и безопасности ограничивают области, в которых может быть полезен распределенный подход.
Однако свою главную цель проект SETI@home так и не выполнил: после 20 лет поисков внеземной разум так и не был найден.
Новое начало
За 27 лет до прекращения проекта SETI@home, в 1993 году НАСА внезапно прекратило свою первоначальную программу SETI по поиску разумной внеземной жизни, когда она еще не началась. Он включал в себя два взаимодополняющих амбициозных проекта, один с использованием гигантского радиотелескопа в Аресибо, Пуэрто-Рико, а другой с антеннами сети Deep Space Network в Калифорнии. Теперь, почти 30 лет спустя, все изменилось, и Агентство хочет возобновить поисковые работы.
За последнее десятилетие были достигнуты большие успехи в области астрономических приборов, что привело к революции в науке открытия и изучения экзопланет.
18 апреля 2018 году на борту ракеты SpaceX Falcon 9 НАСА запустило спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS). Миссия стала следующим шагом в поисках планет за пределами нашей Солнечной системы. В том числе тех, которые могут поддерживать жизнь. В ходе миссии уже обнаружены экзопланеты, которые периодически блокируют часть света от своих звезд-хозяев. Такой метод поиска экзопланет называет транзитным. TESS обследует 200 000 ярчайших звезд около Солнца в поисках других миров.
Художественный слепок поверхности недавно открытой горячей суперземли Gliese 486b. При температуре около 700 Кельвинов (430 ° C) астрономы из коллаборации CARMENES ожидают, что подобный Венере жаркий и сухой пейзаж перемежается с пылающими реками лавы. Возможно, Gliese 486b имеет нечеткую атмосферу.
За почти три года TESS внес в каталог тысячи планет-кандидатов и увеличил количество известных экзопланет. Несколько из них оказались размером с Землю — в космическом масштабе и по меркам НАСА это те планеты, которые не более чем в два раза больше Земли. Чем больше миссия находит экзопланет, тем больше у нас шансов найти там следы жизни.
- Во-вторых, созданы новые телескопы
Принципиально новые телескопы и проекты будущих космических миссий впервые позволят искать биомаркеры, свидетельствующие о жизни на других планетах. Многие эксперты считают вероятным, что в ближайшие годы мы обнаружим внеземную жизнь, хотя, скорее всего, она будет представлена в очень простой форме.
Учитывая настоящий и будущий технический прогресс, появятся новые возможности для поиска техносигнатур. Вот почему НАСА решило снова заняться поисками внеземного разума, воспользовавшись возможностями нынешних и предполагаемых будущих космических обсерваторий.
Визуализация траектории полёта телескопа Nancy Grace Roman Space Telescopeв точку Лагранжа L2 Солнце-Земля
Эти темы, среди прочего, были в повестке дня встречи TechnoClimes 2020 под эгидой НАСА в Blue Marble Space Institute of Science (Сиэтл, США). Его цель с учеными со всего мира состояла в том, чтобы предложить новые разработки, способствующие будущим достижениям.
Наконец, из-за пандемии COVID-19 встреча была проведена виртуально в режиме видеоконференции, на которой 53 исследователя из различных дисциплин из 13 стран обсудили ряд аспектов поиска других разумных видов.
Как теперь будут искать инопланетную жизнь?
В статье представлены несколько идей для поиска техносигнатур, которые указали бы на существование внеземных цивилизаций, от самых банальных — промышленные загрязнения в атмосфере или большое скопления спутников, до гипотетических гигантских конструкций космической инженерии, например, теплозащитных экранов для защиты от изменения климата или сфер Дайсона для оптимального использования света местной звезды. Некоторые из предлагаемых поисков нацелены далеко в космос, за пределы нашей галактики, в то время как другие — на сканирование Солнечной системы в поисках зондов, которые могли быть отправлены сюда в далеком прошлом.
Два физика Корнельского университета, Джузеппи Коккони и Филип Моррисон опубликовали статью, в которой предлагалось использовать микроволновое радио для связи со звездами.
Направив радиотелескоп на ближайшую, похожую на Солнце звезду, у которой могут быть планеты, астрономы смогут обнаружить радиоволны, генерируемые разумной жизнью.
Радиоволны — лучшее из доступных средств, с учетом современных технологий, для обнаружения внеземного разума. Радиоволны распространяются со скоростью света (которая является самой быстрой теоретической скоростью), которая составляет около 300 000 километров в секунду.
Внеземной разум и его поиски
На такой скорости сигнал, посланный нашей ближайшей соседней звездой, Проксима Центавра, достигает Земли за четыре года. Это может показаться долгим сроком, но самому быстрому космическому зонду, построенному в настоящее время, потребуется 300 000 лет, чтобы совершить такое же путешествие.
Проект SETI, Поиск внеземного разума
Фрэнк Дрейк, радиоастроном, был первым, кто попытался выполнить поиск SETI, используя антенну, чтобы послушать направление двух ближайших звезд. В течение двух месяцев он безрезультатно наблюдал за звездами на предмет сигналов на частоте 1420 МГц (что, по мнению некоторых ученых, могло быть логичным выбором для межзвездной связи).
Радиоастрономы, используя работу в отчете Cyclops, начали проводить поиски на протяжении 70-х годов, используя существующие антенны и приемники.
Позже в этом десятилетии более организованные программы были созданы в Лаборатории реактивного движения (JPL) в Пасадене, Калифорния, и в Исследовательском центре NASA Ames. Фактические наблюдения не начинались в Эймсе и JPL до 1992 года, и были прекращены менее чем через год, после сокращения бюджета Конгрессом.
Еще одна программа SETI, проводится Калифорнийским университетом, в сочетании с другими радиоастрономическими программами, постоянно наблюдая за интересными сигналами при использовании телескопа. До сих пор никто не обнаружил уникального сигнала, который фактически доказывает наличие внеземного разума.
Внеземной разум и его поиски
Наблюдения SETI проводятся с использованием большой антенны, предназначенной для радиоастрономии. Обычно это большие тарельчатые конструкции, предназначенные для отражения радиоволн, приходящих с определенного направления в центральную точку фокусировки.
Волны концентрируются в этой точке, поэтому можно обнаружить даже слабый сигнал за тысячи световых лет. Большинство антенн поворачиваются, чтобы можно было исследовать любую точку в космосе, однако некоторые, такие как огромная антенна диаметром 300 метров в Аресибо, Пуэрто-Рико, оставались неподвижными и перемещали только центральный детектор.
Проект SETI и его развитие
Одна из проблем SETI — это вопрос о том, какие из миллионов возможных радиочастот следует контролировать. Первоначально 1470 МГц, частота, связанная с водородом, была выбрана в качестве логического канала для прослушивания из-за его астрономической значимости (водород — самый распространенный элемент во Вселенной).
Однако этот канал, вероятно, слишком шумный по естественным причинам, чтобы обеспечить хорошую межзвездную связь. Программы SETI теперь используют приемники, способные сканировать миллионы каналов в секунду, связанные с оборудованием обработки данных, предназначенным для сортировки естественных сигналов от тех, которые могут быть искусственными.
В дополнение к программам SETI некоторые исследователи предлагают программу CETI, которая будет активно посылать сигнал и обеспечивать двустороннюю связь между Землей и другими звездными системами.
Некоторые ученые, такие как престижный лауреат Нобелевской премии — сэр Мартин Райл, обеспокоены тем, что культура Земли не переживет столкновение с высшей инопланетной цивилизацией , и думают, что нам не следует привлекать их внимание.
Читайте также: