SETI
Curiozitatea este cea care ne-a împins să trimitem în spațiu primul obiect. Apoi primul animal. Apoi următoarele animale, bipezii din specia Homo 2*Sapiens. Am putea spune că specia noastră are o tulburare obsesiv-compulsivă – trebuie să aflăm, să știm, să cunoaștem, să ne răspundem la unele întrebări, chiar dacă pare ca ori este lipsit de logică sau finalitate practica.
Termenul SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence – căutarea vieții inteligente extraterestre) este un concept umbrelă care conține de fapt totalitatea eforturilor științifice depuse pentru a căuta semne ale unei civilizații inteligente. Nume ca Giordano Bruno, Nicola Tesla, Guglielmo Marconi, Lordul Kelvin, Frank Drake, Carl Sagan, Ohio State University, University of California, NASA, Paul Horowitz, Stephen Hawking au avut de-a face cu domeniul, mai mult sau mai puțin.
În 1896 Nicola Tesla a considerat că sistemul de transmitere fără fir a energiei ar putea fi utilizat pentru a contacta marțienii, în 1899 considerând că a detectat un semnal provenind de pe Marte (a descoperit un semnal care se repeta și care coincidea cu apariția planetei Marte pe cer). În 1900, Marconi considera ca tehnologia radio poate fi utilizată pentru a contacta marțienii, și el descoperind potențiale semnale de pe Marte.
În 1924 Marte a avut un moment de apropiere maximă de pământ aflându-se în opoziție, astfel încât a fost declarată în Statele Unite National Silence Day, când toate radiourile americane își încetau emisia timp de 5 minute în fiecare oră pentru a permite ascultarea unor frecvențe, întreg evenimentul durând 36 de ore.
Bazându-se pe faptul că frecvențele 1,420 – 1,666 GHz (18 – 21 cm) sunt o zonă liniștită a spectrului radio, cu un zgomot minim (acest interval este numit water hole și există ipoteza că ar putea fi utilizat pentru transmisiuni radio), Frank Drake a efectuat primul experiment modern în care a căutat semnale dinspre Tau Ceti și Epsilon Eridani într-un interval de 400 Khz în jurul frecvenței de 1,420 GHz, receptorul având o lâțime de bandă de 100 Hz. In urma experimentului nu a fost găsit nimic.
Absorbția atmosferică a spectrului electromagnetic (sursa: Wikipedia)
Primul receptor dedicat SETI a fost Big Ear al Ohio State University; construit între 1956 și 1961, a fost pornit pentru prima dată în 1963. A funcționat între 1963 și 1998, terenul fiind mai apoi vândut de universitate unor dezvoltatori, el fiind utilizat pentru a extinde un teren de golf. Radiotelescopul NRT (Le radiotelescope decimetrique de Nancay) de lângă Paris construit între 1961 și 1965 a avut aceleași principii de construcție (Kraus-type) ca Big Ear.
Big Ear și NRT (sursa: 1 – [3], 2 – [2], 3 – Wikipedia)
Big Ear a recepționat în 1977 semnalul care a stârnit o serie de controverse (Wow! Signal).
Wow! Signal (sursa: [5])
Reprezentarea numerică a sa (6EQUJ5) reprezintă variația intensității semnalului în timp, reprezentată ca raport semnal-zgomot, pe o scară de la 0 la 36, zgomotul fiind media ultimelor minute. Fiecare literă reprezintă un eșantion obținut la interval de 12 secunde. Lipsa unui caracter indică un semnal de nivelul zgomotului, un caracter între 1 și 10 indică un semnal de intensitate corespunzătoare, caracterele alfabetului îndicând nivele de 10 și mai sus (lui A îi corespunde 10, lui B 11, etc).
Intensitatea semnalului în timp (sursa: [5])
Frecvența pe care a fost recepționat semnalul a fost 1420,46 MHz, având o lățime de bandă mai mică de 10 KHz, Big Ear putând monitoriza canale cu lățimea de bandă de 10 KHz. La momentul observației, orientarea lui Big Ear putea fi modificată doar pentru declinație (înălțimea deasupra orizontului), ascensia dreaptă fiind lăsată pe seama rotației Pământului. Astfel, datorită mișcării de rotație a Pământului și unghiului telescopului, orice punct putea fi monitorizat doar pentru 72 de secunde – 36 de secunde cu intensitate crescând, 36 scăzând – acestea fiind și caracteristicile Wow! signal.
Posibila poziție a sursei semnalului, în constelația Sagittarius (sursa: [5])
În 1981, la propunerea lui Paul Horowitz (autorul cărții The Art of Electronics între altele) a fost realizat primul analizor portabil dedicat de semnale dedicat SETI, numit valiza SETI, care avea 131000 de canale. A fost utilizat din 1983 până în 1985 cu radiotelescopul de 25 de metri de la Oak Ridge Observatory în Harvard, Massachussets. Deoarece capacitatea era limitată, au fost dezvoltate în continuare două noi sisteme de procesare – META (Megachannel Extra-Terrestrial Assay) și BETA (Billion-channel Extraterrestrial Assay) – sub conducerea aceluiași Paul Horowitz.
Proiectul META oferea, în 1985, 8.4 milioane de canale cu lățimea de bandă de 0.05 Hz și o lățime de bandă totală de 400 KHz. În 1990 a început în Argentina proiectul META II pentru observarea emisferei sudice, utilizându-se unul din cele două telescoape de 30 de metri ale IAR (Instituto Argentino de Radioastronomia).
Camera de control META (sursa: [6])
După analiza a 5 ani de date cu META, fiind scanate 37000 de miliarde de canale, au fost detectate 37 de evenimente relevante care au depășit pragul de 1.7e-23 W/m^2, nici unul din ele repetându-se. În urma utilizării META II au fost scanate 20000 de miliarde de canale fiind detectate 29 de evenimente care au depășit pragul de 1.7e-23 W/m^2.
BETA și-a început activitatea în 1995, având 63 de procesoare FFT capabile să efectueze 2^22 operații în 2 secunde și 21 de calculatoare echipate cu plăci de procesare numerică a semnalului. Astfel, BETA putea recepționa simultan 250 de milioane de canale fiecare cu lățimea de bandă de 0.5 Hz. Putea scana intervalul 1,400 – 1,720 GHz în 8 pași, fiecare durând două secunde. BETA permitea reanalizarea semnalelor, semnalele de origine terestră fiind eliminate prin observarea orizontului. Utilizarea BETA s-a încheiat când în 1999 antena radiotelescopului a fost distrusă.
Paul Horowitz în camera de control BETA (sursa: [8])
În 1992 a început programul NASA MOP (Microwave Observing Program), oprit însă în 1993 și reluat în 1995 sub numele de Proiectul Phoenix, cu finanțare privată. Telescoapele utilizate au fost radiotelescopul de 43 de metri al National Radio Astronomy Observatory din Green Bank, cel de 300 de metri de la Arecibo Observatory în Puerto Rico și radiotelescopul Parkes de 64 de metri din Australia, ultimul doar în Proiectul Phoenix. În cadrul proiectului Phoenix au fost observate echivalentul a 800 de stele pe toate canalele disponibile analizoarelor de spectru în spectrul 1,2 – 3 GHz. Echipamentele utilizate permiteau detecția unei emisii cu o putere de 1 GW EIRP (semnal trimis în toate direcțiile de o sursă sferică) de la o distanță de 200 de ani lumină.
Istoria continuă cu ATA (Allen Telescope Array), un radiotelescop dedicat SETI care avea prevăzute 350 de antene (echivalentul unui radiotelescop clasic de 100 de metri diametru) de 6.1 metri diametru (ATA-350), însă funcționează doar cu 42 (ATA-42). Proiectul a început în 2005, antenele și receptoarele fiind proiectate de UC Berkeley, însă aceasta a ieșit din proiect în 2012. Din punct de vedere al proiectului, au fost utilizate antene asemănătoare cu cele standard de televiziune prin satelit (unele surse spun că chiar acest gen de reflectoare au fost utilizate), având posibilitatea de a acoperi RF spectrul 0.5 – 11.2 GHz. A avut între timp un upgrade care i-a crescut sensibilitatea și lățimea de bandă disponibilă (ajungând la 18 GHz), însă proiectul se luptă cu dificultăți financiare făcând atingerea obiectivului de 350 de antene un vis frumos.
ATA (sursa: [12])
SERENDIP (Search for Extraterrestrial Radio Emissions from Nearby Developed Intelligent Populations) este tot un program din categoria SETI care însă utilizează datele rezultate din utilizarea radiotelescoapelor în alte scopuri, fără a avea propriul program de observare. Datele obținute din observații (128 de milioane de canale și 200 MHz lățime de bandă) sunt analizate cu o arhitectură distribuită, SETI@home. Autorul nu va face publice statisticile personale de rulare SETI@home.
Proiectele SETI și spectrul electromagnetic (sursa: [9])
Așa cum orice trupă rock are groupies, există și groupies ai SETI – amatori entuziaști care participă la eforturi. SETI Net și SETI League/Project Argus. SETI Net este sistem privat de căutare realizat cu componente COTS. SETI League a convertit o antenă standard pentru recepția transmisiilor prin satelit de 3-5 metri într-un radiotelescop cu o sensibilitate de 10^-23 W/m^2, echivalentul celei a Big Ear.
Căutarea continuă ajungând și în alte zone ale spectrului electromagnetic (optic, raze gamma), existând inițiative teoretice și practice pe aceste teme, însă acestea sunt la început. De asemenea, costul cercetării și al instrumentelor este redus prin realizarea unor sisteme de observație care să utilizeze noile tehnologii și creșterea capacității de procesare (ex: LOFAR, SKA).
Un program de ultim moment este cel al lui Stephen Hawking și Yuri Borisovici Milner, care își propune ca în 10 ani să caute semnale radio și optice de la 1000000 de surse (Breakthrough Listen), să conceapă un mesaj care să fie trimis în spațiu (Breakthrough Message), să trimită un număr de sonde la o viteză de 20% din viteza luminii către cea mai apropiată stea – Proxima Centauri (Breakthrough Starshot). Așteptăm publicarea de noi informații.
Ecuația propusă de Frank Drake în 1961 ne dă o modalitate de calcul a civilizațiilor care comunică:
N = R* • fp • ne • fl • fi • fc • L
N – numărul de civilizații din Calea Lactee ale căror emisii pot fi detectate;
R* – Rata de formare a stelelor care permit dezvoltarea vieții inteligente;
fp – procentul de stele cu sisteme planetare;
ne – numărul de planete per sistem solar cu un mediu care poate susține viața;
fl – procentul de planete pe care apare viața;
fi – procentul de planete pe care apare viața inteligentă;
fc – procentul de civilizații care au dezvoltat o tehnologie care emite semnale detectabile în spațiu;
L – timpul cât această civilizație emite semnale în spațiu.
Avem formula, însă numerele pe care să le utilizăm sunt pur speculative, bazate pe gândire critică, optimism, pareri subiective, necesitatea unui rezultat care să ne argumenteze părerile.
În 1992, când în sistemul solar încă erau 9 planete, erau descoperite primele exoplanete într-un sistem solar. 25 de ani mai târziu avem 3457 de exoplanete (până la 13 aprilie 2017) împreună cu estimarea poziției și mărimii lor. Mulțumim Kepler (telescopul dedicat acestui scop lansat în 2009 de NASA).
O parte dintre planetele descoperite, se află în zona care poate suporta viața, așa cum se poate vedea din imaginea de mai jos.
Însă căutarea continuă – cu JWST (James Webb Space Telescope) și E-ELT (European Extremely Large Telescope) – acum dorind să caracterizăm și atmosfera exoplanetelor. Îmaginea unei planete asemănătoare cu Pământul pe care o va publica NASA nu va fi mai mare de câțiva pixeli într-o fotografie; vom avea însă o altă fotografie a ei care o va surprinde așa cum poate fi văzut Pământul de pe Lună: o spectroramă. Ne va vorbi despre apă, oxigen, azot. Și vom ști că am găsit o soră depărtată a Pământului.
Cine știe ce va fi apoi?
Căutarea semnalelor în spectrul RF îmi pare însă a fi o căutare a proverbialului ac în carul cu fân. Pentru că: trebuie să știm unde să ne uităm, ce să ascultăm și cum să interpretăm. Până acum am căutat doar dovada unui semnal, energie transmisă pe o frecvență – sau mai multe – din spectrul electromagnetic. Dacă însă suntem în situația sălbaticului care privește un avion trecând la 10000 de metri și strigă spre el, așteptând un răspuns în spectrul 20-20000 Hz fiind apoi trist că nu găsește semne de viață?
De ce ar emite cineva cu 1 GW în spectrul RF? Doar pentru a anunța că este acolo? De ce credem că toate celelalte civilizații au aceleași întrebări ca ale noastre, că toți se întreabă dacă suntem singuri?
Nu ne proiectăm oare propriile angoase, neliniști și întrebări într-un Univers care, de fapt, nu dă doi bani pe părerea unei ființe oarecum primitive, care trăiește pe o planetă dintr-un sistem solar aflat la periferia Galaxiei și care crede că un telefon cu ecran tactil este o tehnologie extrem de avansata?
Fermi a venit și a întrebat în anii ‘50: dacă în Univers există civilizații avansate și aceasta este regula, unde sunt ele? Acesta este paradoxul lui Fermi și este în general argumentul principal al oponenților inițiativelor SETI.
Articolul se încheie aici; din punctul acesta drumul duce în regatul lui ‘eu cred’.
Uneori SETI este considerată de critici o pseudoștiință. Cert este că încă nu știm. Dar este bine că știm că nu știm.
PS: subiectul articolului este căutarea vieții extraterestre, nu ce ne îndeamnă să o căutăm; vă rog să păstrăm comentariile pe această temă.
Iulian
Surse:
[1] https://beta.capeia.com/planetary-science/2017/04/20/biosignatures-of-exoplanets?utm_content=buffera4e7e&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer
[2] http://www.naapo.org/W8JK/W8JK.htm
[3] http://seti.czechnationalteam.cz/seti/wow.html
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Search_for_extraterrestrial_intelligence
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Wow!_signal
[6] http://seti.harvard.edu/seti/meta.html
[7] Project Meta II, DOI: 10.1017/S0252921100015153
[8] http://seti.harvard.edu/seti/beta.html
[9] http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/the-allen-telescope-array-setis-next-big-step/
[10] http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/lofar-a-giant-radio-telescope-takes-shape/
[11] http://skatelescope.org/
[12] http://talk-technology.blogspot.ro/2012/04/allen-telescope-array-image-1.html
[13] http://www.space.com/25219-drake-equation.html
[14] http://exoplanet.eu/
[15] http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu/
[16] http://nasa.gov
[17] http://www.space.com/20155-hunting-intelligent-aliens-extreme-seti.html
[18] https://depts.washington.edu/naivpl/content/welcome-virtual-planetary-laboratory