چگونه SETI کار می کند
SETI یک تلاش علمی بسیار بحث برانگیز است. بعضی از دانشمندان معتقدند که این یک اتلاف وقت و پول است، در حالی که دیگران معتقدند که تشخیص یک سیگنال از ET را برای همیشه دید ما از جهان را تغییر دهید. در این مقاله، ما برنامه SETI را بررسی خواهیم کرد. ما در چگونه تلسکوپ کار نگاه کنند و چگونه آنها رادیو برای جستجو SETI استفاده می شود، چه احتمال تشخیص حیات بیگانه هستند، چه ممکن است رخ دهد اگر یک سیگنال یا هنگامی که شناسایی شده است چنین و چگونه شما می توانید در SETI خود شرکت.
آسمان را جستجو کنید
طیف رادیویی، نمایش پنجره، یا “سوراخ آب“، & quot؛ در منطقه مایکروویو
طیف رادیویی، نمایش پنجره یا “سوراخ آب” در منطقه مایکروویو
جهان یک مکان بسیار جالب است. چگونه می توان بهترین آسمان را برای یک سیگنال رادیویی از ET جستجو کرد؟ سه معضل اساسی وجود دارد:
چگونه می توان چنین منطقه ای از آسمان را جستجو کرد
از کجا به رادیو برای ET نگاه کنید
چگونه می توان بهترین استفاده را از منابع محدود تلسکوپ رادیویی برای SETI استفاده کرد
بزرگ در مقابل مناطق کوچک آسمان
از آنجا که آسمان بسیار بزرگ است، دو روش اساسی برای جستجوی SETI وجود دارد:
جستجوی گسترده – در این روش، شما یک قطعه بزرگ از آسمان، برای هر سیگنال، یک بار در نظر می گیرید. جستجوی گسترده ای در طول یک دوره کوتاه، امکان جستجوی کل آسمان را با وضوح کم جستجو می کند. با این حال، اگر یک سیگنال شناسایی شود، منبع دقیق بدون جستجوی دقیق با رزولوشن بالا دشوار است.
جستجوی هدفمند – در این روش، تحقیقات فشرده ای را برای تعداد محدودی (۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰) ستاره های خورشید مانند سیگنالهای ET انجام می دهید. جستجوی هدفمند اجازه می دهد تا تحقیقات دقیق تر درباره مناطقی کوچک که فکر می کنیم ممکن است مکان های قابل اطمینان ET مانند ستارگان با سیاره ها و شرایط مطلوب برای زندگی است که ما آن را می دانیم اجازه می دهد. با این حال، این رویکرد بخش های زیادی از آسمان را نادیده می گیرد و اگر حدس و گمان اشتباه باشد، ممکن است کار کند.
فرکانس چیست؟
هنگامی که شما در یک منطقه نا آشنا هستید و می خواهید برای پیدا کردن یک ایستگاه در رادیو اتومبیل خود را، شما باید به نوبه خود شماره گیری تا زمانی که شما انتخاب کنید تا چیزی، و یا دکمه “جستجو کنید” و یا “اسکن” را فشار دهید اگر radius’ve خود این ویژگی. خوب، سوال این است که کجا ممکن است ET را پخش کنم؟ این احتمالا بزرگترین چالش برای محققان SETI است، زیرا کارل ساگان، نقل قول دارد، بسیار زیاد است – “میلیاردها و میلیارد”. جهان با صدای رادیویی از پدیده های طبیعی ظاهر می شود، بسیار شبیه به یک شب تابستان با صدای کریکت ها و سایر حشرات پر شده است. خوشبختانه طبیعت یک “پنجره” در طیف رادیویی فراهم می کند که سر و صدای پسزمینه پایین است.
در فرکانس های ۱ تا ۱۰ گیگا هرتز (GHz) فرکانس های ناگهانی در پس زمینه وجود دارد. در این منطقه، دو فرکانس که اتم ها یا مولکول های هیجان زده ناشی از وجود دارد: ۱٫۴۲ گیگاهرتز، ناشی از اتم های هیدروژن و ۱٫۶۵ گیگاهرتز، توسط یون های هیدروکسیل ایجاد می شود. از آنجا که هیدروژن و یون های هیدروکسیلی جزء آب هستند، این منطقه به نام سوراخ آب است. بسیاری از محققین SETI به این نتیجه رسیده اند که ET از این منطقه فرکانس ها اطلاع داشته و عمدا در آنجا پخش می کند، زیرا نویز کم است. بنابراین، بیشتر پروتکل های جستجوی SETI شامل این قسمت طیف می شوند. اگر چه فرکانس های دیگر “جادویی” پیشنهاد شده است، محققین SETI به توافق برسند که کدام یک از این فرکانس ها برای جستجو باشد.
رویکرد دیگر می کند جستجو به هر یک، محدوده کوچکی از فرکانس را محدود نمی کند، اما ایجاد بزرگ در عوض، چند پهنای باند پردازنده های سیگنال که می تواند میلیون یا میلیارد فرکانس به طور همزمان اسکن. بسیاری از پروژه های SETI از این روش استفاده می کنند.
منابع محدود رادیو تلسکوپ
تعداد تلسکوپ های رادیویی در جهان محدود است، و محققین SETI باید با دیگر ستاره شناسان رادیویی برای مدت زمان در این وسایل رقابت کنند. سه راه حل ممکن برای این مشکل وجود دارد:
انجام مشاهدات محدود را بر روی تلسکوپ های موجود رادیویی انجام دهید
انجام تجزیه و تحلیل SETI از اطلاعات رادیویی که توسط دیگر ستاره شناسان رادیویی به دست آمده (جستجوهای انگشت شماری یا انگل)
ساخت تلسکوپ های رادیویی جدید که به طور کامل به تحقیق SETI اختصاص دارد
بسیاری از تحقیقات SETI توسط “اجاره” زمان بر روی تلسکوپ های موجود رادیویی انجام شده است. این همان شیوه ای است که در فیلم “تماس” انجام شده است. در دنیای واقعی، پروژه ققنوس (جستجو SETI تنها هدف قرار) زمان بر روی تلسکوپ رادیویی پارکز در استرالیا، تلسکوپ ۱۴۰ متری گرین بانک، غرب ویرجینیا و تلسکوپ رادیویی آرسیبو در پورتوریکو اجاره کرده است. پروژه Phoenix دارای یک تراکتور تراکتور پر از تجهیزات سیگنال تجزیه و تحلیل است که اتصال به تلسکوپ برای جستجو است.
پروژه SERENDIP پروژه یک گیرنده اضافی را بر روی یک تلسکوپ رادیویی (Arecibo) که توسط شخص دیگری مورد استفاده قرار می گیرد، دریافت می کند. محققان SERENDIP سپس سیگنال های به دست آمده از هدف مورد بررسی را تجزیه و تحلیل می کنند. پروژه SERENDIP کشد استفاده از مقادیر زیادی از زمان تلسکوپ، اما محققان میتوانید کنترل کنید که اهداف آن مورد بررسی قرار گرفته و می تواند مطالعات پیگیری انجام به اعلام یک سیگنال ممکن ET.
آرایه تلسکوپ آلل یک تلسکوپ رادیویی جدید است که توسط موسسه SETI ساخته شده است. واقع در شمال شرق سان فرانسیسکو، در “رادیو منطقه آرام” از دانشگاه کالیفرنیا در نهر رصدخانه کلاه برکلی، آرایه خواهد شد به طور کامل به SETI اختصاص داده شده، با استفاده از صدها و یا شاید هزاران نفر از آنتن های ماهواره ای حیاط خلوت نوع برای جمع آوری سیگنال های رادیویی تداخل (برای اطلاعات در مورد تلسکوپ های رادیویی بخش غذاهای آسمان را ببینید). آرایه تلسکوپ آلل پیش بینی می شود که حدود ۲۶ میلیون دلار هزینه داشته باشد.
آرایه تلسکوپ آلن (top: prototype seven-dis
تماس بگیرید
اگر یک سیگنال شناسایی شود، یک سری از مراحل وجود دارد که برای تأیید اینکه سیگنال خارج از زمین است، دنبال می شود:
رادیو تلسکوپ است که به حرکت کردن هدف (خارج از محور) – در صورتی که سیگنال از بین برود، و باید آن را بازگشت هنگامی که تلسکوپ را به هدف اشاره کرد. این نشان می دهد که سیگنال از منظر تلسکوپ می آید.
منابع زمین شناخته شده یا نزدیک زمین، مانند ماهواره ها، باید به عنوان سازندگان سیگنال کنار گذاشته شوند.
منابع خارجی فراملی شناخته شده مانند تپه ها و کوازارها باید حذف شوند.
سیگنال باید توسط یکی دیگر از تلسکوپ رادیویی، ترجیحا یکی در یک قاره متفاوت تایید شود.
هنگامی که یک سیگنال است، شده است تایید، مراحل بسیار خاص باید به دنبال در که از انتشار پروازها اطلاعات (نگاه کنید به موسسه SETI: اعلامیه اصول مربوط فعالیت های زیر را تشخیص هوش فرازمینی برای جزئیات بیشتر) وجود دارد. فیلم “تماس” تصویر خوبی از تشخیص سیگنال ET و رویدادهای بعدی دارد.
امکاناتی که ما سیگنال های ET را پیدا می کنیم چیست؟ برای رفع این مشکل، یک معادله فرانک دریک ستاره شناس برای محاسبه معرفی تعدادی از تمدنها ET در کهکشان در سال ۱۹۶۱٫ معادله، در حال حاضر به عنوان معادله دریک معرفی کرده، عوامل نجومی، بیولوژیکی و جامعه شناختی در برآورد خود در نظر گرفته:
کجا:
N – تعداد تمدن های ارتباطی
R * – میانگین نرخ تشکیل ستارگان در طول عمر کهکشان (۱۰ تا ۴۰ در سال)
fp – فراوانی این ستاره ها با سیارات (۰ <fp <1، تخمین زده شده در ۰٫۵ یا ۵۰ درصد)
ne – میانگین تعداد سیاره زمین در هر سیاره ای (۰ <ne <1، تخمین زده شده در ۰٫۵ یا ۵۰ درصد)
fl – کسری از سیارات که در آن زندگی می کند (۰ <fl <1، برآورد شده در ۱ یا ۱۰۰ درصد)
fi – کسری از زندگی که هوش را توسعه می دهد (۰ <fi <1، برآورد شده در ۰٫۱ یا ۱۰ درصد)
fc – کسری از سیارات که در آن زندگی هوشمند تکنولوژی مانند شعاع (۰ <fc <1، تخمین زده شده در ۰٫۱ یا ۱۰ درصد)
L – طول عمر تمدن ارتباطی در سال (تخمین ها بسیار متغیر هستند، از صدها تا هزاران سال، حدود ۵۰۰ سال به عنوان مثال اهداف)
فاکتورهای معادله دریک مقادیر غیر صفر بین صفر و یک دارند. سه اصطلاح اول در طرف راست معادله عبارتند از اصطلاحات نجومی. دو بعدی عبارتند از شرایط بیولوژیکی. دو نکته، شرایط جامعه شناختی هستند.
معادله دریک یک راهنمای در تحقیق SETI است. ارزش N به محاسبه برآوردها برای مقادیر دیگر محاسبه شده است که هر جا از هزار تا میلیاردها تمدن در کهکشان محسوب می شود.
اگر از نتایج مورد نظر در بالا استفاده کنیم و R * برابر ۴۰ باشد، معادله دریک:
همانطور که می بینید، نتایج معادله دریک به شدت وابسته به مقادیری است که شما استفاده می کنید، و ارزش ها در هر نقطه از هزاران محاسبه شده است. برخی از جنبه های SETI و تحقیقات نجومی عمومی شده اند اختصاص داده شده به جمع آوری داده ها برای تخمین قابل اعتماد از شرایط را در معادله دریک، تعداد: مانند سیارات فراخورشیدی. برای اطلاعات بیشتر در معادله دریک به بخش لینک مراجعه کنید.
SETI و شما
در سال ۱۹۹۹، دانشمندان دانشگاه برکلی در دانشگاه کالیفرنیا، دن وردیمر و دیوید پ. اندرسون در پروژه SERENDIP مشغول به کار بودند. آنها دریافتند که یک عامل محدود کننده در تجزیه و تحلیل داده ها از ظرف Arcibo استفاده شده توسط SERENDIP قدرت محاسباتی موجود بود. به جای استفاده از یک یا چند سوپر کامپیوتر بزرگ برای تجزیه و تحلیل داده ها، بسیاری از رایانه های رومیزی کوچکتر می توانند برای تجزیه و تحلیل داده های کوچک از طریق اینترنت استفاده شوند. آنها یک برنامه محافظ صفحه ای به نام SETI @ home طراحی کرده اند که می تواند از طریق UC Berkeley از طریق اینترنت دانلود شود و در کامپیوتر شخصی شرکت کننده قرار گیرد. این برنامه می تواند در محل اقامت یا به عنوان یک محافظ صفحه نمایش کار کند.
در اینجا این است که چگونه پروژه کار می کند:
داده ها از ظرف Arecibo در پورتوریکو، که در حال حاضر پروژه SERENDIP انجام می شود، جمع آوری می شود.
داده ها بر روی نوار یا دیسک همراه با یادداشت ها در مورد مشاهدات مانند تاریخ، زمان، مختصات آسمان و یادداشت ها در مورد تجهیزات دریافت می شود.
داده ها به تکه های کوچک تقسیم می شوند (تقریبا ۱۰۷ ثانیه بلوک) که رایانه های رومیزی می توانند استفاده کنند.
برنامه SETI @ home بر روی کامپیوتر شما برای بارگذاری اطلاعات از سرورهای کامپیوتر در UC-Berkeley.
رایانه شما با توجه به الگوریتم های برنامه SETI @ home، بخش داده های بارگیری را تجزیه و تحلیل می کند. برای تجزیه و تحلیل داده ها، بسته به ریزپردازنده کامپیوتر و مقدار حافظه، حدود ۱۰ تا ۲۰ ساعت طول می کشد.
هنگامی که به پایان رسید، کامپیوتر شما نتایج خود را به سرورهای UC-Berkeley و پرچم ها برای هر بازدید ممکن در تجزیه و تحلیل ارسال می کند.
بعد از آپلود، رایانه شما یک تکه اطلاعات دیگر را از سرور درخواست می کند و روند ادامه می یابد.
محافظ صفحه نمایش به سه بخش تقسیم می شود: پنجره تجزیه و تحلیل اطلاعات (سمت چپ بالا)، اطلاعات داده ها / اطلاعات کاربر (سمت راست بالا) و نمودار فرکانس-قدرت زمان از داده ها به عنوان آن را تجزیه و تحلیل (پایین). محدوده داده ها با انتشار داده ها در بسیاری از کانال ها با استفاده از تکنیک ریاضی به نام فوریه سریع تبدیل (FFT) تحلیل می شود. اگر داده ها تصادفی باشد، سیگنال در تمام کانال ها برابر خواهد بود. اگر یک سیگنال (سنسور) وجود داشته باشد، یک یا چند کانال FFT بالاتر از بقیه، بالاتر از یک آستانه سطح قدرت خاص قرار خواهد گرفت. سپس، برنامه به نظر می رسد برای دیدن اینکه آیا فرکانس هر سنبله کمی به فرکانس های دیگر منتقل شده است – این تغییر می تواند ناشی از چرخش زمین، نشان می دهد که سنبله از هسته فرازمینی است. در نهایت، از ظرف آرسیبو ثابت است – آیا اشیاء با چرخش زمین را پیگیری نمی – یک سیگنال ET می بی اراده بر روی سطح ظرف، از لبه به مرکز به لبه، و یک طرح از سنبله در طول زمان را مانند یک زنگ نگاه منحنی شکل این برنامه برای بررسی اینکه آیا سنبله مناسب این منحنی است، آزمایش می شود. اگر این سه معیار برآورده شود، برنامه اطلاعات را برای تحلیل بعدی توسط UC-Berkeley پرچم می کند.
پنجره تجزیه و تحلیل اطلاعات SETI @ home
بخش اطلاعات / اطلاعات روی صفحه حاوی یادداشت های مشاهداتی است که داده ها را به دست آورده اند و نیز یادداشت های مربوط به کاربر.
بخش اطلاعات / اطلاعات کاربر صفحه SETI @ home
پنجره گرافیک صفحه SETI @ home
صفحه گراف به کاربر اجازه می دهد تا پیشرفت تجزیه و تحلیل را در یک نگاه مشاهده کند. این برنامه تمام ستاره های مشاهده شده را یادداشت می کند و این اطلاعات را برای تجزیه و تحلیل بیشتر به UC Berkeley رله می کند. هر مجموعه داده به طور مستقل توسط دو کاربر برای تأیید ساخته شده است. اگر یک سنبله معیارهای یک سیگنال ممکن را برآورده کند، سپس سایر پروژه های SETI مختصات را برای جزئیات تأیید بیشتر مورد بررسی قرار می دهند.
با SETI @ home، کامپیوتر و اتصال به اینترنت، می توانید در تحقیق SETI شرکت کنید. تا به امروز وب سایت SETI @ home یک میلیون بازدید و ۱۰۰،۰۰۰ بازدید منحصر به فرد در هر روز دریافت می کند.
آینده SETI
به نظر میرسد که مردم تا حد زیادی در تحقیقات SETI علاقه مند است، اگر علاقه را می توان از حمایت مالی از بنیاد های خصوصی مانند موسسه SETI و لیگ SETI و مشارکت در SETI @ خانه سنجید. آینده SETI به نظر می رسد روشن با تحولات در زمینه های زیر است:
برنامه های SETI جدید از مناطق دیگر طیف رادیویی، مانند مناطق مایکروویو بهره برداری خواهند کرد.
با پیشرفت های تکنولوژیکی در قدرت کارکنان محاسبات و اینترنت هستند، احتمالا مشارکت بیشتر در SETI @ خانه، و همچنین توسعه برنامه های دیگر ستونها محاسبات قدرت باشد.
تلسکوپ های رادیویی جدید مانند آرایه تلسکوپ آلن برای تحقیق SETI منحصر به فرد ساخته خواهد شد.
با استفاده از فناوری های نسبتا ارزان و بی نظیر مانند ظروف ماهواره ای، رایانه ها و تجهیزات الکترونیکی، آماتور می توانند برنامه های SETI خود را اجرا کنند. یکی از این برنامه های آماتور پروژه BAMBI (باب و مایک سرمایه گذاری بزرگ) است.
از آنجا که ET ممکن است سیگنال های نور و همچنین به جای سیگنال های رادیویی را ارسال کند، برنامه های SETI نوری بیشتر ممکن است بروز کند. از یک ستاره خورشید مانند طیف نور: برای سیگنال های نور نگاه از ET در اطراف ستاره خورشید مانند، ممکن است به عنوان زیر نشان داده شده است به بهترین وجه در بخش مادون قرمز طیف، جایی که نور پس زمینه ستاره ممکن است کمتر مزاحم می شود نگاه کنید، ، نشان می دهد که در آن چراغ های مادون قرمز قابل مشاهده و مادون قرمز بالای نور پس زمینه می درخشد. یک چنین برنامه SETI نوری COSETI (Columbus Optical SETI) نامیده می شود.
امکان زندگی هوشمند موجود در جاهای دیگر جهان هزاران سال است که انسانیت را جذاب کرده است. ما در حال حاضر در زمانی هستیم که تکنولوژی ما به اندازه کافی برای ما به رسمیت شناختن سیگنال های ET و حتی سیگنال های خود را به ستارگان پخش کرده است. با پیشرفت در تکنولوژی و افزایش افزایش علاقه در SETI، ممکن است ما نزدیک به پیدا کردن پاسخ به این سوال به سن که، لازم است “آیا حیات هوشمند وجود دارد خارج وجود دارد؟“
غذاهای برای آسمان
اگر ET با رادیو ارتباط برقرار کند، چگونه می توانیم چنین سیگنال هایی را شناسایی کنیم؟ سیگنال های رادیویی امواج نور هستند مانند نور مرئی، نور مادون قرمز (گرما) و اشعه ایکس. اما سیگنال های رادیویی دارای طول موج های طولانی تر از این شکل های دیگر نور هستند. برای شناسایی سیگنال های رادیویی ET، شما از یک تلسکوپ رادیویی استفاده می کنید. یک تلسکوپ رادیویی یک گیرنده رادیویی شبیه به رادیو است که شما در خانه یا ماشین خود دارید. این بخش های زیر دارد:
این محتوا در این دستگاه سازگار نیست.
نمودار قطعاتی از یک تلسکوپ رادیویی (طراحی Cassegrain).
برای برچسب کردن از هر قطعه، روی برچسب کلیک کنید.
ظرف – یک بازتابنده پارابولی (“سطل”) که امواج رادیویی را جمع آوری می کند و آنها را به یک تمرکز (مانند یک آینه در یک تلسکوپ بازتابنده) می کشد. تلسکوپ در نمودار، یک طراحی Cassegrain است که از یک زیر منعکس کننده (مانند آینه ثانویه در یک تلسکوپ بازتابنده) استفاده می کند و شاخ های خوراکی را برای آوردن امواج رادیویی به فوکوس پشت ظرف می کند.
آنتن – دستگاه فلزی (معمولا سیم مستقیم یا سیم پیچ خورده) واقع در مرکز تلسکوپ رادیویی است. امواج رادیویی را هنگامی که به فرکانس صحیح تنظیم شده است، امواج رادیویی را به یک جریان الکتریکی تبدیل می کند، زیرا امواج رادیویی موجب حرکت الکترونها در آنتن می شود. نویز الکترونیک در تلسکوپ رادیویی – آنتن، تیونر، تقویت کننده – اغلب با نیتروژن مایع یا هلیوم مایع برای کاهش جریان الکتریکی تصادفی یا سر و صدا سرد می شود. پایین تر سر و صدا، آسان تر آن است که برای تشخیص سیگنال های ضعیف.
Tuner – دستگاه برق که یک سیگنال رادیویی را از هزاران نفر که به آنتن می آیند جدا می کند. تیونر فرکانس آنتن را تنظیم می کند تا فرکانس خاصی را بین امواج رادیویی دریافتی تنظیم کند. SETI از آنالیزورهای چند کاناله استفاده می کند که به آنها اجازه می دهد همزمان فرکانس های مختلف را تنظیم کنند.
تقویت کننده – دستگاه برق است که قدرت یک جریان برق ضعیف ناشی از سیگنال رادیویی ورودی را افزایش می دهد.
ضبط کننده داده – نوار مغناطیسی یا دستگاه های دیجیتالی که سیگنال ها را از آمپلی فایر ها ذخیره می کنند.
ابزارهای کمکی – دستگاه های اضافی که اطلاعات را بر روی نوار داده برای تداخل سنجی رمزگذاری می کنند (نگاه کنید به زیر). این ابزارها شامل گیرنده های GPS است که موقعیت تلسکوپ رادیویی و دستگاه ها را برای نمایش دقیق زمان ثبت می کند.
کامپیوترها – رایانه ها برای به دست آوردن و تجزیه و تحلیل داده ها، و همچنین برای کنترل حرکت تلسکوپ استفاده می شود.
سیستم های مکانیکی – دنده ها و موتورهای محور افقی و عمودی برای اشاره دادن و ردیابی ظرف استفاده می شود.
به طور کلی، تلسکوپ های بزرگ رادیویی به شما امکان می دهد تا سیگنال های ضعیف را شناسایی کرده و آنها را حل کنید – بنابراین، بزرگتر ظرف، وضوح سیگنال بیشتر است. با این حال، ظروف بزرگ برای ساخت و نگهداری دشوار است. برای برطرف کردن این مشکل، ستاره شناسان رادیو از تکنیک به نام interferometry استفاده می کنند. تداخل سنجی ترکیبی از سیگنال های مختلفی از تلسکوپ های رادیویی کوچک است که در یک منطقه بزرگ پخش می شوند تا به همان اندازه یک ظرف بزرگ را در یک منطقه مشابه بدست آورند.
