Квадратный километр: новая эра в поисках внеземной жизни

С появлением новых технологий открываются новые возможности, особенно в астрономии. Каждый новый современный телескоп позволяет нам исследовать космос с ранее недоступной четкостью и дальностью. Это особенно актуально для нового проекта Квадратный километр (SKA), который в настоящее время находится на этапе многолетнего развертывания. Несмотря на длительный процесс, астрономы уже выражают свою радость по поводу его потенциала. В новой главе книги, написанной доктором Ченоа Тремблей и ее соавторами, рассматривается, как эта технология может помочь ответить на один из самых фундаментальных вопросов: одни ли мы во Вселенной? {{img:123}}

Поиск внеземного разума (SETI) всегда сталкивался с ограниченными ресурсами. Это требовало от исследователей сосредоточиться преимущественно на узких сигналах, таких как диапазон между водородом и гидроксилом. Ранние пионеры SETI утверждали, что такой узкий сигнал будет ясным знаком намерений. Однако это также означало, что они могли обнаруживать только сигналы, отправленные в нашем направлении. Вероятность такого события ничтожно мала по сравнению с шансами существования высокоразвитых цивилизаций, которые не стремятся установить контакт. {{img:123}}

Проект SKA, охватывающий два континента — Австралию и Африку, способен охватить огромные участки небесной сферы. Это позволит ему регистрировать так называемое "утечное" излучение. Авторы подсчитали, что всего один час наблюдений с помощью SKA будет достаточен для того, чтобы зафиксировать сигналы, эквивалентные современным мобильным сетям, от экзопланеты, находящейся в четырех световых годах от нас. {{img:123}}

Фрейзер обсуждает идею непреднамеренной передачи.

Это значительный шаг вперед в нашей способности обнаруживать непреднамеренные эмиссии. Однако получение времени на наблюдения является серьезной проблемой. Времени на телескопах мирового уровня, таких как SKA, крайне сложно добиться. В связи с этим исследователи SETI нашли продуктивное решение — они будут использовать данные, которые SKA уже собирает для других исследований, таких как наблюдение за сверхновыми или яркими радиогалактиками. {{img:123}}

Дублировать радиоданные довольно просто, поэтому исследователи SETI планируют использовать собственный поток данных, не мешая основной научной миссии инструмента. Они также смогут сопоставлять свои данные с другими крупными каталогами, такими как Гайя, для оценки сигналов от потенциально многообещающих источников. {{img:123}}

К сожалению, есть и обратная сторона медали — необходимость в вычислительных мощностях. Радиоприемники собирают огромное количество данных, и их обработка требует значительных ресурсов. Это приводит к ситуациям, когда потенциально интересные сигналы могут быть отброшены, если не будут проанализированы быстро, так как хранение таких данных на длительный срок является экономически нецелесообразным. {{img:123}}

Фрейзер обсуждает различные способы, которыми мы могли бы найти инопланетян.

Еще одной проблемой радиоинженерии на Земле является большое количество помех от наших собственных источников. Различить сигнал, исходящий от инопланетян, и сигнал от самолета, который просто пролетает над пустыней, — сложная задача, с которой исследователи SKA будут справляться с помощью двух основных инструментов. {{img:123}}

Первым, как можно догадаться, будет искусственный интеллект. Разработка алгоритма для фильтрации радиочастотных помех (RFI), создаваемых человеком, станет ключевым элементом в различении инопланетных сигналов. ИИ сможет изучить сложности, которые позволят отличить сигналы, созданные людьми, от инопланетных — по крайней мере, в теории. {{img:123}}

Чтобы поддержать эти модели ИИ, планируется использовать технику, известную как интерферометрия с очень длинной базой (VLBI). Эта техника использует очень широко расположенные приемники, установленные на значительном расстоянии друг от друга на поверхности Земли, тогда как это расстояние будет незначительным на фоне сигнала, исходящего из другой солнечной системы. {{img:123}}

Хотя все эти техники еще предстоит доказать свою работоспособность, время, когда они будут применены, не за горами. Также пока неясно, найдет ли SKA что-то, что будет похоже на инопланетный сигнал. Однако даже отрицательный результат в этом случае станет важным научным показателем. Если для получения более глубокого понимания одного из самых интересных вопросов астрономии потребуется лишь параллелизация данных и распределенные вычисления (желательно с интересной графикой), это будет настоящей победой.