Eksisterende laserteknologi kunne omdannes til Jordens verandalys for at tiltrække fremmede astronomer

Hvis der findes udenjordisk intelligens et sted i vores galakse, en ny MIT-undersøgelse foreslår, at laserteknologi på Jorden kunne, i princippet, blive formet til noget af et planetarisk verandalys - et fyr, der er stærkt nok til at tiltrække opmærksomhed fra så langt som 20, 000 lysår væk.

Forskningen, som forfatter James Clark kalder en "gennemførlighedsundersøgelse, " vises i dag i Astrofysisk tidsskrift . Resultaterne tyder på, at hvis en kraftig 1- til 2-megawatt-laser blev fokuseret gennem et massivt 30- til 45-meter teleskop og rettet ud i rummet, kombinationen ville producere en stråle af infrarød stråling, der er stærk nok til at skille sig ud fra solens energi.

Et sådant signal kunne spores af fremmede astronomer, der udfører en overfladisk undersøgelse af vores del af Mælkevejen - især hvis disse astronomer bor i nærliggende systemer, såsom omkring Proxima Centauri, den nærmeste stjerne til Jorden, eller TRAPPIST-1, en stjerne omkring 40 lysår væk, der er vært for syv exoplaneter, hvoraf tre er potentielt beboelige. Hvis signalet opdages fra et af disse nærliggende systemer, undersøgelsen finder, den samme megawatt-laser kunne bruges til at sende en kort besked i form af impulser svarende til morsekode.

"Hvis det lykkedes os at lukke et håndtryk og begynde at kommunikere, vi kunne flashe en besked, med en datahastighed på omkring et par hundrede bits i sekundet, som ville nå dertil om få år, " siger Clark, en kandidatstuderende i MIT's Department of Aeronautics and Astronautics og forfatter til undersøgelsen.

Forestillingen om et sådant rumvæsen-tiltrækkende fyrtårn kan virke langt ude, men Clark siger, at bedriften kan realiseres med en kombination af teknologier, der eksisterer nu, og som kan udvikles på kort sigt.

"Dette ville være et udfordrende projekt, men ikke et umuligt, " siger Clark. "De slags lasere og teleskoper, der bliver bygget i dag, kan producere et detekterbart signal, så en astronom kunne tage et kig på vores stjerne og straks se noget usædvanligt ved dens spektrum. Jeg ved ikke, om intelligente skabninger omkring solen ville være deres første gæt, men det ville bestemt tiltrække sig yderligere opmærksomhed."

Stå op mod solen

Clark begyndte at undersøge muligheden for et planetarisk fyrtårn som en del af et afsluttende projekt for 16.343 (Rumfartøj, og flysensorer og instrumentering), et kursus undervist af Clarks rådgiver, Lektor Kerri Cahoy.

"Jeg ville se, om jeg kunne tage den slags teleskoper og lasere, som vi bygger i dag, og lav et sporbart pejlemærke ud af dem, " siger Clark.

Han startede med et simpelt konceptuelt design, der involverede en stor infrarød laser og et teleskop, hvorigennem man kunne fokusere laserens intensitet yderligere. Hans mål var at producere et infrarødt signal, der var mindst 10 gange større end solens naturlige variation af infrarøde emissioner. Sådan et intenst signal, ræsonnerede han, ville være nok til at skille sig ud mod solens eget infrarøde signal, i enhver "overfladisk undersøgelse foretaget af en udenjordisk intelligens."

Han analyserede kombinationer af lasere og teleskoper af forskellig watt og størrelse, og fandt ud af, at en 2 megawatt laser, pegede gennem et 30 meter teleskop, kunne producere et signal stærkt nok til let at kunne detekteres af astronomer i Proxima Centauri b, en planet, der kredser om vores nærmeste stjerne, 4 lysår væk. Tilsvarende en 1 megawatt laser, rettet gennem et 45 meter teleskop, ville generere et klart signal i enhver undersøgelse udført af astronomer inden for TRAPPIST-1 planetsystemet, omkring 40 lysår væk. Enten opsætning, han vurderede, kunne producere et generelt detekterbart signal fra op til 20, 000 lysår væk.

Begge scenarier ville kræve laser- og teleskopteknologi, der enten allerede er udviklet, eller er inden for praktisk rækkevidde. For eksempel, Clark beregnede, at den nødvendige lasereffekt på 1 til 2 megawatt svarer til den for det amerikanske luftvåbens luftbårne laser, en nu hedengangne ​​megawatt-laser, der var beregnet til at flyve ombord på et militærjetfly med det formål at skyde ballistiske missiler ud af himlen. Han fandt også ud af, at mens et 30-meter teleskop betydeligt dværger ethvert eksisterende observatorium på Jorden i dag, der er planer om at bygge så massive teleskoper i den nærmeste fremtid, inklusive 24-meter Giant Magellan Telescope og 39-meter European Extremely Large Telescope, som begge i øjeblikket er under opførelse i Chile.

Clark forestiller sig, at som disse massive observatorier, et laserfyr skal bygges på toppen af ​​et bjerg, for at minimere mængden af ​​atmosfære, som laseren skulle trænge igennem, før den stråler ud i rummet.

Han erkender, at en megawatt-laser ville komme med nogle sikkerhedsproblemer. En sådan stråle ville producere en fluxtæthed på omkring 800 watt effekt pr. kvadratmeter, som nærmer sig solens, som genererer omkring 1, 300 watt per kvadratmeter. Selvom strålen ikke ville være synlig, det kunne stadig skade folks syn, hvis de skulle se direkte på det. Strålen kan også potentielt forvrænge alle kameraer ombord på rumfartøjer, der tilfældigvis passerer gennem den.

"Hvis du ville bygge denne ting på den anden side af månen, hvor ingen bor eller kredser meget, så kunne det være et mere sikkert sted for det, " siger Clark. "Generelt, dette var en forundersøgelse. Uanset om det er en god idé eller ej, det er en diskussion for det fremtidige arbejde."

Tager E.T.s opkald

Efter at have fastslået, at et planetarisk beacon er teknisk muligt, Clark vendte derefter problemet og så på, om nutidens billeddannelsesteknikker ville være i stand til at detektere et sådant infrarødt fyr, hvis det blev produceret af astronomer andre steder i galaksen. Han fandt ud af, at mens et teleskop på 1 meter eller større ville være i stand til at spotte et sådant fyr, det skulle pege i signalets nøjagtige retning for at se det.

"Det er forsvindende usandsynligt, at en teleskopundersøgelse faktisk ville observere en udenjordisk laser, medmindre vi begrænser vores undersøgelse til de allernærmeste stjerner, " siger Clark.

Han håber, at undersøgelsen vil fremme udviklingen af ​​infrarøde billedbehandlingsteknikker, ikke kun for at få øje på eventuelle laserbeacons, der kan være produceret af fremmede astronomer, men også for at identificere gasser i en fjern planets atmosfære, der kan være indikationer på liv.

"Med nuværende undersøgelsesmetoder og instrumenter, det er usandsynligt, at vi rent faktisk ville være så heldige at få et billede af en beacon flash, forudsat at rumvæsner eksisterer og laver dem, " siger Clark. "Men da de infrarøde spektre af exoplaneter studeres for spor af gasser, der indikerer livets levedygtighed, og efterhånden som fuld-sky-undersøgelser opnår større dækning og bliver hurtigere, vi kan være mere sikre på, at hvis E.T. ringer, vi vil opdage det."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.