Als er ergens in onze melkweg buitenaardse intelligentie bestaat, een nieuwe MIT-studie stelt voor dat lasertechnologie op aarde, in principe, worden gevormd tot iets van een planetair verandalicht - een baken dat sterk genoeg is om de aandacht te trekken van wel 20, 000 lichtjaren verwijderd.

Het onderzoek, die auteur James Clark een "haalbaarheidsstudie noemt, " verschijnt vandaag in de Astrofysisch tijdschrift . De bevindingen suggereren dat als een krachtige laser van 1 tot 2 megawatt zou worden gefocust door een enorme telescoop van 30 tot 45 meter en de ruimte in zou worden gericht, de combinatie zou een bundel infraroodstraling produceren die sterk genoeg is om zich te onderscheiden van de energie van de zon.

Zo'n signaal zou kunnen worden gedetecteerd door buitenaardse astronomen die een vluchtig onderzoek van ons deel van de Melkweg uitvoeren - vooral als die astronomen in nabijgelegen systemen leven, zoals rond Proxima Centauri, de dichtstbijzijnde ster bij de aarde, of TRAPPIST-1, een ster op ongeveer 40 lichtjaar afstand die zeven exoplaneten herbergt, waarvan er drie potentieel bewoonbaar zijn. Als het signaal van een van deze nabijgelegen systemen wordt waargenomen, de studie vindt, dezelfde megawatt-laser kan worden gebruikt om een ​​kort bericht te verzenden in de vorm van pulsen vergelijkbaar met morsecode.

"Als we met succes een handdruk zouden sluiten en beginnen te communiceren, we kunnen een bericht flitsen, met een datasnelheid van ongeveer een paar honderd bits per seconde, die er over een paar jaar zou zijn, " zegt Clark, een afgestudeerde student aan het MIT's Department of Aeronautics and Astronautics en auteur van de studie.

Het idee van zo'n buitenaards aantrekkelijk baken lijkt misschien vergezocht, maar Clark zegt dat de prestatie kan worden gerealiseerd met een combinatie van technologieën die nu bestaan ​​en die op korte termijn kunnen worden ontwikkeld.

"Dit zou een uitdagend project zijn, maar niet onmogelijk, Clark zegt. "De soorten lasers en telescopen die tegenwoordig worden gebouwd, kunnen een detecteerbaar signaal produceren, zodat een astronoom één blik op onze ster kan werpen en onmiddellijk iets ongewoons aan zijn spectrum kan zien. Ik weet niet of intelligente wezens rond de zon hun eerste gok zouden zijn, maar het zou zeker meer aandacht trekken."

Opstaan ​​tegen de zon

Clark begon de mogelijkheid van een planetair baken te onderzoeken als onderdeel van een afstudeerproject voor 16.343 (Spacecraft, en vliegtuigsensoren en instrumentatie), een cursus gegeven door de adviseur van Clark, Universitair hoofddocent Kerri Cahoy.

"Ik wilde zien of ik het soort telescopen en lasers kon nemen die we vandaag bouwen, en maak er een detecteerbaar baken van, ' zegt Clark.

Hij begon met een eenvoudig conceptueel ontwerp met een grote infraroodlaser en een telescoop om de intensiteit van de laser verder te focussen. Zijn doel was om een ​​infraroodsignaal te produceren dat minstens 10 keer groter was dan de natuurlijke variatie van infraroodstraling van de zon. Zo'n intens signaal, hij redeneerde, genoeg zou zijn om op te vallen tegen het eigen infraroodsignaal van de zon, in een "vluchtig onderzoek door een buitenaardse intelligentie."

Hij analyseerde combinaties van lasers en telescopen van verschillende wattages en afmetingen, en ontdekte dat een laser van 2 megawatt, door een telescoop van 30 meter gericht, zou een signaal kunnen produceren dat sterk genoeg is om gemakkelijk door astronomen in Proxima Centauri b te worden gedetecteerd, een planeet die om onze dichtstbijzijnde ster draait, 4 lichtjaar verwijderd. evenzo, een laser van 1 megawatt, geleid door een telescoop van 45 meter, een duidelijk signaal zou genereren in elk onderzoek uitgevoerd door astronomen binnen het TRAPPIST-1 planetenstelsel, op ongeveer 40 lichtjaar afstand. Ofwel instellen, hij schatte, kan een algemeen detecteerbaar signaal produceren van maximaal 20, 000 lichtjaar verwijderd.

Voor beide scenario's is laser- en telescooptechnologie vereist die ofwel al is ontwikkeld, of binnen handbereik is. Bijvoorbeeld, Clark berekende dat het vereiste laservermogen van 1 tot 2 megawatt gelijk is aan dat van de Airborne Laser van de Amerikaanse luchtmacht, een inmiddels ter ziele gegane megawatt-laser die bedoeld was om aan boord van een militaire jet te vliegen om ballistische raketten uit de lucht te schieten. Hij ontdekte ook dat, hoewel een telescoop van 30 meter elk bestaand observatorium op aarde vandaag de dag aanzienlijk in de schaduw stelt, er zijn plannen om in de nabije toekomst zulke enorme telescopen te bouwen, inclusief de 24-meter Giant Magellan Telescope en de 39-meter European Extremely Large Telescope, beide zijn momenteel in aanbouw in Chili.

Clark stelt zich voor dat, zoals deze enorme observatoria, er moet een laserbaken bovenop een berg worden gebouwd, om de hoeveelheid atmosfeer te minimaliseren die de laser zou moeten doordringen voordat hij de ruimte instraalt.

Hij erkent dat een megawatt-laser enkele veiligheidsproblemen met zich mee zou brengen. Zo'n straal zou een fluxdichtheid van ongeveer 800 watt vermogen per vierkante meter produceren, die die van de zon nadert, die ongeveer 1 genereert 300 watt per vierkante meter. Hoewel de straal niet zichtbaar zou zijn, het zou nog steeds het gezichtsvermogen van mensen kunnen beschadigen als ze er rechtstreeks naar zouden kijken. De straal kan mogelijk ook camera's aan boord van ruimtevaartuigen die er toevallig doorheen gaan, door elkaar gooien.

"Als je dit ding zou willen bouwen aan de andere kant van de maan, waar niemand leeft of veel ronddraait, dan zou dat een veiligere plek voor hem kunnen zijn, " zegt Clark. "Over het algemeen, dit was een haalbaarheidsstudie. Of dit een goed idee is, dat is een discussie voor toekomstig werk."

E.T.'s oproep aannemen

Nadat we hebben vastgesteld dat een planetair baken technisch haalbaar is, Clark draaide het probleem om en keek of de huidige beeldvormingstechnieken zo'n infraroodbaken zouden kunnen detecteren als het door astronomen elders in de melkweg zou zijn geproduceerd. Hij vond dat, terwijl een telescoop van 1 meter of groter zo'n baken zou kunnen zien, het zou in de exacte richting van het signaal moeten wijzen om het te zien.

"Het is onwaarschijnlijk dat een telescooponderzoek daadwerkelijk een buitenaardse laser zou waarnemen, tenzij we ons onderzoek beperken tot de zeer dichtstbijzijnde sterren, ' zegt Clark.

Hij hoopt dat de studie de ontwikkeling van infraroodbeeldvormingstechnieken zal aanmoedigen, niet alleen om laserbakens te spotten die door buitenaardse astronomen zijn geproduceerd, maar ook om gassen in de atmosfeer van een verre planeet te identificeren die op leven kunnen wijzen.

"Met de huidige onderzoeksmethoden en instrumenten, het is onwaarschijnlijk dat we het geluk zouden hebben om een ​​bakenflits af te beelden, ervan uitgaande dat buitenaardse wezens bestaan ​​en ze maken, " zegt Clark. "Echter, aangezien de infraroodspectra van exoplaneten worden bestudeerd op sporen van gassen die de levensvatbaarheid van het leven aangeven, en naarmate full-sky surveys een grotere dekking krijgen en sneller worden, we kunnen er zekerder van zijn dat als ET is aan het bellen, we zullen het detecteren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.