Kommunikációs lehetőségek
Az "ortodox" SETI alapelvei - A SETI szépsége /Almár Iván/

Végül az ortodox SETI kutatások alapfeltevéseinek harmadik csoportja a keresés vagy a kommunikáció optimális módjaira vonatkozik. Ezeket az alapelveket vitathatatlanul Cocconi olasz és Morrison amerikai kutató fogalmazta meg elsőként az 1959-ben megjelent nevezetes Nature cikkben. A szerzők végiggondolták az előbbi alapfeltevéseket, - vagyis, hogy létezhetnek-e a Földön kívül is technikailag fejlett, rádiózásra képes civilizációk az Univerzumban - legfontosabb tettük mégis az volt, hogy tudományos javaslatokat dolgoztak ki a kapcsolatfelvételre. Jellemző, hogy a probléma felvetésére és megoldására mennyire érett volt már a helyzet: javaslataik szinte egy éven belül megvalósultak. Ekkor vette kezdetét Frank Drake nevezetes OZMA projektje, amely hasonló elveken alapult.

Cocconi és Morrison végigvizsgálta az elektromágneses színképen belül a csillagközi kommunikáció számára számításba vehető tartományokat. Olyan frekvenciatartományokat kerestek, amelyekben a sugárzás torzulás nélkül képes nagy távolságokra juttatni az információt. Azt is feltételezték, hogy a vevő a Föld felszínén működik, ezért eleve csak a "légköri ablakokat" (optikai, rádió és bizonyos mértékig a távoli gammatartomány) vették figyelembe. úgy okoskodtak, hogy mivel a csillagok sugárzása, mint zajháttér az optikai ablakban túlságosan nagy, a távoli gammatartomány pedig más okok, például a megfelelő érzékenységű vevőberendezés hiánya miatt kiesik, gyakorlatilag marad a rádióablak, mint a kommunikáció egyetlen csatornája. A rádióablakon belül, mint a 3. ábrán látható, a néhány GHz-es, mikrohullámú tartományban legkisebb az alapzaj, mivel ebben a frekvenciasávban sem a csillagok, sem az égbolt általános háttérsugárzása nem jelentős. Ez a sáv azonban még mindig túlságosan széles ahhoz, hogy benne ismeretlen társaink ismeretlen tulajdonságú jeladásai után találomra kutassunk. Például figyelembe kell venni, hogy a szélessávú sugárzás nagy távolságra igen nagy energiát igényel, ezért az ésszerű energiatakarékosság elve azt sugallja, hogy az esetleges adó keskenysávú jeleket sugározzon felénk.

3/a. ábra A zajhőmérséklet frekvenciafüggése a világűrből végzett megfigyelésekre vonatkozólag.

3/b. ábra A zajhőmérséklet frekvenciafüggése a Földről végzett megfigyelésekre vonatkozólag.
Alacsony frekvenciákon a kozmikus háttér nem-thermális eredetű rádiósugárzása, magas frekvenciákon
a kvantumhatár, illetve a Föld felszínéről nézve a légköri abszorpció korlátozza a megfigyeléseket.

De hol keresgéljünk egy keskeny jelet ebben a sok gigahertz szélességű tartományban? Cocconi és Morrison felismerte, hogy van ebben a sávban egy kitüntetett hullámhossz, tudniillik a semleges hidrogén 1420 MHz-es (21 cm-es) vonala, amelyről minden valamire való rádiócsillagász tudhat, akármelyik bolygón is született a Tejútrendszerben. Morrison úgy fogalmazott, hogy "ennek vizsgálatára nyilván mindenki érzékeny vevőberendezésekkel rendelkezik, akinek már van némi áttekintése a galaktikus térről és a benne lévő anyagról." (Más színképvonalat ekkor még nem is ismertek a rádiótartományban.) Ha olyan valakivel akarunk kapcsolatot létesíteni, aki nem tud a mi jeladási szándékunkról, akkor célszerű egy olyan kitüntetett frekvenciához közeli frekvencián sugározni, amelyen ő már feltehetőleg készen áll a vizsgálatokra. Ezért lett a 21 cm-es sugárzás és környéke az ortodox SETI kutatások kedvelt sávja.

Cocconi és Morrison azzal a kérdéssel is foglalkozott, hogy miről ismerhető fel egy esetleges jeladás, milyen jellegű jelek érkezése várható. Nyilván sokféle jelmodulációs stratégia választható, fontos csupán az, hogy segítségével valamiféle információ érkezzen. Elvben lehet ugyan az üzenet nagyon bonyolult is, de ők valószínűnek tartották, hogy inkább egyszerű, a figyelmet magára irányító jeleket kell keresni. Morrison ezt a következő, szemléletes hasonlattal indokolta. Ha hajóval közelítünk egy part felé, ahol tudomásunk szerint primitív törzsek élnek, és fel akarjuk venni velük a kapcsolatot, akkor nem televíziós jeleket fogunk feléjük sugározni, hanem dobbal vagy kiabálással hívjuk fel figyelmüket. Csillagtársaink sokkal fejlettebbek lévén nálunk, a kapcsolatfelvételről hasonlóképpen gondolkodhatnak. A keskeny sávú sugárzás amúgy sem engedi meg sok információ gyors továbbítását, egy keskeny sávban egyszerűen "nem fér el" mindaz, amit el akarunk mondani. Viszont ha a figyelemfelhívó jelzések nyomán a kapcsolatfelvétel már megtörtént, akkor van lehetőség - egyeztetett módon - gazdag információtartamú üzenetek továbbítására is.

A következő évtizedekben vált az ortodox SETI legfontosabb alapelvévé, hogy mennél keskenyebb sávokra kell bontani a frekvenciaablakot. Ez ugyanis önmagában is segít a mesterséges eredetű jelek kiszűrésében. Úgy tudjuk ugyanis, hogy 100 Hz-nél keskenyebb, monokromatikus jeleket a természet nem hoz létre - már csak a spektrumvonalak Doppler kiszélesedése miatt sem. Ha mégis ennél keskenyebb jeleket találunk, vagyis például egy jelzés csak egyetlen 1 Hz széles csatornában jelentkezik, de a szomszédos csatornákban nem, akkor szinte biztos, hogy mesterséges eredetű. (Természetesen a "mesterséges eredet" lehet egy földi adó, vagy egy műhold sugárzása is, de erre a problémára még visszatérünk.) Van azonban a felbontásnak egy természetes korlátja is: a messziről, a csillagok távolságából érkező rádiójel nem lehet tetszőleges keskeny, mert a sugárzás elektronokkal találkozva a csillagközi térben energiát veszít, vagyis frekvenciája kissé csökken. Az eredmény a vonal (jel) kiszélesedése, amely eléri a néhány tized Hz-et. Ezért az ortodox SETI program az 1-10 GHz-es mikrohullámú tartományban dolgozik, többnyire valamilyen kitüntetett frekvencia közelében (pl. 1420 MHz), és az intervallumot több ezer, vagy több millió részre bontja úgy, hogy egy-egy sáv szélessége 1-10 Hz csupán. A kutatók rendszerint olyan impulzusmodulált jeleket keresnek, amelyek egyidejűleg csak egy sávban lépnek fel, és mesterséges, de nem földi eredetűek.

Bár a rádiós SETI kutatások ortodox alapelveivel kapcsolatban sok mindent tisztáztunk már, de azért még maradtak nyitott kérdések. Például merre érdemes irányítani a vevőantennát, és milyen érzékeny berendezés szükséges ahhoz, hogy a siker reményében indíthassuk el a programot? Ezek persze nem könnyen megválaszolható kérdések. Az ortodox SETI programoknál a megfigyelési irány megválasztása kétféleképpen történhet. Vannak ún. célzott kutatások, amikor a vevőantennát olyan, előre kiválasztott, közeli csillagok felé fordítják, amelyek ígéretesek, mert Napunkhoz hasonlítanak. (Pontosan a Nap paramétereivel rendelkező csillagot találni nem könnyű, sőt szinte lehetetlen feladat.) A másik megfigyelési stratégia a teljes égbolt lefedése, amikor nem teszünk különbséget az egyes irányok között. A vevőantenna nyilván nem képes egyszerre lefedni az egész eget, így csak sorról sorra haladva tapogathatja le annak éppen fölötte található részét. Természetesen mindkét stratégiát korlátozza az égbolt láthatósága, így az északi félgömbről nem lehet déli, a déli félgömbről északi forrásokat felfedezni.

Ami a megkívánt érzékenységet illeti, itt egy újabb alapfeltevéssel találkozunk. Jelenleg még fogalmunk sem lehet arról, hogy esetleges társaink sugároznak-e felénk figyelemfelhívó jeleket, és ha igen, akkor milyen távolságból és mekkora teljesítménnyel. Márpedig az adó teljesítményétől is függ, hogy egy bizonyos rádiós keresési programot érdemes-e megindítani vagy sem. Egyetlen támpontunk lehet ebben a kérdésben: a földi rádió- és radartechnika pillanatnyi, illetve a jövőben várható teljesítménye. Ilyen számításokat minden SETI program megindítása előtt végeztek. Mivel jelenleg Puerto Rico-ban, Areciboban van a világ legnagyobb, radarként is használt rádiótávcsöve, amelynek átmérője 305 m, érdemes azt kiszámítani, hogy Arecibo milyen távolságból tudná egy hasonló "testvértávcső" sugárzását érzékelni.

A jelenlegi areciboi rádiótávcsövet radarként alkalmazva, 1 MW kimenő teljesítmény esetén egy hasonló méretű és érzékenységű, 8000 másodperc integrációs időt alkalmazó vevőtávcső 3200 pc távolságból még éppen fel tudná fedezni a földi jelet. A számításnál feltételezték, hogy az adó frekvenciája 1420 MHz, sávszélessége 1 Hz, és a rendszer zajhőmérséklete 20 K fok. Ez a 3,2 kpc jelentős kozmikus távolság ugyan, de még mindig csak nyolcada a Tejútrendszer átmérőjének! Arról nem is beszélve, hogy ilyen gyenge jelek esetén a hosszú integrációs idő eleve kizárja a kommunikációt, vagyis tényleg csak a figyelem felkeltéséről lehet szó.

Előző fejezet - Tartalomjegyzék - Következő fejezet

SETI - Földönkívüli Intelligens Élet Kutatás
tudományos módszerekkel
Frissítve: 2000-11-09 Kiss István-Távkapcsolat Co.