SETI 작동 방식

우리는 우주에 혼자 있습니까, 아니면 우리가 의사 소통 할 수있는 지적인 존재가 있습니까? 우리가 우주 여행에 의존하는지 결코 알 수 없을 것입니다. 별 사이의 거리는 상상할 수 없을 정도로 광대하며, 가벼운 추진력 , 핵 추진력 , 태양 돛 및 물질-반물질 엔진 과 같은 우주 로켓에 대한 우리의 가장 진보된 아이디어 는 수년 떨어져 있습니다. 현실이 되고 있다.

외계인(ET) 생명체의 징후를 어떻게 감지할 수 있습니까? 한 가지 방법은 기본적으로 지구 너머에서 오는 모든 무선 통신을 도청하는 것입니다. 라디오 는 값싼 통신 수단일 뿐만 아니라 기술 문명의 징표이기도 합니다. 인류는 1930년대부터 매일 지구에서 우주로 여행 하는 라디오 전파 와 텔레비전 방송 을 통해 자신의 존재를 무심코 발표해 왔습니다 .

외계의 지능 검색 (SETI)는 전용 과학자 매일에 의해 실시된다. 영화 "컨택트" 에서 Jodie Foster의 캐릭터 Ellie Arroway는 여러 개의 대형 전파 망원경으로 하늘을 검색합니다. 그녀가 멀리 떨어진 별에서 무선 메시지를 수신하면 인류에 대한 심오한 의미가 있습니다.

SETI는 매우 논란의 여지가 있는 과학적 노력입니다. 일부 과학자들은 이것이 시간과 돈의 완전한 낭비라고 믿는 반면, 다른 과학자들은 ET의 신호 감지가 우주에 대한 우리의 견해를 영원히 바꿀 것이라고 믿습니다. 이 기사에서는 SETI 프로그램을 살펴보겠습니다. 전파 망원경이 어떻게 작동하고 SETI 검색에 어떻게 사용되는지, 외계 생명체를 감지할 확률은 무엇인지, 그러한 신호가 감지되면 어떻게 되는지, SETI에 직접 참여할 수 있는 방법에 대해 알아보겠습니다.

내용물

1. 하늘 검색
2. 연락하다
3. SETI와 당신
4. SETI의 미래
5. 하늘을 위한 요리

우주는 엄청나게 큰 곳입니다. 어떻게 하면 ET의 무선 신호에 대해 거대한 하늘을 가장 잘 검색할 수 있습니까? 세 가지 기본 딜레마가 있습니다.

하늘의 큰 영역 대 작은 영역

하늘이 너무 크기 때문에 SETI 검색에는 두 가지 기본 접근 방식이 있습니다.

주파수는 무엇입니까?

낯선 지역에 있을 때 자동차 라디오에서 방송국을 찾으려면 무언가를 들을 때까지 다이얼을 돌려야 하며, 라디오에 이러한 기능이 있는 경우 "검색" 또는 "스캔" 버튼을 눌러야 합니다. 음, 문제는 ET가 어디에서 방송될 수 있느냐는 것입니다. 이것은 아마도 SETI 연구원들에게 가장 큰 과제일 것입니다. 왜냐하면 Carl Sagan의 말을 인용하자면 "수십억과 수십억"의 주파수가 있기 때문입니다. 마치 여름 밤이 귀뚜라미와 다른 곤충들의 소리로 가득 차 있는 것처럼 우주는 자연적으로 발생하는 현상의 전파 잡음으로 가득 차 있습니다. 다행히도 자연은 배경 잡음이 낮은 라디오 스펙트럼에 "창"을 제공합니다.

1 ~ 10GHz 범위의 주파수에서는 배경 잡음이 급격히 감소합니다. 이 영역에는 여기된 원자 또는 분자에 의해 발생하는 두 가지 주파수가 있습니다. 수소 원자에 의해 발생하는 1.42GHz와 수산기 이온에 의해 발생하는 1.65GHz입니다. 수소 및 수산기 이온은 물 성분이기 때문에,이 영역은 호출 된 물 구멍 . 많은 SETI 연구원들은 ET가 이 주파수 영역에 대해 알고 저잡음 때문에 의도적으로 그곳에서 방송할 것이라고 추론합니다. 따라서 대부분의 SETI 검색 프로토콜에는 이 스펙트럼 영역이 포함됩니다. 다른 "마법" 주파수가 제안되었지만 SETI 연구원들은 이러한 주파수 중 검색할 주파수에 대한 합의에 도달하지 못했습니다.

또 다른 접근 방식은 검색을 작은 주파수 범위로 제한하지 않고 수백만 또는 수십억 개의 주파수를 동시에 스캔할 수 있는 대규모 다중 채널 대역폭 신호 프로세서를 구축합니다. 많은 SETI 프로젝트에서 이 접근 방식을 사용합니다.

제한된 전파망원경 자원

전 세계 전파 망원경의 수는 제한되어 있으며 SETI 연구원은 이러한 장비에 대한 시간을 두고 다른 전파 천문학자들과 경쟁해야 합니다. 이 문제에 대한 세 가지 가능한 솔루션이 있습니다.

SETI 연구의 대부분은 기존 전파 망원경에서 시간을 "대여"하여 수행되었습니다. 이것이 영화 "컨택트"에서 수행된 방식입니다. 현실 세계에서 Project Phoenix (유일한 SETI 검색 대상)는 호주의 Parkes 전파 망원경, 웨스트 버지니아의 Green Bank의 140미터 망원경 및 푸에르토리코의 Arecibo 전파 망원경에서 시간을 임대했습니다. 프로젝트 피닉스는 수색을 위해 망원경에 부착하는 신호 분석 장비로 가득 찬 트랙터 트레일러를 가지고 있습니다.

SERENDIP 프로젝트 는 다른 사람이 사용하는 전파 망원경(Arecibo)에 추가 수신기를 피기백합니다. 그런 다음 SERENDIP 연구원은 관심 대상에서 획득한 신호를 분석합니다. 프로젝트 SERENDIP은 많은 양의 망원경 시간을 이용하지만 연구원들은 연구 대상을 제어할 수 없으며 가능한 ET 신호를 확인하기 위한 후속 연구를 수행할 수 없습니다.

앨런 망원경 배열 SETI 연구소에 의해 만들어진 새로운 전파 망원경의 존재이다. 샌프란시스코 북동쪽에 위치한 캘리포니아 대학교 버클리 햇 크릭 천문대의 "무선 조용한 지역"에 이 어레이는 수백 또는 수천 개의 뒷마당형 위성 접시를 사용하여 간섭계로 무선 신호를 수집하는 SETI 전용입니다. ( 전파 망원경에 대한 정보 는 하늘을 위한 요리 섹션 참조 ). Allen Telescope Array의 비용은 약 2,600만 달러로 예상됩니다.

SETI 프로젝트

1960년부터 여러 SETI 프로젝트가 수행되었습니다. 주요 프로젝트는 다음과 같습니다.

이러한 SETI 프로젝트 및 기타 SETI 프로젝트에 대한 자세한 내용 은 기사 끝에 있는 링크 섹션 을 참조하십시오.

신호가 감지되면 신호가 외계인인지 확인하기 위해 따라야 하는 일련의 단계가 있습니다.

신호가 확인되면 이 정보를 공개할 때 따라야 하는 매우 구체적인 단계가 있습니다(자세한 내용은 SETI 연구소: 외계 지능 탐지 후 활동에 관한 원칙 선언 참조). 영화 "Contact"는 ET 신호 및 후속 이벤트의 감지를 잘 묘사합니다.

ET 신호를 찾을 가능성은 무엇입니까? 이 문제를 해결하기 위해 천문학자 Frank Drake 는 1961년에 은하계의 ET 문명 수를 계산하는 방정식을 도입했습니다. 현재 Drake Equation 이라고 하는 이 방정식 은 추정치에서 천문학적, 생물학적, 사회학적 요인을 고려합니다.

어디:

Drake 방정식의 분수는 0과 1 사이의 0이 아닌 값을 갖습니다. 방정식 오른쪽의 처음 세 항은 천문학적 항입니다. 다음 두 가지는 생물학적 용어입니다. 마지막 두 가지는 사회학적 용어이다.

Drake 방정식은 SETI 연구의 지침이었습니다. N 값은 다른 값에 대한 추정치에 따라 은하계의 수천에서 수십억 개의 문명으로 계산되었습니다.

위에 나열된 추정치를 사용하고 R _{* 가} 40 이라고 결정 하면 드레이크 방정식은 다음과 같습니다.

보시다시피 Drake 방정식의 결과는 사용하는 값에 따라 크게 달라지며 N 값은 1에서 수천 사이에서 계산되었습니다. SETI 및 일반 천문학 연구의 일부 측면은 외계 행성의 수와 같은 Drake 방정식의 용어에 대한 신뢰할 수 있는 추정치를 위한 데이터 수집에 전념해 왔습니다. Drake Equation에 대한 자세한 내용 은 링크 섹션을 참조하십시오.

페르미 역설

노벨상을 수상한 물리학자 엔리코 페르미(Enrico Fermi)는 지능이 발달하고 별에 신호를 보내거나 여행하는 데 수십억 년이 걸리고 우주에 수십억 개의 세계가 있고 우주의 나이가 130억년 이상이라면 , 그렇다면 왜 우리는 ET에 의해 방문되지 않았습니까? 또는 은하계는 ET와 함께 크롤링하지 않는 이유는 무엇입니까? 이 주장은 SETI의 가치에 의문을 제기하는 데 사용되었으며 저자 David Brin은 "The Great Silence"라는 에세이에서 이에 대해 확장했습니다( "Are We Alone in the Cosmos?: Search for Alien Contact in the New Millennium" 참조). ).

1999년 버클리 캘리포니아 대학교 과학자인 Dan Werthimer와 David P. Anderson은 프로젝트 SERENDIP에 참여했습니다. 그들은 SERENDIP이 사용하는 Arecibo 접시의 데이터를 분석하는 데 있어 제한 요소가 사용 가능한 컴퓨팅 능력이라는 것을 인식했습니다. 데이터를 분석하기 위해 하나 이상의 대형 슈퍼컴퓨터를 사용하는 대신, 인터넷을 통해 작은 데이터 조각을 분석하는 데 더 작은 데스크탑 PC를 사용할 수 있습니다. 그들은 인터넷을 통해 UC Berkeley에서 다운로드할 수 있고 참가자의 집 컴퓨터에 상주할 수 있는 SETI@home이라는 화면 보호기 프로그램을 고안했습니다 . 프로그램은 상주하거나 화면 보호기로 작동할 수 있습니다.

프로젝트 작동 방식은 다음과 같습니다.

화면 보호기는 데이터 분석 창(왼쪽 위), 데이터/사용자 정보(오른쪽 위), 분석 중인 데이터의 주파수-전력-시간 그래프(아래)의 세 부분으로 나뉩니다. 데이터 청크는 FFT(고속 푸리에 변환) 라는 수학적 기술을 사용하여 데이터를 여러 채널에 걸쳐 분석합니다 . 데이터가 무작위이면 모든 채널의 신호가 동일합니다. 신호( 스파이크)가 있는 경우 하나 이상의 FFT 채널이 특정 전력 수준 임계값 이상에서 나머지 채널보다 두드러집니다. 다음으로, 프로그램은 스파이크의 주파수가 다른 주파수로 약간 이동되었는지 확인합니다. 이러한 이동은 지구의 자전으로 인해 발생하며 스파이크가 외계인 기원임을 나타냅니다. 마지막으로, Arecibo 접시는 고정되어 있기 때문에(지구의 자전으로 물체를 추적하지 않습니다.) ET 신호는 접시의 표면에서 가장자리에서 중심으로 가장자리로 표류하고 시간이 지남에 따라 스파이크의 플롯은 종처럼 보일 것입니다. - 모양의 곡선. 프로그램은 스파이크가 이 곡선에 맞는지 테스트합니다. 이 세 가지 기준이 충족되면 프로그램은 UC-Berkeley에서 나중에 분석할 수 있도록 정보에 플래그를 지정합니다.

화면의 데이터/사용자 정보 섹션에는 데이터 청크를 얻은 관찰에 대한 메모와 사용자에 대한 메모가 포함됩니다.

그래프 화면을 통해 사용자는 분석의 진행 상황을 한 눈에 볼 수 있습니다. 프로그램은 관찰된 모든 스파이크를 기록하고 추가 분석을 위해 이 정보를 다시 UC Berkeley로 전달합니다. 각 데이터 세트는 확증을 위해 두 명의 사용자가 독립적으로 처리합니다. 스파이크가 가능한 신호에 대한 기준을 통과하면 다른 SETI 프로젝트에서 좌표를 더 자세히 조사하여 결과를 확인합니다.

SETI@home, 컴퓨터 및 인터넷 연결만 있으면 SETI 연구에 참여할 수 있습니다. 현재까지 SETI@home 웹 사이트는 하루에 100만 조회수와 100,000명의 고유 방문자를 수신하고 있습니다.

메모

Drake 방정식의 일부 형태는 R _* -- f _s 뒤에 태양과 같은 별으로 형성된 별의 비율에 대한 추가 항을 추가합니다 . fs _의 0이 아닌 값은 0과 1 사이에서 다양하지만 0.1 또는 10퍼센트로 추정됩니다.

SETI 연구소, SETI 리그 등 민간재단의 금전적 지원과 SETI@home 참여 등을 보면 SETI 연구에 대한 대중의 관심이 크다고 볼 수 있다. SETI의 미래는 다음과 같은 분야에서 발전하고 있어 밝습니다.

우주의 다른 곳에 존재하는 지적 생명체의 가능성은 수천 년 동안 인류의 관심을 끌었다. 우리는 현재 우리의 기술이 ET의 신호를 감지하고 심지어 우리 자신의 신호를 별에 방송할 수 있을 정도로 발전한 시기에 있습니다. 기술의 발전과 SETI에 대한 관심 증가로 우리는 "저쪽에 지적 생명체가 존재하는가?"라는 오래된 질문에 대한 답을 찾는 데 가까워지고 있을지도 모릅니다.

ET가 무선으로 통신하는 경우 이러한 신호를 어떻게 감지할 수 있습니까? 무선 신호는 가시광선, 적외선(열) 및 X선과 같은 빛의 파동입니다 . 그러나 무선 신호는 이러한 다른 형태의 빛보다 파장이 더 깁니다. ET 무선 신호를 감지하려면 전파 망원경을 사용합니다. 전파 망원경은 집이나 자동차에 있는 라디오 와 유사한 라디오 수신기 입니다. 다음과 같은 부분이 있습니다.

전파 망원경의 부품 다이어그램(Cassegrain 디자인).

각 조각의 설명에 대한 레이블 위로 마우스를 가져갑니다.

일반적으로 대형 전파 망원경을 사용하면 약한 신호를 감지하고 해결할 수 있으므로 접시가 클수록 신호의 해상도가 높아집니다. 그러나 큰 접시는 구성 및 유지 관리가 어렵고 비용이 많이 듭니다. 이 문제를 해결하기 위해 전파 천문학자들은 간섭계 라는 기술을 사용합니다 . 간섭계는 넓은 지역에 퍼져 있는 여러 개의 작은 전파 망원경의 신호를 결합하여 동일한 지역에 있는 하나의 큰 접시에 해당하는 결과를 얻습니다(간섭법에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크 참조).

SETI 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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