Sådan designes et interstellært kommunikationssystem

Her er et interessant spørgsmål. Hvis vi nogensinde ønsker at kommunikere med civilisationer omkring andre stjerner, hvad vil så være den bedste måde at sende en besked på, i betragtning af at vi intet ved om, hvordan de agter at modtage den?

Det er spørgsmålet, som David Messerschmitt ved University of California, Berkeley, behandler i dag. Det viser sig, at fysikkens love, karakteren af ​​det interstellare rum og lidt sund fornuft sætter overraskende strenge grænser for, hvordan kommunikation kan foregå. Så hvis rumvæsner tænker på en måde, der ligner os, er kommunikation af den ene eller anden art tydeligvis mulig.

Messerschmitt begynder med at angive den måde, hvorpå enhver form for kommunikation sandsynligvis vil være begrænset. Til at begynde med siger han, at styrken af ​​ethvert signal falder med kvadratet på den tilbagelagte afstand. Hvis man antager, at energi sandsynligvis vil være en begrænsende faktor for en civilisation, vil en vigtig egenskab ved enhver interstellar transmitter være at minimere energien pr. bit i ethvert signal - mens man selvfølgelig stadig tillader den pålidelige udtrækning af den information, den indeholder.

Det er muligt, at denne civilisation kunne have fundet en måde at generere energi meget billigt på. Men selvom energi er mere rigeligt, er der mange måder at forbruge mere energi på end bevidst ineffektivitet, siger Messerschmitt. De kunne øge meddelelseslængden, reducere meddelelsestransmissionstiden, sende i flere retninger samtidigt eller sende et signal, der kan modtages på større afstande.

Et andet vigtigt designkrav vil være at overvinde eventuelle problemer forbundet med at transmittere signaler gennem det interstellare medium. Specifikt har visse bølgelængder en tendens til at blive absorberet, mens andre rejser uhindret. For eksempel er det interstellare medium i det væsentlige gennemsigtigt for store dele af mikrobølgespektret.

Ud over dette, siger Messerschmitt, er en god idé at udnytte fysikkens love og i særdeleshed Shannons matematiske teori om kommunikation, som bestemmer, hvor meget information der kan sendes til en støjende kanal det bestemte effektniveau. hold op

Endelig dikterer sund fornuft, at vi skal holde tingene enkle. Jo mere kompleks transmissionsmåden er, jo mindre sandsynligt er det, at den vil matche modtageren. At holde tingene enkle synes at være den bedste måde at sikre den største sandsynlighed for succes.

Denne version af Occams barbermaskine antyder også, at der ikke er nogen grund til at sende signaler med smal båndbredde, da disse kræver mere energi og større kompleksitet at transmittere. I stedet er den enkleste tilgang at sende bredbåndssignaler, helst i mikrobølgedelen af ​​spektret. Det er usandsynligt, at en civilisation ville bruge mere energi end nødvendigt, medmindre de af en eller anden grund anser en reduktion i båndbredden for at være en højere prioritet, siger Messerschmitt.

Så det indsnævrer det enorme antal potentielle signaler, som vi kunne transmittere, eller som vi bør holde øje med, til blot nogle få. Forudsat, naturligvis, at denne anden civilisation vil tænke på den måde, som forekommer indlysende for os.

En potentiel mangel er, at videnskaben og teknologierne, som Messerschmitt påberåber sig, alle blev udviklet på Jorden inden for det sidste århundrede. Det er et blink med øjet i kosmologiske termer.

Tilbage i 1970'erne påpegede den amerikanske astronom Carl Sagan, at enhver fremmed civilisation sandsynligvis vil være på et meget andet stadium i sin udvikling. Skulle den være mindre moden end os, vil denne civilisation dog ikke have udviklet radioteknologi i første omgang.

Det betyder, at vores potentielle kontakter sandsynligvis vil være meget mere avancerede, sandsynligvis århundreder eller årtusinder foran os. Sagan spurgte, om det er muligt, at disse civilisationer er stødt på en bedre form for interstellar kommunikationsteknologi, en der virker som magi for os.

Det er et svært spørgsmål at besvare. Men hvis det er tilfældet, så kan vores forsøg på at kontakte dem med mikrobølger falde for døve ører, uanset hvor godt designet vores sendere og modtagere er.

Ref: arxiv.org/abs/1402.1215 : Design til minimal energi i rumskibe og interstellar kommunikation

skjule