Квадратний кілометро́вий масив: революція в пошуках позаземного життя

Сучасні технології відкривають нові горизонти, і це особливо помітно в астрономії. Завдяки новим, удосконаленим телескопам, ми отримуємо можливість спостерігати (а в деяких випадках навіть слухати) далі і чіткіше, ніж будь-коли раніше. Яскравим прикладом є новий Квадратний кілометро́вий масив (SKA), який наразі проходить етап поетапного впровадження, що триватиме кілька років. Незважаючи на тривалість цього процесу, астрономи вже виявляють ентузіазм щодо його потенціалу, і нова глава книги доктора Ченоа Тремблей та її співавторів описує, як ця технологія може допомогти відповісти на одне з найосновніших питань: чи самотні ми у всесвіті? {{img:123}}

Пошук позаземного інтелекту (SETI) завжди стикався з обмеженнями ресурсів. Це змушувало дослідників зосереджуватися переважно на вузьких сигналах, таких як смуга між воднем і гідроксилом. Ранні піонери SETI обґрунтовували це тим, що такий вузький сигнал буде чітким знаком наміру. Проте це обмежувало їх можливості знаходити лише сигнали, які були навмисно надіслані в наш бік. Імовірність того, що це станеться, є мізерною порівняно з можливостями існування розвинених цивілізацій, які не відчували потреби зв’язуватися з нами. {{img:123}}

Вступає в гру SKA. Його дизайн, що охоплює два континенти (Австралію та Африку), дозволяє сканувати величезну частину неба. Це критично важливо, оскільки SKA зможе вловлювати "витік" радіації. Автори розрахували, що одна година спостереження на SKA дозволить виявити сигнали, еквівалентні сучасній мобільній телефонній мережі, що існує на Землі, з екзопланети, яка знаходиться на відстані чотирьох світлових років. {{img:123}}

Фрейзер обговорює ідею ненавмисної передачі. Це є значним кроком вперед у нашій здатності виявляти ненавмисні емісії. Проте отримання часу для спостережень є великою частиною виклику. Отримати час на телескопах світового рівня, таких як SKA, відомо, що дуже важко. Тому дослідники SETI придумали продуктивне рішення — вони просто використовуватимуть дані, які SKA вже збирає для інших спостережень, таких як спостереження за надновими або яскравими радіо-галактиками. {{img:123}}

Дублювання радіоданих є достатньо простим процесом, тому дослідники SETI планують використовувати власний канал обробки даних, не заважаючи основній науковій місії інструмента. Вони також можуть перехресно перевіряти свої дані з іншими великими каталогами, такими як Gaia, для оцінки сигналів з потенційно обіцяючих джерел. {{img:123}}

На жаль, одним з недоліків цього підходу є потреба в обчислювальних потужностях. Радіоприймачі збирають величезну кількість даних, а їх обробка вимагає значних ресурсів, як можуть підтвердити ті, хто працював із програмою "SETI@Home" на початку 2000-х. Це може призвести до ситуацій, коли потенційно цікаві сигнали будуть відкинуті заздалегідь, якщо їх не проаналізують швидко, оскільки вартість зберігання таких даних на тривалий період є непомірно високою. {{img:123}}

Фрейзер обговорює різні способи, якими ми можемо знайти інопланетян. Ще одним недоліком радіоастрономії на Землі є величезна кількість завад від наших власних джерел. Розрізнити сигнал з іншої зоряної системи і сигнал від літака, який випадково транслює, поки пролітає над пустелею, є складним завданням, яке дослідники SKA вирішуватимуть за допомогою двох основних інструментів. {{img:123}}

Першим, можливо, не дивно, є штучний інтелект. Розробка алгоритму для фільтрації "людських" радіочастотних завад буде ключовою для відрізнення сигналу ззовні. Штучні інтелекти можуть навчитися розрізняти складності, які відокремлюють сигнали, створені людьми, від позаземних — принаймні в теорії. {{img:123}}

Але для підтримки цих моделей ШІ планується використовувати техніку, відому як дуже довга базова інтерферометрія (VLBI). Ця техніка використовує широко розташовані приймачі, розміщені далеко один від одного на поверхні Землі, тоді як ця відстань буде мізерною у масштабах сигналу з іншої зоряної системи. {{img:123}}

Хоча всі ці техніки ще потребують перевірки в операційному режимі, час наближається, коли вони зможуть бути реалізовані. Також поки що неясно, чи SKA знайде щось, що виглядає як позаземний сигнал. Але навіть негативний результат у цьому випадку стане важливим науковим показником. Якщо для отримання більшої інформації про одне з найцікавіших питань в астрономії достатньо просто паралелізації даних і розподіленого обчислювального часу (бажано з цікавими графіками), це виглядає як виграш для науки.