Существующая технология может создать маяк, чтобы привлечь инопланетных астрономов

Если внеземная цивилизация существует где-то в нашей галактике, новое исследование MIT предполагает, что лазерная технология на Земле может в принципе быть превращена в нечто вроде планетарного маяка, достаточно сильного, чтобы привлечь внимание на расстоянии до 20 000 световых лет.

Исследование, которое автор Джеймс Кларк называет «технико-экономическим обоснованием», будет опубликовано в Астрофизическом журнале. Полученные данные свидетельствуют о том, что если лазер мощностью от 1 до 2 мегаватт фокусировался бы через массивный 30-45-метровый телескоп и направлялся в космос, комбинация создавала бы луч инфракрасного излучения, достаточно сильный, чтобы выделяться из солнечного излучения.

Такой сигнал может быть обнаружен инопланетными астрономами, выполняющими обзор нашего участка Млечного Пути, особенно если эти астрономы живут в близлежащих системах, таких как Проксима Центавра, ближайшая звезда к Земле, или ТРАПИСТ-1, звезда в 40 световых годах, где  находятся семь экзопланет, три из которых потенциально пригодны для жилья.

Если сигнал будет обнаружен в любой из этих близлежащих систем, исследование показывает, что один и тот же мегаваттный лазер можно использовать для отправки краткого сообщения в виде импульсов, аналогичных коду Морзе.

«Если бы мы успешно сделали рукопожатие и начали общаться, мы могли бы отправить сообщение со скоростью передачи данных в несколько сотен бит в секунду, которое будет доступно через несколько лет», — говорит Кларк, аспирант в Департаменте аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института (MIT) и автор исследования.

Понятие такого маяка может показаться надуманным, но Кларк говорит, что этот проект может быть реализован с помощью сочетания технологий, которые существуют сейчас, и которые могут быть разработаны в ближайшем будущем.

«Это будет сложный проект, но не невозможный», — говорит Кларк. «Виды лазеров и телескопов, которые строятся сегодня, могут создавать видимый сигнал, так что астроном мог бы взглянуть на нашу звезду и сразу увидеть что-то необычное в ее спектре. Я не знаю, будет ли существование разумных существ их первой догадкой, но это, безусловно, привлечет дополнительное внимание».

«Я хотел посмотреть, могу ли я взять те виды телескопов и лазеров, которые мы строим сегодня, и сделать из них видимый маяк», — говорит Кларк.

Он начал с простой концептуальной конструкции с участием большого инфракрасного лазера и телескопа, с помощью которого можно было сфокусировать интенсивность лазера. Его целью было создать инфракрасный сигнал, который был бы по меньшей мере в 10 раз больше естественного изменения инфракрасного излучения солнца. Такой интенсивный сигнал, по его мнению, был бы достаточным, чтобы противостоять собственному инфракрасному сигналу солнца в любом «беглом обзоре внеземного разума».

Он проанализировал комбинации лазеров и телескопов различной мощности и размера и обнаружил, что 2-мегаваттный лазер, направленный через 30-метровый телескоп, может создать сигнал, достаточно сильный, чтобы его можно было легко обнаружить в системе Проксима Центавра, на расстоянии 4 световых лет от нас.

Аналогичным образом, 1-мегаваттный лазер, направленный через 45-метровый телескоп, генерирует четкий сигнал и прием в планетной системе TRAPPIST-1, примерно в 40 световых годах от нас. По его оценке, любая установка могла бы генерировать обнаруживаемый сигнал от расстояния до 20 000 световых лет.

Оба сценария потребуют лазерной и телескопической технологии, которая либо уже была разработана, либо находится в пределах досягаемости. Например, Кларк подсчитал, что требуемая мощность лазера от 1 до 2 мегаватт эквивалентна мощности лазерного излучения ВВС США, ныне несуществующего мегаваттного лазера, который должен был летать на борту военного самолета.

Он также обнаружил, что, хотя 30-метровый телескоп значительно превосходит любую существующую обсерваторию на Земле сегодня, в ближайшем будущем планируется построить такие массивные телескопы, в том числе 24-метровый гигантский телескоп Магеллана и 39-метровый Европейский чрезвычайно большой телескоп, оба из которых в настоящее время строятся в Чили.

Кларк предполагает, что, подобно этим массивным обсерваториям, лазерный маяк должен быть построен на вершине горы, чтобы свести к минимуму количество атмосферы, которую лазер должен был бы преодолеть, прежде чем выйти в космос.

Он признает, что мегаваттный лазер будет иметь некоторые проблемы с безопасностью. Такой пучок создавал бы плотность потока около 800 Вт на квадратный метр, который приближается к мощности солнца, которое генерирует около 1300 Вт на квадратный метр. Хотя луч не был бы виден, он все равно мог бы повредить зрение людей, если бы они смотрели прямо на него. Луч также мог бы скремблировать любые камеры на борту космических аппаратов, при прохождении через них.

Установив, что планетарный маяк технически осуществим, Кларк перевернул проблему и посмотрел, смогут ли сегодняшние методы визуализации обнаружить такой инфракрасный маяк, если он будет создан астрономами в другом месте в галактике. Он обнаружил, что, хотя телескоп на 1 метр или более способен обнаружить такой маяк, нужно знать точное направление сигнала, чтобы увидеть его.

«Совершенно маловероятно, что телескоп действительно будет наблюдать внеземной лазер, если мы не ограничим наш обзор ближайшими звездами», — говорит Кларк.

Он надеется, что исследование будет способствовать разработке методов инфракрасной визуализации, а также не только поможет выявить любые лазерные маяки, которые могут быть отправлены чужими астрономами, но и идентифицировать газы в атмосфере далеких планет, которые могут быть признаками жизни.

Optical detection of lasers with near-term technology at interstellar distances, Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aae380