Breakthrough Listen Is Searching a Million Stars for One Sign of Intelligent Life
The world’s largest SETI effort is scanning the skies with AI --------By Danny Price
文章讲述了关于地外文明探索--搜索文明信号的一项新的计划,且使用了AI辅助的技术。
在文章开头,说明了自奥兹玛计划到目前为止,我们依旧一无所获,我们所面对的,还是那沉默的夜空,目前最大的进展,“To date, our most promising signal is one at 982 MHz collected in April 2019 from the nearby star Proxima Centauri. ” 也是一个仍需要验证的疑似信号罢了。
1.我们怎么判断地外文明“不寻常的”信号?
方法是从电磁波入手,使用射电望远镜来接受来自某一星域的电磁波信号。
这时,某些“不寻常的信号”便就代表着外星文明的存在。文章中的意思嘛,我理解是这样的,我们人类发展至今,对地球乃至太阳系的电磁环境都产生了影响,以至于会有一些明显的特征,我们是地球文明,推想跟我们差不多的文明,应该也是这样,所以,我们便来看看接受到的信号中是否有这种类似的特征,或者 “我们在这里!”这般的信号。
The anomalous signals we’re searching for fall under a broad umbrella called “technosignatures.” A technosignature is any sort of indication that technology exists or existed somewhere beyond our solar system. That includes both intentional and unintentional radio signals, but it can also include things like an abundance of artificial molecules in the atmosphere.
这里的比喻,很六,因为具体我也不清楚到底是什么特征,这里姑且理解到这!
2.广大的电磁频谱,观察哪些?
2.1搜索整个电磁波段,简直不可能。
德雷克将搜索范围限制在1.42GHZ左右的狭窄频率范围内,也就是21厘米线。选择这些频率是因为1.42 GHz是宇宙中最丰富的气体——氢原子自发辐射光子的频率。德雷克假设,一个智能社会会选择这个频率进行有意的传输,因为任何mapping the galaxy’s hydrogen 的天文学家都会注意到这个频率。
德雷克的推理是合理的。但是,如果没有在更大范围的电磁波谱范围内进行全面的搜索,就不可能说那里没有任何信号。
2.2 地球大气会阻挡一部分电磁信号--大气窗口
地面射电望远镜无法扫描整个电磁波谱。无论是高频段还是低频段,地球的大气层都会阻挡大量的带宽。因此,伽玛射线、x射线和紫外线天文学都需要太空望远镜。然而,有一个大约在10MHZ到100GHZ的频率范围,可以很容易地穿过地球大气层,到达地面的微波窗口。
在类似地球环境的地外文明,他们也会利用这个微波窗口,因此用地面射电望远镜是可行的。
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综上:
德雷克搜索的频谱波段只有大约100HZ(1960年,一个人带着耳机监听,100HZ的带宽,专注于21厘米线的窄带,也是不容易了!),也就是该微波窗口的十亿分之一。相比之下,Breakthrough Listen覆盖了从1 GHz到10 GHz的整个频率范围。
3.如何接收电磁波,转为?“数据”
利用射电望远镜的大“锅”收集信号,并将之集中到中央,传入电缆,传递给计算机。(就是类似于 村村通的卫星锅!)
此外,接收到的数据是海量的,所以需要实时压缩,DSP。然后将整个频带分成小带宽的若干子带,交给各自独立的计算机处理。
Each observatory has only enough memory to store Listen’s raw data for about 24 hours before running out of room. For example, the Parkes telescope generates 215 gigabits per second of data, enough to fill up a laptop hard drive in a few seconds.
几秒钟装满笔记本电脑,这个可快(215/8 GB/S)
4.对各个频谱数据处理,关注两类信号
每个子频带进一步被分割成离散的频率通道,每个大约2HZ宽。(相当于分辨率为2HZ,很低了)除了对离散频率信号的观察, 还可以通过在几秒钟或几分钟内对若干给信道的功率取平均来检测持续时间较短的宽频率信号。
关注哪两类信号?
1.2HZ带宽以下的某一频率的单一信号
2.在一个连续频带上同时出现几秒或几分钟的尖峰信号
此两种最有效的跨越星际距离的传输方式,同时最大限度地减少耗散。因此,这些信号类型最有可能!
5.这两种信号也易于区分
5.1窄带信号很容易与自然天体物理过程产生的信号区别开来,因为这些过程产生的信号带宽不会小于几千HZ。
关于这点,文章中介绍了一个例子:
To understand why, let’s look at the example of a cloud of hydrogen-gas molecules in space emitting radiation in the 21-cm line.
观察一个氢气分子团发射的频谱(来自那个星域的),因为一个分子团中,各个氢分子的运动方向不同,根据多普勒效应,则迎面朝我们的,其频率会高,背向我们的,其频率会低,所以一个分子团,经过接收后,氢云的信号被覆盖在以1.42 GHz为中心的频段上,不会很集中,实际体现为(类似)噪声状态,什么也分辨不了,如果这时,在仅2HZ的窄带信号上,我们竟然观察到了信号,那么
“it would have meant he had detected a physical impossibility: a hydrogen cloud in which every molecule was stationary relative to Earth. Alternatively, the signal was artificial.”几乎可以说,所有分子都是相互静止的,这显然是人工的。
所以,窄带信号,一般均非人能造就。
5.2至于短暂的尖峰信号
We can make a similar assumption about short-duration signals. While there are some natural short-duration signals, namely fast radio bursts and pulsars, these have other characteristics that single them out. A signal emitted by a pulsar, for example, has a long “tail” caused by the lower frequencies lagging behind higher frequencies over interstellar distances.
我们可以对短时间信号做类似的假设。虽然有一些自然的短持续时间信号,即快速射电暴和脉冲星,它们有其他的特征使它们脱颖而出。例如,脉冲星发出的信号有一个长长的“尾巴”,这是由于在星际间的距离内,低频滞后于高频。
但这样的“人工”信号,究竟是不是外星信号,仍要进一步反复检验!
至于外星人是否会用其他的方式,我们也没法设想。
6.AI在本次计划中的运用
之前提到了大量的数据,AI便派上了用场,通过对大量已有数据进行统计归纳后,可以利用AI来快速过滤原始数据,这将大大简化流程,同时迅速甄别出异常,但基于大量已有数据,是否足够,我想,还得考虑考虑!
总结
Listen项目通过在项目期间监听附近数千颗类日恒星,极大地增加了SETI项目搜索的恒星数量。我们还在以较低的灵敏度观测银河平面上数百万颗更远的恒星。我们甚至计划观察附近的星系,寻找任何穿过星系间空间的异常能量信号。最后一个类别的机会有点渺茫,但毕竟,这个项目的目的是要比以往任何时候都更多地倾听。And we’re even planning to observe nearby galaxies for any exceptionally energetic signals that have crossed intergalactic space. That last category is a bit of a long shot, but after all, the project’s purpose is to listen more than ever before.
最后这个总结,很有情感,我翻译翻译几个看不懂的词语
Breakthrough Listen(该项目名) is a hugely ambitious program and the most comprehensive search for intelligent life beyond Earth ever undertaken.
Even so, odds are we won’t find a single promising signal.
纵然如此,我们也有可能失败,发现不了一个有希望的信号。
Jill Tarter, the former director of the SETI Institute, has often likened(把...比拟) the cumulative SETI efforts so far to scooping a glass of water out of the ocean, seeing there are no fish in the glass, and concluding no fish exist.
前任领导形容SETI的工程是从海洋里捞出一杯水,来研究水里有没有鱼,最后确定以下,没有鱼。(我觉得暗含嘲讽的意味,大海捞针啊!)
By the time Breakthrough Listen is finished, it will be more like having examined a swimming pool’s worth of ocean water.
这次是从海里去了一游泳池的水来看看
But if no compelling candidate signals are found, we haven’t failed.
假如仍没有,我们也没有失败。
We’ll still be able to place statistical constraints on how common it is for intelligent life to evolve.
我们仍然能够对智能生命进化的普遍程度进行统计上的限制。(假设这样的方式对的话)
We may also spot new natural phenomena that warrant more study.
我们或许发现了更多值得研究的自然现象!
Then it’s on to the next swimming pool.
之后,再下一个游泳池吧!
In the meantime, our data will help provide insights, at least, into some of the most profound questions in all of science.
与此同时,我们的数据也将给我们对某些最深奥的科学以洞察。
We still know almost nothing about how often life emerges from nonliving matter, or how often life develops into an intelligent society, or how long intelligent societies last.
So while we may not find any of the signs we’re looking for, we can come closer to putting boundaries on how often these things occur.
Even if the stars we search are silent, at least we’ll have learned that we need to look farther afield for any cosmic company.
----完-----
读完一篇,点着有道翻译看,觉得没什么,总结一下的话,还真是有些难度,不过很有意义!