Вопросы радиофизики SETI-сигналов

[KingManowar]

Люди а подскажите..

Ходил на сайт www.planetary.org ( Planetary Society ).
Там достаточно обширная информация по проекту SETI ( радиотелескоп Arecibo )...
Так вот они обьясняют .. что они ищут  потенциальные сигналы на частоте в районе 1.4 Ghz ( кажется частота колебаний там водорода и кислорода .. я не очень понял ).. то есть они говорят что это частота наиболее вероятная для поиска жизни... Ибо любая Advanced-Tech цивилизация  задумав идею послать сигнал.. проанализирует частоты.. и тоже придет к идее, что это самая приемлимая частота....  Вот к этому вопрос...

А почему нельзя сканировать на стандартной частоте радиовещания ( той частоте, с которыми мы связываемся со спутниками в том числе и с теми которые уже за пределами Сол. Системы.. )... ведь
если Цивилизация достаточна развита, что бы запустить спутник в космос, то они тоже будут связываться , на этом этапе развития, посредством Радиоволн в этих же диапозонах... и соответственно кажется что именно на этих волнах и надо искать сигнал от внеземного разума...

Проясните.. плиз... почему же мы изобретаем паровоз.. придумывая дикую частоту для сканирования, когда мы сами посылаем сигналы в космос на нормальной частоте радиоволн..  

Или я совсем не секу в вопросе...
вообщем жду нареканий, пояснений и прочего

[Alien]

Частота 1420 МГц одна на всю Вселенную - это квантовый переход атома водорода. Поэтому ее все знают - и мы, и Они тоже.

А вот другие частоты (для связи со спутниками например) у всех цивилизаций разные и нам их не угадать. В этом смысл универсальной линии 21 см (волна 21 см как раз и есть частота 1420 Мгц).

Тут интересно другое -- Международный радиосоюз принял решение о защите линии 21 см. То есть, учитывая, что этот диапазон очень важен для изучения межзвездного водорода, Радиосоюз запретил в этом диапазоне передатчики. Вот где главный трагизм-комизм -- мы ищем там, где сами то не излучаем! И Они тоже защитили там у себя ценный диапазон 21 см и тоже не излучают.

И никто не излучает, но все ищут -- вот такой комизм-трагизм -- все ищут чужое излучение там, где сами не излучают!!!

[Nazar]

И Они тоже защитили там у себя ценный диапазон 21 см и тоже не излучают.
-------------------------------------------------------------------------------------------------
Мы не можем знать что ОНИ творят с диапазоном 21см. НЕ МОЖЕМ!

[ALZ]

30 лет тому назад, 2 июля 1973 года, поступила в редакцию «Астрономического журнала» статья Петра Васильевича Маковецкого «О структуре позывных внеземных цивилизаций». В этой статье говорилось о том, как можно обосновать частоту, на которой следует искать и передавать межзвёздные радиопослания. Мне кажется, цитирование здесь уместней, чем изложение. Вот наиболее интересные цитаты:

«Каждую отрасль знаний можно представить как некоторое множество идей. Успех в приёме и расшифровке позывных будет достигнут при условии, что множества идей в данной отрасли знаний (наше и ВЦ) пересекаются и используемая идея лежит на пересечении.

Физика изучает объективную реальность – Вселенную, одну для всех. Поэтому две физики, несомненно, пересекаются, хотя и могут различаться за счёт различий в степени цивилизованности. Предложение Коккони и Моррисона [1] использовать для связи частоту межзвёздного водорода fH = 1420,405751786… МГц перспективно именно потому, что эта физическая константа наверняка известна всем цивилизациям, достигшим радиоэлектронной эры.

О пересечении двух математик тоже можно говорить с уверенностью. Математика – инструмент познания объективной реальности. Правда, по мере развития она достигает всё более высокой степени абстракции, причём направления для абстрагирования, возможно, различны, однако в фундаментальных понятиях, жёстко привязанных к объективной реальности (натуральные числа, простые числа, число Pi, операции сложения и умножения и т. д.), две математики пересекаются почти достоверно.

В отличие от физики, описывающей естественные явления, техника описывает продукты цивилизации, не возникающие в природе сами собой. На этих продуктах лежит отпечаток исторического пути развития цивилизации, по-видимому, в сильной степени индивидуального. Поэтому предполагать, что техника ВЦ повторяет нашу в таких деталях, как амплитудная или широтно-импульсная модуляция – явный антропоцентризм. Ещё более верно это относительно кодов, разнообразие которых неисчерпаемо. Языки, как продукты цивилизации, разнятся между собой ещё больше, чем материальные орудия производства. Поэтому класс позывных, использующих модуляцию и коды, следует считать малоперспективным. Если это понимает и ВЦ, то позывные она будет конструировать по формуле, исключающей ВЦ-центрическую технику и языки:

позывные = физика + математика.

Именно эта формула обладает минимумом антропоморфности, наиболее универсальна и способна обеспечить контакт со всеми ВЦ, с которыми мы сегодня можем найти взаимопонимание.

Конкретизируя эту формулу, можно предложить позывные А в виде:

А = Ф&М,

где Ф и М – физическая и математическая константы, & – простейшая математическая операция.

В качестве Ф разумно предложить частоту какой-либо общеизвестной спектральной линии: fH, fОН, fH2О, и т. д. В качестве М – Пи, е, корень из двух, ln 2…, в качестве & – умножение и деление.»

«На ход рассуждений обеих цивилизаций может оказать сближающее влияние положительная «обратная связь» (через объединяющий нас «канал» – объективную реальность): «Мы знаем, что они знают, что мы знаем…»

«В качестве примера позывных рассмотрим частоту fВЦ = Pi*fH = 4462336274,9288… Гц».

«Позывные Ф&М не содержат модуляции и кодов, они детерминированы и монохроматичны и этим отличаются от большинства сигналов. Более того, чем детерминированнее позывные, тем более достоверна заложенная в них семантическая информация (для астрономии, биологии,  социологии, техники и др.). В этих условиях удобнее считать Ф&М не сигналом, а просто физическим объектом, направленным к нам от ВЦ [или к ВЦ от нас. ALZ] для опознания в качестве изделия разума и рук (подобного космическому кораблю или телевизору, но, в отличие от них, способного двигаться со скоростью света). Определение числа верных знаков в частоте есть не что иное, как определение класса точности изготовления изделия. Отсюда вытекает и инвариантность позывных по отношению к технике и языкам: ВЦ сконструировала изделие с помощью своей (неизвестной нам техники), на своём языке (как квант, например), мы же анализируем его с помощью своих инструментов, на своём языке (как волну), в своей системе счисления».

Для тех, кого заинтересовало творчество Петра Васильевича Маковецкого, рекомендую его замечательную книгу «Смотри в корень!». Кстати, на её обложке художник тоже изобразил Пароль разума «Pi*fH = 4 462 336 274,9288…». Книга «Смотри в корень!» выдержала 6 изданий, но самым полным является её 4-е издание (1979 год), последнее, вышедшее при жизни автора. Два последних издания, вышедшие уже после смерти П. В. Маковецкого, обезображены редакцией «Наука» – из них вырезаны последние, наиболее ценные разделы, посвященные трём аспектам поиска ВЦ: (1) выбору частоты связи с ВЦ, (2) синхронизации связи с ВЦ, основанном на привязке к вспышкам Новых и Сверхновых, и (3) выбору направлений поиска радиосигналов, с использованием замечательных астрономических объектов (Крабовидная туманность, ядро Галактики, шаровые скопления и др.). А чтобы не тратиться на новую обложку, появилось в конце 5-го и 6-го изданий стыдливое примечание редакции о том, что, мол, на обложке нарисовано то, о чем можно почитать в таких-то и таких-то статьях автора в «Астрономическом журнале». Мне кажется, что при следующем издании книги «Смотри в корень!» необходимо восстановить её в полном объёме.

[Элечка]

Ну, в общем, я не очень шарю в этой теме, но был бы очень благодарен, если бы вы смогли доходчиво растолковать мне парочку волнующих меня вопросов.

Предположим, что где-то далеко (скажем, в 10 тысячах звездных систем от нас) тусуются инопланетяне, которые хоть и похожи на чудовищ Гигера, но тем не менее, знают как пользоваться радио. И вот однажды они решили запустить в космос свою визитку, чтобы найти славных ребят, с которыми можно было бы нормально провести время. Ставят они, значит, нехилый передатчик на поверхность своей планеты (или на ее орбиту, или на гелиостационар - как угодно), врубают в него дофига энергии и испускают во Вселенную все, чем они могут похвастаться - ну, там лучшие песни ихнего Слипкнота, фотографии планеты и прочее. Снабдив все это, естественно, важными контактерскими штуками, вроде структуры атома водорода, координат их системы до ближайших пульсаров, простых чисел и т.п.
Летит, значит, их радиопередача по космосу, и мощность у волны прямо-таки впечатляющая (ну, например, как годовая выработка Волжской ГЭС). Но вокруг висят всякие там P-Лебедя в 76 солнечных радиусов, черные дыры, хавающие по 5 звезд враз, облака газа и еще куча всякого термоядерного мусора. Все это неистово излучает, перебивает и гасит сигнал.

И вот, собственно, перечень моих вопросов:

- Если мощность излучения даже самой мелкой, вызывающей сострадание звездочки во много квадриллионов раз превышает мощность нормальной, необходимой для жизни планетарной электросистемы, возможно ли, что искусственный радиосигнал вообще будет различим на фоне всей этой армады орущего космоса? Ведь это же просто невообразимый разрыв в мощностях!

- Может ли искусственный сигнал вообще выйти за пределы гелиопаузы родной системы инопланетян, где происходит убийственная электромагнитная драка между звездным и межзвездным ветрами? Может, через гелиопаузу проходят только достаточно мощные сигналы, коими располагает исключительно природа?

- Своим ветром звезда защищает систему от межзвездного ветра, который гораздо более опасен и агрессивен вследствии наличия в нем всяких частиц-убийц и прочего веселья. Может ли оказаться так, что помимо таких частиц, в межзвездном ветре присутствуют радиоволны супервысоких энергий, которые просто удушат инопланетянское сообщение? Ведь межзвездного ветра в чистом виде еще никто не щупал.

- Почему нами выбрана именно частота излучения водорода? Видимая Вселенная состоит из него чуть менее, чем полностью, поэтому этот диапазон должен быть зашумлен донельзя. Или не так?

- Почему бы инопланетянам не послать сообщение в оптическом, УФ, или гамма-диапазоне? Или свет такой мощности вообще никуда не долетит?

- Может инопланетяне, обладая разумом, посчитали крайне неразумным передавать послания, которые достигнут возможного адресата лишь спустя тысячи лет, и то с очень низкой вероятностью? Бутылочная почта - это скорее глас отчаяния, а не любопытства. Может они используют для связи какие-то крутые квантовые эффекты, вроде запутанности, неравенств Белла или еще чего?

Да, вот еще вопрос, не про инопланетян:
- Есть ли в радиоволнах фотоны? Радиоволны - электромагнитное поле, как и свет, и УФ, и гамма, вот только о фотонах начинают говорить, когда дело касается ИК и всего остального. А как же радио?

[Alex_6619]

Читайте книгу И.С.Шкловского,"Вселенная.Жизнь.Разум.Там найдете ответы на большинство возникших вопросов и узнаете много нового.

[Элечка]

Спасибо! Обязательно прочту!

На всякий случай оставлю тут еще два вопроса:

- С какими параметрами происходит квантование входного потока Аресибо? Я имею в виду частоту дескретизации в герцах и глубину выборки в битах (те самые параметры, которые у аудио-CD равны 44,1 кГц и 16 бит соответственно). Хотелось бы узнать, насколько точно цифруется звездный шум. Ведь чем точнее оцифровка, тем лучше будут прорисованы все слабые сигналы.

- Интернет вещает, что данные, полученные в ходе вычислений SETI, используются в астрономических исследованиях. Кто-нибудь знает, в каких именно, и что вообще может дать обработка космических радиошумов для веток науки, инопланетян не касающихся?

[E.Kornienko]

> возможно ли, что искусственный радиосигнал вообще будет различим на фоне всей этой армады орущего космоса?
Возможно, если не очень далеко, если использовать направленную антенну, если спектр или модуляция сильно отличается от фона.

> Может ли искусственный сигнал вообще выйти за пределы гелиопаузы
Электромагнитный сигнал может выйти. Вы же видите свет очень далёких звёзд.

> Может ли оказаться так, что помимо таких частиц, в межзвездном ветре присутствуют радиоволны
Ветер из частиц мало мешает ЭМ волнам.

> Почему нами выбрана именно частота излучения водорода?
Считается, что на этой частоте другие цивилизации будут изучать распределение водорода в космосе. И поэтому могут обратить внимание на искусственный сигнал.

> Почему бы инопланетянам не послать сообщение в оптическом, УФ, или гамма-диапазоне?
Можно. Надо только догадаться, какая именно частота их интересует.

> Может инопланетяне ... используют для связи какие-то крутые квантовые эффекты
Мы тоже для связи внутри нашей цивилизации не используем линию водорода. Например, проводной интернет - самый быстрый, надёжный и незаметный инопланетянам.

> Есть ли в радиоволнах фотоны?
Волны и фотоны - это термины из разных теорий об одном и том же физическом явлении.

> квантование входного потока Аресибо
http://ru.wikipedia.org/wiki/Послание_Аресибо
10 бит/сек

[Элечка]

> Электромагнитный сигнал может выйти. Вы же видите свет очень далёких звёзд.

Я говорю об ИСКУССТВЕННЫХ сигналах. Естественно, я вижу свет далеких звезд, потому что они огромные и термоядерные. А вот свет, например, инопланетянских городов на Дзета Сетки я не вижу.

> 10 бит/сек

Это скорость ПЕРЕДАЧИ данных в космос, а не параметры оцифровки ПРИЕМА

[Janto]

На всякий случай оставлю тут еще два вопроса:
- С какими параметрами происходит квантование входного потока Аресибо? Я имею в виду частоту дескретизации в герцах и глубину выборки в битах (те самые параметры, которые у аудио-CD равны 44,1 кГц и 16 бит соответственно). Хотелось бы узнать, насколько точно цифруется звездный шум. Ведь чем точнее оцифровка, тем лучше будут прорисованы все слабые сигналы.
- Интернет вещает, что данные, полученные в ходе вычислений SETI, используются в астрономических исследованиях. Кто-нибудь знает, в каких именно, и что вообще может дать обработка космических радиошумов для веток науки, инопланетян не касающихся?

Параметры квантования - вещь вторичная, не имеющая принципиального значения, т.к. определяется не радиотелескопом (он, есссессно, работает с аналоговым сигналом), а вторичной аппаратурой обработки. Поэтому особо на этом никто внимания не заостряет. Искать надо специфические публикации по вопросам цифровой обработки сигналов в радиоастрономии.
А вообще ответы на многие и вопросы и наводки для дальнейшего поиска можно, наверное, найти тут: http://comet.sai.msu.ru/~gmr/course/index.htm
ЗЫ. Наши интересы совпадают - сам сейчас копаю в данном направлении. Если что нарою - извещу!
ЗЗЫ. Вот, это, возможно, что-то прояснит http://www.google.ru/url?sa=t&rct=j&q=%D1%86%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F%20%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B0%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BC%D0%B8%D1%8F&source=web&cd=7&ved=0CFIQFjAG&url=http%3A%2F%2F144.206.159.178%2Fft%2F7954%2F643374%2F12901232.pdf&ei=3tgpUP_HF6HW0QWq4oGAAg&usg=AFQjCNERQz57i60JRJkY9i0P4a_U_0nWiQ&cad=rjt

[Элечка]

Да, это весьма неплохой документ, хотя точных параметров по SETI не дает...
Я сам звукоинженер и могу со 100-процентной уверенностью сказать - частота дискретизации и глубина выборки амплитуды - это самое важное в точности записи сигнала, если он пишется в цифре. Если взять слишком мало, сигнал попросту разрушится, упростится и станет нечитаем.
Ведь если инопланетяне лупят не прямо поверх водородной частоты, а скажем, модулируют свой сигнал в ее подчастотах (ну, знаете, на графике это выглядит как большой синус, несущая линия которого "вибрирует" - вы смотрите на синус и пытаетесь замерить его прыжки, игнорируя эти "зубчики", а может там-то и зарыта собака) - в этом случае недостаточная точность оцифровки превратит все эти подчастоты в сглаженную линию, и мы потеряем общество столь прекрасных ребят.

[Janto]

Да, это весьма неплохой документ, хотя точных параметров по SETI не дает...

Работаем дальше.

....частота дискретизации и глубина выборки амплитуды - это самое важное в точности записи сигнала, если он пишется в цифре.

Само собой. Но прежде сигнал надо "поймать" и привести к виду, удобному для оцифровки. А что ловить, с какой стороны, на какой частоте и пр. - пока сплошная лотерея. Чтобы хоть чего-то уловить, нужна диаграмма направленности в доли градусов. Ну, современные радиоинтерферометры это обеспечивают. Но куда ткнуть такой диаграммой? Вот и получается почти наобум, хуже, чем "пальцем в небо" 

[Okub62]

Если бы я попытался заявить о себе очень далеко, на грани возможного и за ней, то не заморачивался бы с подчастотами, субтонами ..., даже вообще ни с чем, а использовал бы что-то вроде телеграфа. "Ти-ти-ти, та-та-та" - чтобы просто заметили, хотя-бы. А то все эти тонкости гарантированно утонут в шумах и не распознаются.
Может и ищут, в-основном, такие сигналы, для начала? Это если не про радиоастрономию в целом, а именно поиск искусственных сигналов.
Но это я бы так поступил, логика чужих радистов прекрасных ребят мне, понятно, недоступна.

[Janto]

Если бы я попытался заявить о себе очень далеко, на грани возможного и за ней, то не заморачивался бы с подчастотами, субтонами ..., даже вообще ни с чем, а использовал бы что-то вроде телеграфа. "Ти-ти-ти, та-та-та" - чтобы просто заметили, хотя-бы. А то все эти тонкости гарантированно утонут в шумах и не распознаются.

Проблема отнюдь не в способе кодирования. Проблема в том, как двум цивилизациям, не знающим взаимные координаты, попасть в друг друга сверхузким радиолучом во взаимоприемлемый временной момент. Т.е. чтобы, например, наш сигнал был принят, надо чтобы выполнялись два условия: мы пуляем в данный момент времени в ту точку, в которой находятся ОНИ. Через время, за которое сигнал дойдет до НИХ, ОНИ должны направить приемную антенну в точку, где были расположены МЫ в момент отправки сигнала. Излучать одновременно во все стороны и слушать одновременно со всех сторон - никак не получается! Ну, это я в первом приближении, тут тонкостей много должно быть. Поэтому сегодня пуляют и слушают практически "наобум Лазаря" в узко ограниченой области, выбираемой по каким-то критериям как область с повышенной вероятностью обнаружения этих самых "ребят". В итоге - лотерея и даже хуже.

[Okub62]

Так надо всё равно озаботиться, чтобы разбираемо было, иначе зачем и заводиться, если на таких расстояниях сигнал всё равно будет нечитаемый? Даже, если, о чудо, и попадёт, куда надо.

[Janto]

Так надо всё равно озаботиться, чтобы разбираемо было, иначе зачем и заводиться, если на таких расстояниях сигнал всё равно будет нечитаемый? Даже, если, о чудо, и попадёт, куда надо.

Эта техника отработана почти до зеркального блеска - способов модуляции и кодирования, обеспечивающих возможность выделения полезного сигнала на уровне шумов - мульён. Один ADSL-модем чего стоит.  И радиолюбители, кстати, не остают, сейчас популярна цифровая связь (вариантов которой очень много), позволяющая резко увеличить "дальнобойность" в условиях шумов и помех.
Другое дело - как отличить искусственный сигнал от естественного? Простые варианты, ИМХО, здесь не "катят", т.к. чем проще сигнал, тем проще и природе сотворить его. 

[Okub62]

Не смею спорить, но Вы меня не убедили.

[Элечка]

А по моему природа постоянно создает какие-то неимоверно сложные, запутанные, извращенные сигналы. И все, наверное, потому, что процессы, их порождающие, чудовищно сложны. Я думаю, даже самые крутые инопланетяне не в состоянии смоделировать на своих компьютерах траектории движения всех частиц внутри звезды, а природа только этим, собственно, и занимается, причем в натуральном, так сказать, виде. От этого сигнал, который излучает звезда, убийственно сложен и воспринимается нами как тотальный шум.
Я не знал, что сигнал обязательно должен был быть направленным... В таком случае, не кажется ли вам, что SETI в принципе бесполезный проект? Ведь попасть радиолучом с Тау Кита точно в Землю, не зная о ее существовании в принципе... Вероятность этого, кажется, настолько мала, что наукой вообще в расчет приниматься не должна. Такое событие наши ученые вообще должны классифицировать как практически невозможное, а значит, практически непроверяемое, а значит - практически ненаучное и практически религиозно-философское.
Разве не так? У них же там есть всякие методики для исключения хренотни - ну там, бритва Оккама и прочее. Разве подобное событие не попадает в тот же раздел?

[Элечка]

Да и вот еще - если передатчик стоит на поверхности их планеты, или вращается по орбите (короче где бы он ни стоял, одна фигня получается), и долбит направленным лучом наобум, и вдруг по какой-то странной прихоти судьбы на пути луча оказывается Земля, то... разве мы вообще успеем что-либо поймать? Ведь при повороте их планеты на жалкую долю градуса (чем она занимается постоянно), расстояние поворота луча у нас будет такое адское, что в первую секунду он будет направлен на Аресибо, а во вторую, скажем, будет направлен уже на Юпитер или его орбиту. Разве мы вообще успеем что-либо принять, даже если нам выпадет такая невероятная возможность?

[Janto]

Не смею спорить, но Вы меня не убедили.

Дык я и сам во всем сомневаюсь 

Разве мы вообще успеем что-либо принять, даже если нам выпадет такая невероятная возможность?

Все это надо просчитывать скрупулезно и в деталях. Вероятностных факторов очень много (см., например, у Шкловского главу 22). Что-то просчитывалось, что-то нет. Но факт остается фактом - за полвека никаких достижений, если не считать пресловутого сигнала WOW и "ответа" на послание Аресибо на пшеничном поле рядом с Чилболтонской обсерваторией  (творцы которого, кстати, так и не установлены, но это уже совершенно другая тема https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,10474.msg1018866.html#msg1018866 )