Aankondiging

Samenvouwen
Nog geen aankondiging momenteel

Chatten met onze vrienden op Proxima Centauri

Samenvouwen
Dit onderwerp is gesloten.
X
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Toon
Alles wissen
nieuwe berichten

    Chatten met onze vrienden op Proxima Centauri

    Deze discussie over leven in het heelal deed me nadenken over een hypothetisch -maar natuurlijk nog uiterst primitief- communicatie systeem met 'intelligent leven' op andere planeten.

    We gaan het ons in dit gedachtenexperimentje lekker makkelijk maken. Onder 'intelligent leven' verstaan we voor het gemak gewoon levensvormen die in staat zijn dezelfde middelen te bouwen en te bedienen als die wij gaan bouwen. Hun apparatuur is net als de onze in staat om bijvoorbeeld 'enen' en 'nullen' in een signaal te onderscheiden. Of zij -of wij- zinvolle informatie uit die 'enen' en 'nullen' halen is in ons eerste, basale communicatie systeem nog niet eens relevant. Als de 'enen' en 'nullen' maar onderling onderscheidbaar zijn.

    We kiezen voor een optisch systeem. Dus een ENORME laser als zender, en als ontvanger nemen we de gevoeligste fotodiode die we maar kunnen bedenken. We bouwen dit systeem natuurlijk op de Maan, dan hebben we geen last van dispersie door de aardatmosfeer. In ons voorbeeld gaan we er van uit dat onze communicatiepartners een soortgelijke Maan hebben, waarop zij hun zend- en ontvangststation bouwen. Overigens, alle denkbare vormen van dispersie die onderweg op kunnen treden laten we ook lekker weg.

    Ik snap ook wel dat alle intelligente levensvormen niets liever doen dan doorlopend met elkaar communiceren (dat noemen ze 'chatten'), maar vooralsnog zijn onze middelen beperkt. Wij kiezen ervoor om ons allereerste chat-systeem te richten op Proxima Centauri, de dichtst bij staande ster.

    Wat hebben we nodig? Daar gaat ie:

    Op de Maan bouwen een enorme electriteitscentrale om energie op te wekken voor onze 1 GigaWatt (+120dBm) Laser. Ik heb werkelijk geen enkel idee hoe je de laser zelf moet bouwen, en beheerst kunt moduleren. Maar misschien krijgen we nog een beetje spin-off van SDI. De laser wordt natuurlijk onze zender.

    Een goede fotodiode vandaag de dag meet misschien wel tot 1 nanoWatt (-60 dBm). Wij zijn niet zo flauw. Niemand verbiedt ons een hypothetische fotodiode te gebruiken die nog een miljoen keer gevoeliger is, en tot -120 dBm gaat. Op de Maan wordt het 's nachts lekker koud, en dat is goed voor de signaal/ruisverhouding.

    Omdat we bang zijn dat onze hypothetische, gevoeligste fotodiode nog niet genoeg is, doen we er nog een telescoop bij om zoveel mogelijk licht te verzamelen voor we het aanbieden op de fotodiode. En wat voor telescoop? Natuurlijk de grootste, die we nog niet hebben. Las ik laatst dat er serieuze plannen zijn om een optische telescoop te bouwen met een doorsnede van 100 meter? Onze telescoop voor de diode wordt 1000 meter. We zijn toch hypothetisch bezig. Ik reken niks extra.

    Nu we het zendvermogen kennen en de gevoeligheid van onze ontvanger, kunnen we nadenken over de openingshoek die onze laser maximaal mag hebben om aan onze eisen te voldoen. OK, alle vormen van dispersie, absorbtie en andere spelbrekers laten we even buiten beschouwing. Een beetje rekenen leert dat om naar Proxima Centauri te komen onze laserstraal geen grotere divergentie mag hebben dan ongeveer 1 boogminuut, overeenkomend met 0,3 milliradiaal.

    Goed nieuws: Zo'n divergentie voor de laser is denk ik goed haalbaar. Ik zag net een 1 Watt laser aangeboden worden met een divergentie van ca. 1,2 milliradiaal.

    Voor het overige: Wens de mensen die aan SETI werken succes, ze hebben het heel hard nodig..
    Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

    #2
    Leuk die divergentie, maar voor een beetje kans op succes lijkt broadcasting mij een betere optie. Hoe ziet de rekensom er dan uit?
    Slechts een kleine rimpeling in de ruimtetijd

    Commentaar


      #3
      Je bedoeld boadcasting in de zin van bolvormige verspreiding? Dan wordt de energie dus over een veel groter oppervlak verspreid, en zul je op Proxima Centauri de ruisdrempel niet meer overschrijden. Maximaal haalbare afstand wordt dan ENORM veel korter.
      Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

      Commentaar


        #4
        Hmmm, radio?
        Only the true messiah denies his divinity

        Commentaar


          #5
          Systemen gebaseerd op EM straling met langere golflengte ('radio') vereisen grotere constructies dan systemen voor korte golflengte ('licht'). De constructies nemen evenredig toe in grootte met de golflengte wanneer je de eisen voor openinghoek gelijk houdt.

          In fase gevoede antennesystemen zijn nodig om de divergentie klein te houden. Of Yagi-antenne's bruikbaar kunnen zijn om bijna alle energie binnen een fractie van een boogminuut (of nog veel kleiner) te krijgen, ik denk het niet.

          Parabool antennes zijn het meest geschikt om nauwe openingen te bereiken. Misschien zou je op langere golflengtes in fase gevoedde parabool antennes kunnen nemen met een onderlinge flinke afstand.

          Er is een formule die de hoek beschrijft waarbinnen de meeste energie binnen de eerste donkere ring van het Airy-schijfje valt. Theta ~ 1,22*(lambda/diameter), waarbij theta de hoek in radialen is. Gaat dit ook op wanneer ik in plaats van m'n oog als ontvanger er een laser als zender plaats? Natuurlijk valt het brongebied van mijn hypothetische laser binnen de eerste donkere ring van Airy. Als onze laser nu precies zoveel divergeerde dat het hele oppervlak van onze parabolische spiegel precies belicht wordt, hebben we dan het meeste van onze energie binnen de hoek volgens boven staande formule?

          Als de bovenstaande formule opgaat, kun je de laserstraal veel beter geconvergeerd houden, en zul je veel minder vermogen in je laser nodig hebben om op grote afstand het ruisniveau te overschrijden.

          Of je nu perse zichtbaar licht of een bepaald soort infra rood moet nemen dat weet ik niet, ik me voorstellen dat infra rood wat minder hinder ondervind van deeltjes in de interstellaire ruimte. Uit ervaring weet ik dat het venster rond 1550 nm (infra rood) weinig last heeft van waterstof, al is mijn ervaring vooral gebaseerd op glasvezel als medium..

          Ik denk dat het uiterst onwaarschijnlijk is dat we ooit signalen zullen ontvangen van ander leven dan dat van aardse oorsprong, laat staan communiceren. Ik zou die intuitie graag een wat steviger fundament geven. Maar misschien zijn er wel haalbare systemen denkbaar.
          Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

          Commentaar


            #6
            Tot mijn grote verbazing begin ik te vermoeden dat de bizarre vorm van luchtfietserij die ik in deze topic tracht te bedrijven rekenkundig gezien wel enig hout snijdt.
            Nog even dit linkje (schotel)antenne's en deze, over Astronomy Methods met als ondertitel "A physical approach to Astronomincal Observations".
            Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

            Commentaar


              #7
              Nog maar een stukje aanvulling dan, nu met cijfers.

              De afstand tot Proxima Centauri: gesteld op 4.22 lichtjaar, komt overeen met 3.99E+16 meter.

              De openingshoek van een parabolische spiegel met een diameter van 100 meter, precies volledig belicht door een 1550 nm laser met de bron binnen de eerste donkere ring van het Airy-schijfje heeft volgens "Theta[radialen]=1.22*(lambda/d)" een opening van 0.00108 graad, ofwel 3.9 boogseconden.

              Door de divergentie heeft ons beschenen gebied op de afstand van Proxima Centauri een straal volgens "tan(halve openingshoek) * afstand" van 3.77E+11 meter. Deze straal is wat kleiner dan de gemiddelde afstand van Jupiter tot onze Zon, ongeveer 0.72 de baanafstand van Jupiter tot de Zon. Dat is niet slecht, want op ongeveer 0,17 Astronomische eenheid van Proxima Centauri is een flinke planeet gevonden, dus goed binnen onze lichtbundel. (Wel jammer dat het op die planeet erg fris moet zijn, met temperaturen tussen die van Mars en Jupiter.)

              Ons uitgezonden optisch vermogen wordt verspreid over een gebied met een oppervlakte van "PI * r^2" = 4.47E+23 M2. Best nog wel groot.

              Nog even doorrekenen: In m'n eerdere aanname hadden we een zender met 1 GigaWatt zuiver zendvermogen, en we gaan er voor het gemak van uit dat we geen enkele verliezen of vervormingen van het signaal hadden. We gaan er voor het gemak ook even van uit dat die GigaWatt mooi gelijkmatig wordt verspreid over het gebied rond Proxima Centauri. Dat komt neer op 2.24E-15 Watt per M2. De hypothetische verzamelspiegel van 1 km in doorsnede heeft een oppervlakte van 7.85E+5 M2, en kan daar een vermogen verzamelen van 1.76E-9 Watt. Dat komt neer op -57.5 dBm. Als die spiegel goed beschermd wordt tegen invallend strooilicht (zoals dat van onze Zon!), dan zijn daar vandaag de dag wel detectoren voor die dit nog net kunnen meten.

              Klopt dit allemaal? Ik hoop van wel. Reken het na, ik hoor graag waar ik fout zit.

              Kunnen we verwachten dat we signalen gaan ontvangen van 'intelligent ander leven'? Ik denk dat het uiterst onwaarschijnlijk is dat de mensheid nog bij mijn leven apparatuur kan bouwen die een gelijkwaardige prestatie kan leveren aan wat voor bovenstaande vereist is. En dit was gerekend voor de dichtstbijstaande ster.

              Maar misschien heb ik het helemaal mis, ik ben ook maar een.
              Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

              Commentaar


                #8
                IK heb maar 1 Antwoord Wij weten niet als er intiligent leven is, maar stel dat het er is weten we nog niet in welke tijd ze leven misschien lopen hun wel 10000 jaar achten hoe zoek je dan contact:

                Commentaar


                  #9
                  @ Silenthunter: Dank voor je antwoord, maar het lijkt me geen antwoord op de vragen die ik gesteld heb. Ik ben niet op zoek naar de onmogelijkheden, maar juist naar wat er voor nodig is om in redelijkheid signalen over te dragen naar andere sterren. En dat dan op basis van iets waarvan we weten dat het in principe kan, namelijk electromagnetische straling. Daar gaat het Seti project ook van uit.

                  Ik zou ook wel eens willen weten hoe zinvol het bijvoorbeeld is om 50 miljoen dollar te besteden aan het luisteren naar signalen van het Andromeda melkwegstel. Een zender die een eenvoudig CW gemoduleerd signaal deze kant op stuurt, heeft bij onze huidige techniek bepaald geen grote kans hier -2,2 miljoen lichtjaar verder- nog opgemerkt te worden tussen de brei die de sterren en gaswolken van een heel melkwegstelsel uitzenden. Het signaal moet dus harder zijn dan sterren in de zelfde richting, of je oplossend vermogen moet zo enorm goed zijn dat een hééél zwak bronnetje (zoals een GW laser!) naast een ster kunt onderscheiden. Doen ze bij SETI aan interferometrie? Wat is hun maximale scheidend vermogen? Waar ligt hun ruisdrempel, binnen welk deel van het spectrum? Over welke tijd gemeten? Dergelijke informatie heb ik niet gevonden op hun website. Wel dit:
                  Survey 1,000,000 stars for non-natural extraterrestrial signals with enough sensitivity to detect the equivalent power of the Arecibo radar out to 1000 light-years within the frequency range of 1 to 10 GHz
                  Dat is een lachertje, het piek vermogen van die radar is maar een schamele 2.5 MegaWatt. Zelfs als dat afkomstig zou zijn van Proxima Centauri betwijfel ik of dat door SETI met hun middelen opgemerkt zou kunnen worden.

                  Overigens, ik ben er niet op uit om te pleiten dat het SETI-onderzoek nu maar meteen stop gezet moet worden wegens geldverspilling. Ik vind het in de eerste plaats ook interessant om te zien of niet toch iets te vinden is. De kans met de huidige middelen op een positief resultaat is denk ik wel verwaarloosbaar klein, maar ik vindt een negatief resultaat nu eenmaal ook interessant. Het is namelijk ook goed te weten dat je wel gezocht hebt, maar iets NIET hebt gevonden.

                  Bij SETI wordt veel ander onderzoek gedaan waar mensen misschien niet direct de portemonee voor trekken. Ik hoop dat die zogenaamde zoektocht naar 'extraterrestrial intelligence' vooral de etalage vormt, en dat achterin dat winkeltje onderzoek gedaan wordt dat hopelijk wel iets interessants oplevert.
                  Informatie uit energie in focus & cosmic debris in flatfields.

                  Commentaar

                  Werken...
                  X