Кіріспе
NASA SETI жобасы (1971)
Project Cyclops – 1971 жылы NASA жүргізген, SETI қалай жүзеге асырылуы керек екенін зерттеген жоба. NASA өнімі болғандықтан, есеп жалпыға қолжетімді. Жоба тобы, 1000 жарық жылына дейінгі қашықтықтағы Жерге ұқсас радиосигналдарды іздеу үшін, көптеген радиотелескоптарды үйлестіруге арналған жоба жасады, мақсаты – интеллектуалды өмірге кездесу. 100 м диаметрі бар 1000-нан 2500-ға дейінгі икемді табақтарды қамтитын ұсынылған жоба, құны жоғары болғандықтан қолдау таппады. Дегенмен, бұл есеп SETI саласындағы көптеген жұмыстардың негізі болды.
Бастапқы қорытындылар
Басты қорытындылар, есептен сөз соз алынған. Курсив түпнұсқада, сондай-ақ әсем тіл (мысалы, 12-ші қорытындыны қараңыз): 1. Сигналдарды іздеу және жіберу, ғарыш кемесімен немесе зерттеушілермен байланыс орнатуға тырысудан әлдеқайда арзан. Бұл қорытынды қазіргі технологиялық жетістіктерімізге емес, физикалық заңдар туралы білімімізге негізделген. 2. Галактикадағы байланысқа қабілетті өркениеттер арасындағы орташа қашықтыққа қатысты белгісіздік, кеңейтілетін іздеу жүйесін күшті дәлелдейді. Іздеуді жақын жұлдыздар үшін тиімді болатын ең төменгі жүйемен бастауға болады. Содан кейін жүйе кеңейтіліп, іздеу сәттілікке жеткенше немесе жаңа іздеу стратегиясы қолға алынғанша кеңістікте жалғастырылады. 3. Бізде бар барлық байланыс құралдарының ішінде микротолқындар ең жақсысы. Олар басқа да жарыстар үшін де ең жақсысы, себебі сондай-ақ энергия талабы осы толқын ұзындықтарында ең аз, ал қажетті тұрақтылық пен жинау аймақтары қысқа толқын ұзындықтарына қарағанда оңайрақ және арзан. 4. Микротолқынды аймақтың ең жақсы бөлігі – шамамен 1–2 немесе 3 ГГц жиіліктің төменгі шегіндегі «микротолқын терезесі». Бұл жерде абсолютті жиілік тұрақтылығы жоғары, Доплер жылдамдығы төмен, берілген күш үшін сәуле кеңдігі кең және жинау аймағы жоғары жиіліктің соңына қарағанда арзан. 5. Табиғат бізге спектрдің ең жақсы бөлігінде, жұлдызаралық байланыс үшін ерекше белгіленген тар, тыныш жолақ берді. Ол сутегінің (1420 МГц) және гидроксил радикалының (1662 МГц) спектрлік сызықтары арасында орналасқан. Қақпаның екі жағында тұрған Ом мен Ум сияқты, судың ыдырау өнімдерінің бұл екі эмиссиясы, суға негізделген барлық тіршілік иелерін барлық түрлердің ежелгі кездесу орнында – су орнында өз тегін іздеуге шақырады. 6. Бүгін 1–3 ГГц аймағында, жалпы жинау аймағы 100 шаршы километрден астам болатын фазалық антенна массивтерін жасау технологиялық тұрғыдан мүмкін. Циклоп жүйесі осы көлемге жақын емес, бірақ біз оның осындай көлемге дейін кеңейтуіне кедергі келтіретін технологиялық шектеулерді көре алмаймыз. 7. Диаметрі бірнеше шақырым болатын, таратушы және қабылдаушы екі жақтағы антенна массивтерімен теңдестірілген антенналар арқылы галактикааралық қашықтықтарда микротолқындық байланыс мүмкін, ал үлкен жұлдызаралық қашықтықтарда жоғары жылдамдықты байланыс мүмкін. Осылайша, екі өркениет арасында байланыс расталғаннан кейін жылдам ақпарат алмасу мүмкін. 8. Іздеу кезінде біз сигналдарды бағытталған антенналармен бізге жоналған күйде қабылдауды күте алмаймыз. Бірақ осы мүмкіндікті де елемеуге болмайды. Байланысқа қабілетті жарыстар салыстырмалы түрде төмен қуатпен, жақын маңдағы мыңға жуық ықтимал жұлдыздарға және ұзақ уақыт бойы сәулелендірілген сигналдарды таратуы мүмкін. 1000 жарық жылының ішіндегі миллионға жуық ықтимал жұлдыздарда анықталуы мүмкін болатын ұзақ қашықтықтағы маяктар, әдетте барлық бағытта және өте жоғары қуатпен (W) болады. 9. Маяктардың дөңгелек поляризацияланғаны және өте монохроматикалық болғаны ықтимал. Спектрлік ені 1 Гц немесе одан аз болуы мүмкін. Олар ақпаратты баяу жылдамдықпен және оның анықталуын нашарлатпайтын тәсілмен жеткізеді. Осы ақпаратта қалай жауап беру керектігі туралы нұсқаулар болады. 10. Маяктарды тиімді анықтау үшін өте жоғары ажыратымдылықпен (1 Гц немесе одан аз) жиілік доменінде іздеу қажет. Циклоп зерттеуінің маңызды үлесі – 100 МГц жиілік жолағын 0,1 Гц ажыратымдылықпен бір мезгілде іздеуге мүмкіндік беретін деректерді өңдеу әдісі. Циклоп жүйесі бір миллиард тар арналы шығыстары бар қабылдағышты қамтамасыз етеді. Циклоп жүйесінің жолақ ені 100 МГц болса да, оны 200 МГц-ге дейін кеңейтуге ешқандай үлкен технологиялық кедергілер жоқ. Бұл бүкіл «су орнын» бір уақытта іздеуге мүмкіндік береді. Егер осы жолақтың орындылығына қатысты біздің қорытындымыз дұрыс болса, іздеудің жиілік өлшемінде туындаған мәселені шешкенімізді санауға болады. 11. Жоғарыда қарастырылған әдістерді қолдана отырып, тиімді іздеуді жүзеге асыратын жүйенің құны 6–10 миллиард доллар шамасында, ал бұл сома 10–15 жыл ішінде жұмсалады. Егер бұл кезеңнің басында байланыс орнатылса, біз жүйелерді кеңейтуді тоқтатуға немесе одан әрі байланыс орнатуға шақырылуы мүмкін. Циклоп дизайнындағы негізгі шығын – антенна құрылымы. 10 ГГц емес, 3 ГГц жоғарғы жиілік шегін қабылдау антеннаның құнын екі есеге төмендетуі мүмкін. 12. Іздеу жылдарға, тіпті ондаған жылдарға және мүмкін ғасырларға созылуы мүмкін. Осылайша ұзаққа созылатын бағдарламаны жүзеге асыру үшін іздеуді жоғары деңгейде автоматтандыру ғана емес, сонымен қатар ұзақ мерзімді қаржыландыру міндеттемесі де қажет. Бұл өз кезегінде сенімділікті қажет етеді. Осы ізденіс күш-жігерге тұрарлық екендігіне, адамзат табысқа жеткеннің пайдасын көруге амандығына және басқа да жарыстартың да, сондай-ақ олардың да көкжиегін кеңейтуге құштар екендігіне сенімділік. Біз, әдетте, іздеуді бастаған алғашқы интеллектуалды түрлер емеспіз. Осыны істеген алғашқы жарыстар сөзсіз тыңдау кезеңінен кейін ұзақ уақыт бойы сигналдарды тарату кезеңіне өтті, сондай-ақ кейінірек іздеуге кірген жарыстар да осылай істеді. Олардың табандылығы біздің бастапқы тыңдау кезеңіндегі ең үлкен байлығымыз болады. 13. Сыртқы интеллектуалды өмірді іздеу – заңды ғылыми ізденіс және кең ауқымды және теңдестірілген ғарыш бағдарламасының бөлігі ретінде қарастырылуы керек. Біздің пікірімізше, Күн жүйесін зерттеу ғарыш бағдарламасының дұрыс бастапқы қадамы болды және болып табылады, бірақ оны оның жалғыз соңғы мақсаты деп санауға болмайды. Басқа интеллектуалды өмірді іздеу халықтың қиялын оятып, қазір «өлген» планеталар мен айларға қонғанның құндылығын күмәнданатын сыншылардың да қолдауын таба алады. 14. Іздеу бағдарламасын қаржыландыруға міндеттеме беруге дейін мәселені және оңтайлы жүйе дизайнын одан да жан-жақты зерттеу қажет. Алайда, осы зерттеулерді қаржыландыруға қазірдің өзінде болады. Мұндай зерттеулерден біз ұсынған алғашқы Циклоп дизайнынан гөрі үлкен мүмкіндіктерге ие жүйе пайда болады. 15. Циклоп сияқты бірнеше жүйенің болуы толық аспан жабындығын, анықталған сигналдарды үздіріссіз қабылдауды және ұзақ базалық зерттеулерді қамтамасыз етуде осындай үлкен құндылыққа ие, сондықтан халықаралық ынтымақтастыққа қол жеткізу және ақпаратты толық таратуға ынталандыру қажет. Іздеу, әрине, тек бір елдің емес, барлық адамзаттың күш-жігерін білдіруі керек.
1. It is vastly less expensive to look for and to send signals than to attempt contact by spaceship or by probes. This conclusion is based not on the present state of our technological prowess but on our present knowledge of physical law. 2. The order of magnitude uncertainty in the average distance between communicative civilizations in the galaxy strongly argues for an expandable search system. The search can be begun with the minimum system that would be effective for nearby stars. The system is then expanded and the search carried farther into space until success is achieved or a new search strategy is initiated. 3. Of all the communication means at our disposal, microwaves are the best. They are also the best for other races and for the same reasons. The energy required at these wavelengths is least and the necessary stabilities and collecting areas are fundamentally easier to realize and cheaper than at shorter wavelengths. 4. The best part of the microwave region is the low frequency end of the "microwave window" frequencies from about 1 to 2 or 3 GHz. Again, this is because greater absolute frequency stability is possible there, the Doppler rates are lower, beamwidths are broader for a given gain, and collecting area is cheaper than at the high end of the window. 5. Nature has provided us with a rather narrow quiet band in this best part of the spectrum that seems especially marked for interstellar contact. It lies between the spectral lines of hydrogen (1420 MHz) and the hydroxyl radical (1662 MHz). Standing like the Om and the Um on either side of a gate, these two emissions of the disassociation products of water beckon all water based life to search for its kind at the age old meeting place of all species: the water hole. 6. It is technologically feasible today to build phased antenna arrays operable in the 1 to 3 GHz region with total collecting areas of 100 or more square kilometers. The Cyclops system is not nearly this large, but we see no technological limits that would prevent its expansion to such a size. 7. With antenna arrays equivalent to a single antenna a few kilometers in diameter at both the transmitting and receiving end, microwave communication is possible over intergalactic distances, and high speed communication is possible over large interstellar distances. Thus rapid information transmission can occur once contact has been confirmed between two civilizations. 8. In the search phase we cannot count on receiving signals beamed at us by directive antennas. Neither can we afford to overlook this possibility. Beamed signals may be radiated at relatively low powers by communicative races to as many as a thousand nearby likely stars and for very long times. Long range beacons, intended to be detectable at any of the million or so likely stars within 1000 light years, will probably be omnidirectional and very high powered ( W). 9. Beacons will very likely be circularly polarized and will surely be highly monochromatic. Spectral widths of 1 Hz or less are probable. They will convey information at a slow rate and in a manner that does not seriously degrade their detectability. How best to respond will be contained in this information. 10. The efficient detection of beacons involves searching in the frequency domain with very high resolution (1 Hz or less). One of the major contributions of the Cyclops study is a data processing method that permits a 100 MHz frequency band to be searched simultaneously with a resolution of 0.1 Hz. The Cyclops system provides a receiver with a billion simultaneous narrow channel outputs. Although the Cyclops system bandwidth is 100 MHz, no very great technological barriers prevent widening it to 200 MHz. This would permit searching the entire "water hole" simultaneously. If our conclusion as to the appropriateness of this band is correct, the problem posed by the frequency dimension of the search can be considered solved. 11. The cost of a system capable of making an effective search, using the techniques we have considered, is on the order of 6 to 10 billion dollars, and this sum would be spent over a period of 10 to 15 years. If contact were achieved early in this period, we might either stop expanding the system or be encouraged to go on to make further contacts. The principal cost in the Cyclops design is in the antenna structures. Adopting an upper frequency limit of 3 GHz rather than 10 GHz could reduce the antenna cost by a factor of two. 12. The search will almost certainly take years, perhaps decades and possibly centuries. To undertake so enduring a program requires not only that the search be highly automated, it requires a long term funding commitment. This in turn requires faith. Faith that the quest is worth the effort, faith that man will survive to reap the benefits of success, and faith that other races are, and have been, equally curious and determined to expand their horizons. We are almost certainly not the first intelligent species to undertake the search. The first races to do so undoubtedly followed their listening phase with long transmission epochs, and so have later races to enter the search. Their perseverance will be our greatest asset in our beginning listening phase. 13. The search for extraterrestrial intelligent life is a legitimate scientific undertaking and should be included as part of a comprehensive and balanced space program. We believe that the exploration of the Solar System was and is a proper initial step in the space program but should not be considered its only ultimate goal. The quest for other intelligent life fires the popular imagination and might receive support from those critics who now question the value of landings on "dead" planets and moons. 14. A great deal more study of the problem and of the optimum system design should precede the commitment to fund the search program. However, it is not too early to fund these studies. Out of such studies would undoubtedly emerge a system with greater a capability to cost ratio than the first Cyclops design we have proposed. 15. The existence of more than one Cyclops like system has such great value in providing complete sky coverage, continuous reception of detected signals, and in long base line studies, that international cooperation should be solicited and encouraged by complete dissemination of information. The search should, after all, represent an effort of all mankind, not just of one country.
Қазіргі заманғы көзқарас
Көптеген, бірақ барлығы емес, қорытындылар уақыт сынағынан өтті. SETI 2020 кітабында Циклоп есебінің қорытындыларын қайта қарастыратын тарау бар. Нақты айырмашылықтар:
4 және 5-тармақтар: Циклоп микротолқынды диапазонның төменгі шегін басып айтқан. Технология жетілуімен жоғары жиіліктердің кемшіліктері азайды, сонымен қатар олардың өзге де артықшылықтары бар. Микротолқындыдан оптикалыққа дейінгі кез келген диапазон шамамен тең мүмкіндіктер береді. 6-тармақ: Мұндай массивтің ең жоғары жиілігі одан да жоғары болуы керек. 8-тармақ: Бейкондар, әдетте, бағытталған, барлық бағытта емес. Қазіргі заманғы өңдеу қуаты мұны мүмкін етеді, және бұл энергияны тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді. 9-тармақ: SETI 2020-де тікелей айтылмаған, бірақ "Бейкондар, әрине, өте монохроматикалық болады" деген пікір көп сынға ұшырады. Жердің байланыс технологиясы кең спектрлі сигналдарға көшуіне байланысты, SETI байқаулары жоғары өткізгіштік қабілеті бар сигналдарды іздеумен толықтырылуда. Сонымен қатар, қазір монохроматикалық сигналдарды анықтаудай оңай, бірақ ақпарат та таси алатын маяктарға қатысты ұсыныстар бар. 10-тармақ: Циклоптың оптикалық өңдеуі цифрлық сигнал өңдеумен алмастырылуы керек.
Points 4 and 5: Cyclops preferred the low end of the microwave band. With technology advances, the disadvantages of higher frequencies are smaller, and they have other advantages. Anything from microwave to optical looks roughly equivalent. Point 6: The highest frequency of such an array can, and should be, much higher. Point 8: Beacons will probably be pointed, and not omnidirectional. Modern processing power makes this possible, and it is much more energy efficient. Point 9: Although not called out in SETI 2020, the point "Beacons will surely be highly monochromatic," has suffered substantial criticism. As Earth's communication technology moves toward spread spectrum signals, SETI observations are being augmented with searches for high bandwidth signals. Furthermore, there are now proposals for beacons that are almost as easy to detect as monochromatic signals, but can contain information as well. Point 10: The optical processing of Cyclops should be replaced by digital signal processing.
Қазіргі қолжетімділік
1970 жылдары "Циклоп" есебінің 10 000 данасы NASA тарапынан таратылды. Қазіргі SETI қауымдастығының көптеген маңызды өкілдері осы құжатты көрген болуы мүмкін деп есептеуге болады. 1990 жылдары "Циклоп" есебі ұзақ уақыттан бері басылымнан түсіп қалған. 1995 жылы SETI лигасы SETI институтымен бірлесіп, осы маңызды тарихи құжатты қайта басып шығарды. "Циклоп жобасы, екінші басылым" қазіргі таңда SETI лигасы арқылы қолжетімді. Ол 1996 жылдың маусым айында, "Циклоп жобасының" ашылу жиналысының 25 жылдығына арналған мерекелік шара ретінде сатылымға шығарылды. "Циклоп" командасының тең төрағасы Джон Биллингэм Бернард М. Оливерге арнау жазды, ол жаңа басылымда SETI лигасының президенті Ричард Фактор және атқарушы директоры Х. Пол Шухтың кіріспе сөздерімен бірге жарияланды. 2000 жылдары NASA түпнұсқа есепті цифрлық форматқа көшіріп, оны ақысыз түрде онлайн режимінде қолжетімді етті.