建造一個強大激光器,讓2萬光年內任何宇宙文明知道人類的存在!


建造一個強大激光器,讓2萬光年內任何宇宙文明知道人類的存在!


一束強大的激光正是宣佈我們作為銀河系旋臂上的一個技術物種的存在。但是讓任何神秘的銀河鄰居知道我們在這裡是個好主意嗎?

麻省理工學院(MIT)的兩位科學家發表了一篇論文,概述瞭如何製造出一種強大的激光,將我們的存在與銀河系附近的任何其他科技文明聯繫起來。這篇論文的作者之一、麻省理工學院航空航天系的研究生詹姆斯·R·克拉克(James R. Clark)說,這種激光器可以用我們力所能及的技術製造出來。克拉克強調,這份文件是一份“可行性研究”,而不是一個可行的計劃。

詹姆斯·R·克拉克說:“我想看看我能不能用我們今天建造的那種望遠鏡和激光,用它們做一個可探測的信標。”

激光器的功率必須在1百萬瓦特到2百萬瓦特之間。這是相當強大的,但不是世界上最強大的激光器。日本在2015年發射了一臺2拍瓦(2千萬億瓦)的激光器,但只發射只持續了1萬億分之一秒。世界各地的其他研究人員正在研究更強大的激光器。克拉克指的是美國空軍的機載激光項目,該項目旨在擊落彈道導彈。這是在克拉克的系統所需要的相同的功率範圍內,並且被成功測試,所以這個想法並不牽強。

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美國空軍在波音747炮塔內的機載激光反導系統

但是這個可行性研究不僅僅是關於激光的。它也涉及到望遠鏡。強大的激光將通過直徑約30至45米的望遠鏡發射。在那個範圍內有正在建造的望遠鏡。三十米望遠鏡(TMT)和歐洲極大望遠鏡(EELT),後者有一個39.3米的主鏡。所以望遠鏡技術並非牽強附會。

通過足夠大的望遠鏡瞄準的強大激光器可以完成這項工作。圖片展示了歐洲極大望遠鏡(EELT)的圓頂,它位於智利的塞羅阿爾瑪茲山脈的頂部。

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激光必須非常強大,因為對於任何一個遙遠的外星天文學家來說,恆星的光會淹沒一個功率較低的激光。激光將調諧到紅外範圍,它將遠離恆星的自然輻射的紅外變化。如果外星人觀察得足夠近的話,在大約2萬光年內,他們就能看到這個信號。

如果我們附近的外星天文學家只是粗略地進行一次調查,他們就會看到信標。著名的Trappist-1號恆星距離地球只有40光年,它擁有7顆系外行星,其中一些位於宜居區。離我們最近的恆星鄰居,半人馬座比鄰星,距離我們只有4光年,而且它有一顆行星可能就在宜居帶中。

信標可以作為一個通信系統,通過發送類似摩斯密碼的脈衝。如果我們成功地開始交流,我們可以大約每秒幾百比特的數據速率發送一條信息,這在短短几年內就能實現。

克拉克分析了需要什麼樣的激光功率和望遠鏡尺寸組合才能製造出能從太陽耀眼的強光中脫穎而出的信標。他的結論是,通過三十米望遠鏡指向的2百萬瓦特激光可以產生足夠強的信號,到達半人馬座比鄰星B。如果通過45米望遠鏡定向,那麼只有1百萬瓦特功率的激光在Trappist-1系統中對外星天文學家來說是可見的。

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TRAPPIST-1系統中某個行星表面的視圖。使用當前技術的強大激光器可以發送足夠強大的信號,以供任何外星天文學家在這裡探測到。

但現在考慮這個激光器的具體目標還為時尚早,乍一看,整個想法可能是有問題的。與其說它是一個計劃,不如說它是一個思想實驗。這個想法是為了研究激光和望遠鏡的組合所必需的,並看看它們將如何發揮作用。克拉克說:“我想看看我能不能用我們現在製造的望遠鏡和激光,用它們做一個可探測的信標。”

如果像這樣的系統建成,它將被放置在山頂上,就像我們最好的天文臺一樣。這將限制大氣干擾。這是有道理的,但在整個想法中也有危險的因素。

一臺2百萬瓦特的激光器可不是鬧著玩的。在眼科手術中,一個典型的激光只有40瓦。這個星際信標系統中強大激光將非常有破壞性。由於它將處於紅外線狀態,我們無法看到它,但它仍然可能會損壞眼球。它對直接從頭頂飛過的任何航天器或衛星構成了更現實的危險。光束也有可能擾亂任何地球導向的相機系統。

但是,這兩個問題可能都可以規劃和處理。可能是在月球上建造這樣的設備?

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也許月球是建造我們強大的激光器的最佳地點,那裡沒有太多的事情發生

如果想在月球的另一邊建造這個東西,那對它來說可能是一個更安全的地方。但一般來說,這是一項可行性研究。這是否是一個好主意,這是未來工作的討論話題。

克拉克建立了建造這種強大的激光器所需的技術種類之後,他從另一個角度觀察了它。需要什麼樣的技術才能看到它?要探測到它,任何外星觀察人員都需要有多先進?他們朝我們的方向看的可能性有多大?

克拉克的結論是,一臺只有1米的主望遠鏡就能探測到信號,但是,它必須直接指向源頭。他說這不太可能。克拉克說:“除非我們將觀測範圍限制在最近的恆星上,否則望遠鏡觀測實際上不可能觀測到外星的激光。”

根據克拉克的說法,這整個想法與我們圍繞系外行星的其他科學目標相聯繫。他希望這項研究將鼓勵紅外成像技術的發展,不僅可以探測到可能由外星天文學家產生的任何激光信標,還可以識別遙遠行星大氣中可能有生命跡象的氣體。我們已經在構建在系外行星大氣中尋找生物標記的技術,所以當我們在這方面做得更好的時候,也許我們會幸運地看到其他生命的紅外信標。

克拉克說:“根據目前的調查方法和儀器,假設外星人存在並正在製造了這些儀器,我們不太可能真的足夠幸運地拍攝到信標。然而,隨著對系外行星紅外光譜的研究,尋找表明生命存在能力的氣體的痕跡,並且隨著全天觀測獲得更大的覆蓋範圍和更快的速度,我們可以更加肯定,如果在外形生命正在聯繫我們,我們就會探測到它。”

但請稍等,即使我們可以建立這個激光器,我們真的應該這樣做嗎?任何讀過科幻小說的人都會很謹慎。

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斯蒂芬·霍金警告我們不要向外星人宣傳我們的存在,無論是使用強大的激光還是任何其他技術

如果我們造出這麼大的光,會不會有吸引某種可怕的蛾類的危險?我們是否需要建造另一臺更強大的“驅蟲”激光來對付它們呢?人類會被捲入某種銀河軍備競賽嗎?

斯蒂芬·霍金警告我們不要急於宣傳我們的存在。假設另一個世界上的生命是自然選擇進化的結果,我們也可以假設任何優勢物種都具有明顯的攻擊性特徵,就像人類一樣。否則,他們將如何進入技術階段?

這是否是一個好主意,需要在未來工作中繼續討論。


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