Spørsmålet om hvorvidt vi er alene i universet er noe vi har filosofert over siden vi ble klar over at vi bor i et univers.
Dette er et spørsmål SETI-instituttet (Search for Extra-Terrestrial Intelligence) jobber med, ved å lytte etter signaler fra rommet. Målet er å en dag finne sendinger fra andre steder i rommet, om de finnes.
Det handler ikke bare om å finne svar på spørsmålet om liv andre steder, men også fordi det kan gi oss svar på hvordan vår egen fremtid ser ut.
– SETI kan ende opp med med å bli kritisk for at vi skal overleve og ha en lang fremtid. Fordi om vi skulle lykkes, og vi skulle oppdage et signal, så vet vi umiddelbart at det er mulig for teknologier å ha lang levetid, sier Jill Tarter til Teknisk Ukeblad.
Dr. Tarter er en amerikansk astronom, og tidligere direktør for SETI Research. Hun besøkte Starmus-festivalen i Trondheim i juni.
Forventer ikke det universale leksikonet
I populærkulturen er hun kanskje mest kjent for å være den personen hovedpersonen i Carl Sagans roman «Contact» sies å være basert å.
Tarter mener at et signal fra rommet vil bevise at det er mulig å overkomme den teknologiske flaskehalsen vi nå befinner oss i.
– Jeg tror det vil være så motiverende. Jeg forventer ikke at de sender oss «encyclopedia galactica» og løser alle problemene våre for oss, men jeg tror at om vi vet at løsninger er mulige, om vi vet at det er mulig å administrere en planet over veldig lang tid, og å gjøre det på en god måte, så kommer også vi til å finne ut hvordan vi skal gjøre det, sier Tarter.
For å finne signaler fra rommet, har SETI plassert ut radioantenner på flere avsidesliggende steder på planeten.
Til nå har de ikke funnet noe, bortsett fra det kjente Wow!-signalet i 1977. Det er ikke klart hva kilden var, og det har ikke blitt funnet siden.
- Nødvendig for menneskehetens fremtid: Slik tror Stephen Hawking at vi kan forlate solsystemet
Derfor er det vanskelig å finne signaler
Å finne sendinger fra rommet er nemlig ikke enkelt. Det handler ikke bare om at vi til enhver tid kun kan lytte til små områder av et potensielt uendelig univers.
– Problemet er at det er så mye faserom å søke gjennom. Når vi leter etter smalbånd frekvenskomprimerte signaler på radioen er det et naturlig klart vindu i universet fra 1 til 10 GHz. Vi bryter det opp i 9 milliarder spektrale kanaler. Så å bygge instrumenter som vil svelge 9 milliarder kanaler og analysere mønstrene, frekvensene og tiden er en stor utfordring, forklarer Tarter.
SETI bryter signalene opp i bolker på flere hundre megahertz, og ser etter simplistiske mønstre.
Ved å ta i bruk maskinlæring og kunstig intelligens kan kanskje mer av signalene analyseres.
– Nå som databehandling forbedres så drastisk kan vi ta en titt og prøve å finne mer komplekse mønstre. Åpenbart, jo mer informasjon som er kodet inn i signalet, jo mer likt støy er det, og jo vanskeligere er det å finne om du ikke vet hvordan modulasjonsskjemaet er, jo mer astrofysisk ser det ut. Så å trekke signaler ut av støy er vanskelig når du ikke vet hva du ser etter, sier Tarter.
Et funn ville vært åpenbart
Om de fant et signal som var konstruert, og ikke en del av den naturlige bakgrunnsstøyen, hadde det vært åpenbart. For naturlige fenomener kan lage ekstrem frekvenskompresjon som de leter etter i radiobølgene, eller ekstrem tidskompresjon som de leter etter i det optiske spekteret.
Et stort problem for SETI-forskerne er å skille snørr og bart. For vår egen teknologi tar i bruk stadig mer av frekvensspekteret. Her kan maskinlæring komme til nytte, men Tarter tror det vil kreve mye datakraft. Det er noe SETI så vidt har begynt med.
Utfordringen er at de ikke kan lære opp en datamaskin til å lete etter noe ved å ikke gi den noe informasjon om hva den skal lete etter. På sikt håper hun likevel at programvare skal kunne finne mønstre de ikke har tenkt på å lete etter, og som de ikke vet finnes.
En annen utfordring er at databehandlingen må foregå i sanntid. Når et interessant signal dukker opp, må de følge det opp umiddelbart, ettersom interferensmiljøet er i konstant endring. Derfor nytter det ikke å prosessere dataene i ettertid, og så gå tilbake og forsøke å lytte mer.
- SpaceX feirer gjenbruk av rakett: – En revolusjon
54 terabyte i døgnet
Akkurat dette handler også om hvor mye data teleskopene samler inn. Det kommer 54 terabyte rådata inn via SETIs 42 antenner. Det er formidable datamengder, som ville krevet enorme mengder regnekraft å analysere raskt.
Slike datamengder er også vanskelige å få ut fra observatoriene i sanntid.
– Om du skal gjøre analysen på avstand må du forhåndsbehandle og komprimere dataene. Siden du ikke vet hva du leter etter, er det risikabelt siden du kan kaste akkurat det du er på jakt etter, gitt kompresjonsskjemaet du bruker. Det finnes ingen absolutt tapsfrie kompresjonsskjemaer, sier Tarter.
Alle data behandles dermed i sanntid, slik at SETI-forskerne kan reagere raskt når et signal plukkes opp. Det eneste som lagrer er informasjon om signaler som er funnet. De lagrer de komplekse amplitudene og fasene i et lite frekvensområde rundt signalet, slik at de kan gjenskape det senere.
Resten av dataene «faller til grunnen», som Tarter sier.
– Vi har mye rom for å vokse. Vi bygget dette som et Moores lov-teleskop. I øyeblikket blir vi overveldet av dataene. En gang i løpet av levetiden bør vi være på nivå med dataraten, og mot slutten av anleggets levetid vil vi være sulteforet på data, sier hun.
Vi lager mye støy
Så mengden data som kan behandles i sanntid vil trolig løse seg over tid. Det er verre med menneskeskapte forstyrrelser. De blir en stadig større utfordring.
At teleskopene er plassert på avsidesliggende steder hjelper til en viss grad. Der er det ikke for mange mobiltelefoner og annen teknologi som forstyrrer.
Men nye biler, som har satellittbasert kommunikasjon til tjenester som Onstar er et særlig stor problem, forklarer Tarter. Disse har konstant kommunikasjon, som ikke kan deaktiveres uten å trekke ut en sikring. En bil med en slik tjeneste som kjører nær observatoriet kan spolere lyttingen.
Det samme om du har en mobiltelefon med deg. Om den sender med en effekt på en watt, overvelder det teleskopet. SETI-mottakerne er bygget med Schottky-dioder for å beskytte signalforsterkerne. Dermed er en lokal kilde på en watt mer enn nok til å stenge av signalet.
Dette har skjedd tidligere. Tarter nevner et tilfelle hvor en person i et filmteam utenfor observatoriet hadde glemt å skru av mobilen sin. Dette førte til at studenten som skannet himmelen den kvelden mistet signalet.
– Om du legger mobiltelefonen på månen, er det den nest sterkeste radiokilden på himmelen. Det kommer an på hvilket frekvensbånd du sender på, men det er enten en etterlevning etter en supernova eller en stor molekylær sky i galaksens sentrum som er sterkere, sier hun.
Satellitter er verst
Det blir bare verre. Et økende antall satellitter gir stadig mer støy i frekvensområdet SETI leter i. Hun beskriver det som om at vi er i ferd med å blokkere det jordiske mikrobølgevinduet naturen har gitt oss.
Hvordan dette skal kunne løses er hun ikke helt sikker på. Det er mulig å ta i bruk adaptiv filtrering. Det er effektivt til å filtrere ut støy fra jordoverflaten. Men satellitter i lav jordbane beveger seg raskt, slik at det blir vanskelig å filtrere ut støyen.
Det er i praksis bare ett sted de kan lytte uten å bli forstyrret av satellitter: Baksiden av månen. Det kan bli praktisk mulig å gjennomføre en dag.
Fremsynte astronomer innså på 70-tallet at satellitter kom til å bli et problem for observasjoner. De jobbet med den internasjonale telekommunikasjonsunionen ITU, som resulterte at området bak månens terminator ble en beskyttet radiosone. Her skal det ikke være noen radiosendere.
– Men vet du hva? Man tenker nå på å utvikle månen og jordens L2-punkt (Larange-punkt, red. anm.) rett over månens bakside som et sted for å konstruere satellitter i rommet. Så overflaten er beskyttet, men vi kan komme til å konstruere romfartøy ved det punktet, sier Tarter.
Dette vil gjøre det vanskelig å observere også fra månen. Men om man passer på å ta hensyn ved å sørge for at slike fasiliteter kan kommunisere på flere frekvenser, slik at astronomene i det minste kan lytte i den delen av frekvensspekteret som ikke brukes deler av tiden.
Berg-og-dalbane
Et annet, og mindre teknisk problem for SETI, handler om finansiering. Hun mener kostnaden er relativt lav, men beskriver finansieringen som en berg-og-dalbane. Statlig finansiering er bare garantert innenfor en budsjettperiode. Privat finansiering kommer bare i rykk og napp.
Hun håper SETI kan finansieres ved hjelp av en legatordning på sikt, slik at driften kan bli mer langsiktig, og ikke prisgitt politikere.
– Det politiske klimaet i USA i dag er ikke akkurat vitenskapsvennlig, dømt etter neste års statsbudsjett som akkurat er sendt. Om det budsjettet vedtas vil det bety et enormt tilbakeslag for den typen grunnleggende forskning som har vært den økonomiske motoren til landet, og som har gjort at vi alle har fått det bedre.
– Det gjelder ikke bare vårt land. Det er utfordringer med finansiering av forskning i andre land også.
- Erik Tandberg: Det er uvisst om Trump kutter i romfarten, men Nasa vurderer romferd med folk allerede neste år
Vil ikke gi opp
Men selv om politiske svingninger, finansiering, databehandling og radiostøy gjør det utfordrende å lete etter liv i universet, syns ikke Tarter de skal gi opp.
Astrobiologer ser etter biosignaturer, og ønsker å kunne analysere atmosfæren til eksoplaneter spektroskopisk, kan de i beste fall si noe om hvorvidt det finnes livsformer som produserer metan og karbondioksid. SETI leter imidlertid etter intelligent liv, men det er ingen motsetning.
Tarter sier at den eneste metoden vi har kommet på for å finne livsformer som kan matematikk er å søke etter teknologi. Intelligens kan være et sjeldent fenomen, men radiokommunikasjon kan gjøre det enklere å finne enn andre livsformer.
Spørsmålet om hvorvidt det er liv der ute er et veldig gammelt spørsmål. Det hjelper oss med å kalibrere hvem vi er, mener Tarter.
– Vi brukte 10 milliarder dollar over 25 år for å lete etter Higgs boson. Og vi fant det! Flott! Dette kan ta lenger tid, men det kommer ikke til å bli like dyrt. Så jeg tror vi må planlegge søk over flere generasjoner, for det er en så ung teknologi, og vi har sannelig ikke oppdaget all fysikken enda.
– Det riktige verktøyet til denne jobben kan være noe vi ikke har funnet opp enda. Så vi reserverer oss alltid retten til å bli smartere og forsøke å jobbe bedre. Og vi vet kanskje ikke hva det rette å gjøre er i dag. Det betyr ikke at vi ikke skal gjøre noen ting. Vi bør gjøre så godt vi kan, men det kan ta lang tid, sier Tarter.
- Les flere artikler om romfart.
