Astronomie

Gammastrahlendetektion für SETI. Wie weit entfernt könnten wir eine außerirdische atomgetriebene Rakete entdecken?

Gammastrahlendetektion für SETI. Wie weit entfernt könnten wir eine außerirdische atomgetriebene Rakete entdecken?


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Ich vermute, unsere beste Möglichkeit, fortgeschrittene Zivilisationen zu finden, besteht darin, nach Gammastrahlen zu suchen, die für den Antrieb von Kernenergie/Antimaterie charakteristisch sind.

Wenn eine außerirdische Zivilisation etwas Ähnliches wie den Orion-Antrieb verwenden würde, wie nah müssten sie dann sein, damit wir die Gammastrahlen erkennen können?

Meiner Meinung nach besteht diese Frage aus zwei Teilen: Was sind die Magnituden-/Frequenzgrenzen der Gammastrahlenteleskope im Orbit? (Besonders Fermi, vorausgesetzt, es verfügt über die besten Detektionsfähigkeiten eines orbitalen Gammastrahlen-Observatoriums)

Wie ist das Magnituden- und Frequenzprofil beispielsweise bei einer Atombombe von 1 Megatonne?

Ich hatte ein bisschen Probleme, diese selbst bei einer gelegentlichen Suche herauszufinden, und frage mich, ob es vielleicht militärische geheime Probleme im Zusammenhang mit der Erkennung von Gammastrahlen gibt.


Es ist unklar, ob Kernenergie ein bevorzugter Antrieb für eine Weltraum-Zivilisation wäre. Es ist möglich, aber es ist nicht die einzige Option. Das heißt, wenn es die Methode der Wahl wäre, ist es mir überhaupt nicht klar, dass es leicht zu erkennen wäre.

Lassen Sie mich dem vorausschicken, dass ich kein Experte bin. Es gibt zwei Arten von grundlegenden Nukleartriebwerken, die für die Raumfahrt verwendet werden könnten, geschlossen oder offen. Ein offener Kernantrieb ist viel einfacher. Grundsätzlich werden Explosionen außerhalb des Schiffes gemacht, die das Schiff mit Gewalt aus der Explosion treiben. Winzige Nuklearpelotten werden gezündet und das treibt das Schiff an.

Die andere Methode wäre ein interner Kernmotor, gut isoliert, der Elektrizität erzeugt und Elektrizität erzeugt Magnetfelder und vermutlich Ionentriebwerke, die das Schiff antreiben. Wir würden Kernenergie nicht erkennen, wenn sie intern und isoliert ist.

Das Orion-Schiff, das Sie in Ihrer Frage erwähnen, würde keine Explosionen von einer Megatonne verursachen, sondern viele kleinere Explosionen. Es würde mehr Treibstoff als 1 Megatonne transportieren, aber es würde es während seiner Reise für winzige Explosionen verwenden. Der Weltraum ist auch voller Gammastrahlung, daher glaube ich nicht, dass Gammastrahlung auffallen würde.

Sie können auf der Erdoberfläche nicht nach Gammastrahlen suchen, da die Atmosphäre die meisten von ihnen blockiert. Sie benötigen also ein Weltraumteleskop und unser bestes Weltraumteleskop dafür ist das Fermi-Gammastrahlenteleskop. https://fermi.gsfc.nasa.gov/ (hat Probleme mit der Verlinkung, weiß nicht warum).

Das Fermi scannt den gesamten Himmel, es ist also eher eine Vermessung als ein Teleskop, und Gammastrahlenquellen werden immer noch untersucht, wobei 31% (pro Diagramm) als unbekannte Quellen aufgeführt sind. https://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/gamma-ray-census.html

Ich glaube nicht, dass unsere derzeitige Ausrüstung nahe daran ist, eine Atombombe von 1 Megatonnen ein paar Sternensysteme entfernt zu entdecken, geschweige denn ein Raumschiff vom Typ Orion. Ich denke, es sind zu wenige Gammastrahlen in mehreren Lichtjahren Entfernung. Vielleicht hätten wir mit besserer Ausrüstung eine Chance, aber ich glaube nicht, dass wir jetzt auch nur annähernd so weit sind. Das ist aber weitgehend eine Vermutung, ich bin kein Experte auf dem Gebiet.

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Mit meinem Account stimmt etwas nicht, ich kann auch nichts dazu sagen, also poste ich es hier.

Ihre Annahme ist, dass 1 Megatonne groß genug ist, um aus Lichtjahren Entfernung sichtbar zu sein - mit einem Gammastrahlenteleskop. Ich bin mir nicht sicher, ob das stimmt.

1 Megatonne = 4,18 x 10^15 Joule. 1 Joule = 6,24 x 10^18 Elektronenvolt.

Also 1 Megatonne explosive Energie (und nicht alles davon würde in Gammastrahlen gehen, aber ein anständiger Bruchteil). Aber ohne diesen Bruchteil zu ignorieren, 1 Megatonne = 2,61 x 10^34 Elektronenvolt.

Die Oberfläche einer Kugel mit einem Radius von 4,1 Lichtjahren (der Entfernung zum nächsten Stern), 4 Pi r^2, wobei der Radius 3,88 x 10^16 Meter beträgt, beträgt 1,89 x 10^34 Quadratmeter.

Eine einzelne Megatonnenexplosion in einer Entfernung von 4,1 Lichtjahren würde also auf einem 1-Meter-Gammastrahlenteleskop im Durchschnitt etwas mehr als 1 Elektronenvolt ergeben. Ein typischer Gammastrahl hat Tausende von Elektronenvolt. Wenn Sie also kein sehr großes Teleskop haben, besteht eine gute Chance, dass Sie keinen einzigen Gammastrahl von einer 4,1 Lichtjahre entfernten Explosion von einer Megatonne auffangen würden, oder vielleicht würden Sie es aufnehmen eine, wenn Sie Glück hatten.

4,1 Lichtjahre sind sehr weit. Weit genug, dass ein Teleskop, es sei denn, es wäre riesig, eine so weit entfernte Atomexplosion nur schwer sehen könnte, und das ist das nächste Sternensystem.

Korrekturen sind willkommen, aber so sieht die Mathematik für mich aus.


Wenn wir jemals mit Alpha Centauri sprechen …

Es gibt ein Sternensystem in der Nähe unserer Sonne, seine Entfernung von uns beträgt nur 4 Lichtjahre und Veränderung. Dieses Alpha Centauri-System (AC) hat Science-Fiction-Visionäre seit langem fasziniert, da es aufgrund seiner geringen Entfernung interstellare Reisen ein wenig einfacher vorstellbar macht.

Aber bedenken Sie Folgendes: Während wir noch nicht einmal annähernd in der Lage sind, eine Sonde mit einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit an AC zu senden, können wir heute Funknachrichten an dieses nahegelegene System senden, mit der Chance, dass es darin entdeckt wird ein Menschenleben.

Sehen wir uns an, was für ein System da drüben sein könnte. Das AC-System besteht aus zwei Sternen, beide sind ungefähre Analoga zu unserer Sonne. Angenommen, es könnten sich Planeten um diese Sterne herum gebildet haben (dazu müssten sich beide Sterne in größerem Abstand voneinander gebildet und dann näher zusammengerückt haben), dann gäbe es zwei bewohnbare Zonen.

Stellen Sie sich einen bewohnbaren Planeten um jeden Stern vor, oder noch besser, ZWEI bewohnbare (und bewohnte) Planeten um Alpha Centauri A und einen weiteren um Alpha Centauri B.

Angenommen, unsere Venus wäre nicht nur bewohnbar, sondern möglicherweise auch bewohnt. Wären unsere Weltraumforschungserfahrungen heute nicht ein bisschen anders? Wäre unsere Zivilisation anders? Und unsere Einstellung zur Weltraumforschung?

Bewohner eines der Planeten um Alpha Centauri A würden, nachdem sie ihre Venus erforscht und vielleicht kolonisiert haben und sicherlich von ihrer Venus gelernt haben, bereit sein, den Planeten von Alpha Centauri B und möglicherweise dann Proxima Centauri zu erkunden.

Was ich sagen will, ist, dass unser nächstgelegenes Sternensystem ein idealer Ort für die Suche sein könnte. Die Zivilisation dort müsste nicht viel fortgeschrittener sein als unsere eigene, aber aufgrund ihrer Umgebung und ihrer Erfahrungen könnten sie einen reichen Datensatz für uns haben.

Leider kann AC von uns nördlich des Äquators bei etwa -60 Grad Deklination nicht gesehen werden. Und noch wichtiger: Viele Wissenschaftler sind vorsichtig damit, absichtlich eine Nachricht in den Weltraum zu senden, indem sie sich vorstellen, dass ET wie Darth Vader aussehen und unser Sonnensystem aus Gründen suchen würden, die der Menschheit nicht nützen würden.

Denken Sie jedoch daran, dass Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit völlig unmöglich sein können, dass selbst eine praktische Unterlichtreise nach AC mehr Ressourcen erfordern würde, als jede verantwortungsbewusste Zivilisation aufwenden würde (einschließlich der Kannibalisierung ihres Heimatsterns). Darüber hinaus können wir sicher davon ausgehen, dass jede interstellare Zivilisation, die in der Lage ist, in unser Sternensystem zu kommen und Verwüstung anzurichten, wahrscheinlich bereits von uns weiß.

Allerdings wird südlich des Äquators ein neues Funktelesop-Array vorbereitet, das in der Lage sein wird, Funksignale vom AC-System zu erkennen. Dies ist das Square-Kilometer-Array oder SKA (http://www.skatelescope.org/).

Das SKA wird in der Lage sein, extrem schwache außerirdische Signale zu erkennen, falls vorhanden, und möglicherweise sogar Planeten, die Leben unterstützen können. Astrobiologen werden den SKA verwenden, um nach Aminosäuren zu suchen, indem sie Spektrallinien bei bestimmten Frequenzen identifizieren. SKA wird in der Lage sein, ein Flughafenradar innerhalb von 50 Lichtjahren zu erkennen.

Eines der in Frage kommenden Radioteleskope in dieser Anordnung befindet sich in Murchison, Australien, in der Nähe des Fundorts des legendären Murchison-Meteoriten. Vielleicht ist das ein Vorbote für den zukünftigen Erfolg dieses Projekts.


Wie wir im Labor zum ersten Mal einen Mini-Gammastrahlenausbruch erzeugt haben

Illustration eines Gammastrahlenausbruchs im Weltraum. Bildnachweis: ESO/A. Roquette, CC BY-SA

Gammastrahlenausbrüche, intensive Lichtexplosionen, sind die hellsten Ereignisse, die jemals im Universum beobachtet wurden – sie dauern nicht länger als Sekunden oder Minuten. Einige sind so leuchtend, dass sie mit bloßem Auge beobachtet werden können, wie der Ausbruch "GRB 080319B", der am 19. März 2008 von der NASA-Mission Swift GRB Explorer entdeckt wurde.

Aber trotz der Tatsache, dass sie so intensiv sind, wissen Wissenschaftler nicht wirklich, was Gammastrahlenausbrüche verursacht. Es gibt sogar Leute, die glauben, dass einige von ihnen Nachrichten von fortgeschrittenen außerirdischen Zivilisationen sein könnten. Jetzt ist es uns erstmals gelungen, eine Mini-Version eines Gammablitzes im Labor nachzubauen – und eröffnet damit eine ganz neue Möglichkeit, ihre Eigenschaften zu untersuchen. Unsere Forschung ist veröffentlicht in Physische Überprüfungsschreiben.

Eine Idee für den Ursprung von Gammastrahlenausbrüchen ist, dass sie irgendwie während der Emission von Teilchenstrahlen emittiert werden, die von massiven astrophysikalischen Objekten wie Schwarzen Löchern freigesetzt werden. Dies macht Gammastrahlenausbrüche für Astrophysiker äußerst interessant – ihre detaillierte Studie kann einige Schlüsseleigenschaften der Schwarzen Löcher, aus denen sie stammen, enthüllen.

Die von den Schwarzen Löchern freigesetzten Strahlen würden hauptsächlich aus Elektronen und ihren "Antimaterie"-Begleitern, den Positronen, bestehen – alle Teilchen haben Antimaterie-Gegenstücke, die mit sich selbst identisch sind, nur mit entgegengesetzter Ladung. Diese Strahlen müssen starke, selbsterzeugte Magnetfelder haben. Die Rotation dieser Teilchen um die Felder erzeugt starke Gammastrahlen-Strahlen. Oder zumindest sagen unsere Theorien dies voraus. Aber wir wissen nicht genau, wie die Felder generiert werden.

Leider gibt es ein paar Probleme beim Studium dieser Ausbrüche. Sie halten nicht nur für kurze Zeit, sondern stammen am problematischsten aus weit entfernten Galaxien, manchmal sogar Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt (stellen Sie sich eine Eins gefolgt von 25 Nullen vor – das ist im Grunde genommen eine Milliarde Lichtjahre in Metern). .

Das bedeutet, dass Sie sich darauf verlassen, dass Sie etwas unglaublich Weites betrachten, das zufällig passiert und nur wenige Sekunden andauert. Es ist ein bisschen so, als würde man verstehen, woraus eine Kerze besteht, indem man nur einen flüchtigen Blick auf Kerzen hat, die von Zeit zu Zeit Tausende von Kilometern von Ihnen entfernt angezündet werden.

Künstlerische Darstellung des Gammastrahlenausbruchs. Bildnachweis: NASA

Der leistungsstärkste Laser der Welt

Kürzlich wurde vorgeschlagen, dass der beste Weg, um herauszufinden, wie Gammablitze erzeugt werden, darin besteht, sie in kleinen Reproduktionen im Labor nachzuahmen – indem man eine kleine Quelle dieser Elektron-Positronen-Strahlen reproduziert und sich ansieht, wie sie sich entwickeln, wenn sie übrig bleiben alleine. Unserer Gruppe und unseren Mitarbeitern aus den USA, Frankreich, Großbritannien und Schweden ist es kürzlich gelungen, die erste Nachbildung dieses Phänomens in kleinem Maßstab zu erstellen, indem sie einen der stärksten Laser der Erde, den Gemini-Laser, der vom Rutherford Appleton Laboratory gehostet wird, verwenden im Vereinigten Königreich.

Wie intensiv ist der intensivste Laser der Erde? Nehmen Sie die gesamte Sonnenenergie, die auf die ganze Erde trifft, und pressen Sie sie auf wenige Mikrometer (im Wesentlichen die Dicke eines menschlichen Haares) und Sie haben die Intensität eines typischen Laserschusses in Gemini. Durch das Schießen dieses Lasers auf ein komplexes Ziel konnten wir ultraschnelle und dichte Kopien dieser astrophysikalischen Jets freisetzen und ultraschnelle Filme über ihr Verhalten machen. Die Verkleinerung dieser Experimente ist dramatisch: Man nehme einen echten Jet, der sich sogar über Tausende von Lichtjahren erstreckt, und komprimiere ihn auf wenige Millimeter.

In unserem Experiment konnten wir erstmals einige der Schlüsselphänomene beobachten, die bei der Entstehung von Gammastrahlenausbrüchen eine große Rolle spielen, wie zum Beispiel die Selbsterzeugung von Magnetfeldern, die lange andauern. Diese konnten einige wichtige theoretische Vorhersagen über die Stärke und Verteilung dieser Felder bestätigen. Kurz gesagt, unser Experiment bestätigt unabhängig davon, dass die Modelle, die derzeit zum Verständnis von Gammastrahlenausbrüchen verwendet werden, auf dem richtigen Weg sind.

Das Experiment ist nicht nur für die Untersuchung von Gammablitzen wichtig. Materie, die nur aus Elektronen und Positronen besteht, ist ein äußerst eigenartiger Aggregatzustand. Normale Materie auf der Erde besteht überwiegend aus Atomen: einem schweren positiven Kern, der von Lichtwolken und negativen Elektronen umgeben ist.

Aufgrund des unglaublichen Gewichtsunterschieds zwischen diesen beiden Komponenten (der leichteste Kern wiegt das 1836-fache des Elektrons) stammen fast alle Phänomene, die wir in unserem täglichen Leben erleben, aus der Dynamik von Elektronen, die viel schneller auf jede externe Eingabe (Licht , andere Teilchen, Magnetfelder, was auch immer) als Kerne. Aber in einem Elektron-Positronen-Strahl haben beide Teilchen exakt die gleiche Masse, so dass diese Ungleichheit der Reaktionszeiten komplett ausgelöscht wird. Dies bringt eine Menge faszinierender Konsequenzen mit sich. Zum Beispiel würde Schall in einer Elektron-Positron-Welt nicht existieren.

So weit, so gut, aber warum sollten wir uns so sehr um Ereignisse kümmern, die so weit weg sind? Es gibt tatsächlich mehrere Gründe. Erstens wird uns das Verständnis der Entstehung von Gammastrahlenausbrüchen ermöglichen, viel mehr über Schwarze Löcher zu verstehen und somit ein großes Fenster darüber zu öffnen, wie unser Universum geboren wurde und wie es sich entwickeln wird.

Aber es gibt einen subtileren Grund. SETI – Search for Extra-Terrestrial Intelligence – sucht nach Nachrichten von außerirdischen Zivilisationen, indem es versucht, elektromagnetische Signale aus dem Weltraum einzufangen, die nicht natürlich erklärt werden können (es konzentriert sich hauptsächlich auf Radiowellen, aber auch Gammastrahlenausbrüche werden mit solcher Strahlung in Verbindung gebracht).

Wenn Sie Ihren Detektor so einsetzen, dass er nach Emissionen aus dem Weltraum sucht, erhalten Sie natürlich viele verschiedene Signale. Wenn Sie intelligente Getriebe wirklich isolieren wollen, müssen Sie zunächst sicherstellen, dass alle natürlichen Emissionen genau bekannt sind, damit sie ausgeschlossen werden können. Unsere Studie hilft, die Emissionen von Schwarzen Löchern und Pulsaren zu verstehen, sodass wir, wenn wir etwas Ähnliches entdecken, wissen, dass es nicht von einer außerirdischen Zivilisation stammt.


Raumschifferkennung: Die K2-Perspektive

Das „klassische“ SETI, wenn ich diesen Begriff verwenden darf, basiert auf der Untersuchung des elektromagnetischen Spektrums hauptsächlich in den Radiowellenlängen, von denen angenommen wird, dass sie am wahrscheinlichsten von einer außerirdischen Zivilisation für die Kommunikation verwendet werden. Die optische Komponente von SETI konzentriert sich hauptsächlich auf die Suche nach Signalen, die der Kommunikation dienen sollen. Was jetzt Dysonian SETI genannt wird, ist ein anderer Ansatz, der auf dem Sammeln von Beobachtungsbeweisen basiert, die sich möglicherweise bereits in unseren Archiven befinden, Daten, die die Existenz außerirdischer Aktivitäten belegen, die weit über unsere Möglichkeiten hinausgehen.

So wie eine Dyson-Sphäre die Funktionsweise einer Zivilisation von Kardashev Typ II offenbaren würde, die etwa zehn Milliarden Mal die Energie einer Kultur vom Typ I produzierte, würde uns die Entdeckung eines Raumschiffs Technologie in Aktion zeigen, selbst wenn die Fahrzeuge waren, wie Ulvi Yurtsever und Steven Wilkinson spekuliert haben, ein Fahrzeug, das Millionen von Lichtjahren entfernt gegen die Lichtgeschwindigkeit drängte. Da sich der Physiker Al Jackson in den letzten Jahren mit der Erkennung von Raumschiffen befasst hat, hat er die Arbeit von D. R. J. Viewing und Robert Zubrin zur Kenntnis genommen, die sich mit einigen, aber nicht allen Design- und Erkennungsmöglichkeiten befassten. Beamer Antrieb zum Beispiel kommt in diesen Quellen nicht vor.

Jackson weist auch auf eine Einschränkung bei solchen Arbeiten hin: Wenn wir hoffen, ein Raumschiff mit vielen der in früheren Studien beschriebenen Methoden zu entdecken, müssen wir uns innerhalb des Abgaskegels des Motors oder des Sendekegels des Energiestrahls befinden. Wir wissen auch, dass der Kegel schmal sein wird. Trotzdem gibt es eine Reihe von Vorgehensweisen, die von den Wechselwirkungen des Raumfahrzeugs mit dem interstellaren Medium bis hin zur Erkennung seiner eigenen Abwärme reichen.

Bild: Physiker Al Jackson. Ich kann mich nicht erinnern, wer das genommen hat (möglicherweise war es sogar ich).

Stellen Sie sich ein hochmodernes Schiff vor, das von einer Kardashev-Zivilisation vom Typ II gebaut wurde. Geben Sie ihm einen Gammafaktor von 500 an, was der 0,999998-fachen Lichtgeschwindigkeit entspricht. Angenommen, das Schiff ist bis zu 5000 K heiß (nahe der Schmelztemperatur von Graphen). All dies sind extreme Annahmen (siehe unten), aber wir gehen hier an die Grenzen. Dies ist schließlich K2.

Würden wir in der Lage sein, ein solches Schiff zu entdecken? Abwärme kann als isotrope Strahlung modelliert werden, sagt Jackson, im Restsystem des Schiffes, während für einen Beobachter in einem anderen Inertialsystem diese Strahlung gestrahlt erscheint. Wir erhalten dieses Ergebnis:

Betrachtet man ein Schiff von bescheidener Größe und Masse, so beschleunigt ein K2-Schiff mit einer Gravitation. Wenn wir zum Beispiel ein Schiff mit einer Länge von 1000 Metern und einem Durchmesser von 50 Metern haben, das in seinem Ruherahmen 11402 Terawatt erzeugt, wird Doppler-Boosting ungefähr 1,2…21510 8 Terawatt in Vorwärtsrichtung abstrahlen. Es wird jedoch schwer zu sehen sein, wenn das Schiff nicht direkt auf den Beobachter zusteuert. Berücksichtigen Sie die Doppler-Verschiebung der charakteristischen Wellenlänge, von nahem Grün im Ruhebild zu weichem Röntgen im Bild des Beobachters. Man könnte nach kleinen Anomalien in den Daten einer Vielzahl neuer astrophysikalischer Satellitenobservatorien suchen.

Nicht sehr ermutigend, aber andererseits wird es nicht einfach sein, die Signatur eines Raumschiffs zu entdecken. Ein möglicher Ort, um nachzusehen, ist im Bereich dessen, was Jackson "Gravitationsmaschinen" nennt, wie die massiven Binärdateien, die Freeman Dyson einst vorgeschlagen hat, könnten als Gravitationsschleudern verwendet werden. Wir könnten nicht nur Binärdateien von Weißen Zwergen und Neutronensternen in Betracht ziehen, sondern sogar von Schwarzen Löchern. Eine Gravitationsunterstützung in solchen Szenarien kann bis zu 0,006 . erreichenc.

Auf der anderen Seite, hätte eine Zivilisation, die bereits Binärdateien wie diese erreichen könnte, nicht größere Fähigkeiten erworben als die, die sie durch die Verwendung der Binärdateien überhaupt gewinnen würde? Vielleicht ist es besser, Schwarze Löcher als Quelle der Richtungsänderung für sich schnell bewegende Raumschiffe in Betracht zu ziehen. Jackson weist darauf hin, dass ein Raumschiff, das ein Schwarzes Loch umkreist, sichtbare Abfallstrahlung haben wird. Tatsächlich wird ein Schiff in einer engen Umlaufbahn schwankende Emissionen zu den Zeiten haben, in denen sich Schiff, Schwarzes Loch und Beobachter in einer Linie befinden, ein Phänomen, das das Ergebnis der Gravitationsfokussierung ist.

Andere extreme astronomische Objekte können in dieser Hinsicht eine Untersuchung wert sein. Jackson zeigt auf SS 433, einen Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch, das von einem Begleitstern umkreist wird, wobei Material vom Begleitstern in eine Akkretionsscheibe gezogen wird. Partikelstrahlen werden von den Polen nach außen geblasen. Während sich bei SS 433 die Partikel in den Jets mit 26 Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegen, kann Jet-Material in solchen Konfigurationen 95 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen. Die Verwendung solcher Jets zum Antreiben von Magsails, die das 0,5-fache der Lichtgeschwindigkeit erreichen, würde einer K2-Zivilisation eine reichliche Energiequelle für wiederholte Missionen mit einem hohen Prozentsatz von c.

Bild: Magsail „Jet-Fahren“. Bildnachweis: Doug Potter.

Wir wissen nicht, wofür sich eine K2-Zivilisation entscheiden wird, aber die Nutzung natürlich vorkommender Ressourcen wie dieser kann ein attraktives Angebot sein. Nicht nur für Magsails, sondern auch für sogenannte „Lightsails“ um extreme astronomische Objekte können sich interessante Perspektiven ergeben:

Stellen Sie sich eine K2-Zivilisation vor, die ein Schwarzschild- oder Kerr-Schwarzes Loch nutzt, um die Strahlung einer Beamerstation auf ein Segel zu fokussieren. Der Vorteil davon ist die enorme Verstärkung, die möglich ist. Einer der vielversprechendsten Modi des interstellaren Flugantriebs ist die Verwendung eines Segels, eines Senders und vielleicht einer „Linse“, um einen Laserstrahl oder Mikrowellen zu fokussieren. Extrapolieren Sie die Verwendung eines Schwarzen Lochs als Fokussiergerät auf eine K2-Zivilisation. Eine Näherungsrechnung für ein Schwarzschild-Schwarzes Loch zeigt, dass eingestrahlte Strahlung um den Faktor 10 5 bis 10 15 verstärkt werden kann.

Die sogenannte „starke Fokussierung“ ist schwierig zu modellieren und, wie Jackson ausführlich erklärt, die astronomische Konfiguration — der Ort einer Quelle und der beste Ort für das Segel — sind Themen, die viel mehr Arbeit erfordern. Aber die Vorstellung, dass eine K2-Zivilisation die immensen Energien nutzen würde, die im Bereich der Schwarzen Löcher verfügbar sind, macht sie zu einem natürlichen Jagdgebiet für dysonische SETI-Aktivitäten. Könnte ein Schwarzes Loch in der Nähe des Ziels eines Raumschiffs zum Bremsen verwendet werden?

Robert Bussards Arbeit von 1960 über interstellare Staujets postulierte ein Raumfahrzeug, das Gas aus dem interstellaren Medium sammeln und es zu einem Plasma komprimieren könnte, das auf Fusionstemperaturen gebracht werden konnte. Carl Sagan schlug später vor, dass eine magnetische Schaufel der ideale Weg für diese Gassammlung wäre, aber spätere Arbeiten von Dana Andrews und Robert Zubrin zeigten, wie viel Widerstand eine solche magnetische Schaufel erzeugen würde. Das „Magsegel“ wirkt tatsächlich wie eine Bremse.

Warum also nicht diese Magsail-Eigenschaften nutzen, um Energie und Schwung zu verlieren, wenn sich ein Raumfahrzeug seinem Ziel nähert? Für Fahrzeuge, die sich mit relativistischen Geschwindigkeiten bewegen, könnte dies ein effizienter Weg sein, um anzukommen, der einen „Bogenschock“ erzeugt, dessen Strahlung vom optischen bis zum Röntgenband reicht. „Ein Raumschiff wird viel kleiner sein als ein Neutronenstern“, schreibt Jackson, „aber die Detektion der Strahlungssignatur des Bugschocks eines Raumschiffs könnte auf ein sehr eigenartiges Objekt hinweisen.“

Bild: Zwei Beispiele für einen Neutronenstern-Bogenschock, das rechte ein Konzept eines Künstlers. Bildnachweis: Wikimedia Commons.

Jacksons Papier ist in Arbeit, mit einer frühen Version gedruckt in Horizonte, dem AIAA-Bulletin für das Houston Chapter der Organisation. Eine Zeitschrifteneinreichung ist in Arbeit, während er den Entwurf verfeinert. Es ist eine faszinierende Diskussion, die uns daran erinnert, worüber wir spekulieren müssen, wenn wir über K2-Zivilisationen sprechen. Jackson stellt die wichtigsten Annahmen fest: Schiffe können „heiß“ laufen, und das bedeutet, dass die strukturellen Festigkeitsgrenzen des Materials bis zu 5000 K überwunden wurden. Extreme Beschleunigungen sind zulässig und Probleme mit der Staub-/Gasabschirmung gelöst. Wir können hier über die Grenzen streiten, aber es ist klar, dass eine K2-Zivilisation Fähigkeiten haben wird, die weit über unsere Wissenschaft hinausgehen, und es könnte die zufällige Anomalie in astronomischen Daten sein, die ihre Existenz anzeigt.

Kommentare zu diesem Eintrag sind geschlossen.

‘Geben Sie ihm einen Gammafaktor von 500, was der 0,999998-fachen Lichtgeschwindigkeit entspricht. Angenommen, das Schiff ist bis zu 5000 K heiß (nahe der Schmelztemperatur von Graphen). Würden wir in der Lage sein, ein solches Schiff zu entdecken? Abwärme kann als isotrope Strahlung modelliert werden, sagt Jackson, im Restsystem des Schiffes, während für einen Beobachter in einem anderen Inertialsystem diese Strahlung gestrahlt erscheint.’

Wenn die Strahlung in den Röntgenbereich des Spektrums dopplert, würden wir das Raumschiff erst etwa 2,5 Monate vor der Ankunft sehen, wenn es durch die Galaxie reiste, da es der Lichtgeschwindigkeit nahe war. 2,5 Monate sind nicht viel Zeit, um einen Strahl zu beobachten, der so schmal ist wie die Emissionszone, das vordere Ende, und wir würden uns sehr freuen, diesen Strahl angesichts der riesigen Fläche des Himmels zu sehen.

Genau wie Radio SETI setzt dieses Konzept sozusagen einige ziemlich weitreichende technologische Wunder voraus. Ich habe diese Frage im vorherigen Eintrag gestellt und möchte sie wiederholen, da es keine Antwort gab. Wie nachweisbar wären Raumschiffe mit realistischeren Geschwindigkeiten von beispielsweise 0,3 c? Wären sie leicht nachweisbar? Und wenn ja in welchem ​​Umkreis?

Wohlgemerkt 1,2 × 10 ^ 8 Terawatt, die in die Vorwärtsrichtung gestrahlt werden, sind eine Menge Intensität für 2,5 Lichtmonate, vorausgesetzt, wir haben das Glück, in diesem engen Strahl zu sein. Ich denke, es ist nachweisbar und wenn das Fahrzeug langsamer wird, ändert sich das Spektrum zurück in Richtung der optischen Seite.

Der Öffnungsraumwinkel der eingestrahlten Strahlung beträgt 1/gamma, was bei a von gamma = 500

.12 Steradiant , wäre die Beobachtungswahrscheinlichkeit dieser Winkel geteilt durch vier Pi Steradiant oder

.005, was die Beobachtung sehr erschwert.
Ich habe einmal berechnet*, dass, wenn Gamma Ray Bursts auf Raumschiffe zurückzuführen sind, jetzt eine Flotte von mehreren Tausend auf uns zukommt!
(Das ist übrigens nicht der Fall.)
*Korrespondenz: A. A. Jackson, IV, „Ultra-Relativistic Starships“, JBIS, 32, 240 (1979).

Wenn ich so etwas lese, erinnere ich mich an Clarkes Punkt, dass wir wie isolierte Inselbewohner sind und denken, wir seien allein, da wir keine Trommeln von der anderen Seite des Ozeans hören, während für uns unbekannte Funkwellen unentdeckt vorbeiziehen. Ich würde noch weiter gehen und vorschlagen, dass dieselben Inselbewohner darüber spekulieren, wie groß und laut diese Trommeln sein müssen, um sie in verschiedenen Entfernungen zu hören.

Obwohl das Universum die Verwendung riesiger Trommeln nicht ausschließt und es sich lohnt, auf sie zu hören, sollten wir bedenken, dass die Technologie das Medium möglicherweise nicht wie erwartet beeinflusst, wenn interstellare Reisen mit Sternenschiffen erfolgen.

Was ist der operative Vorteil, wenn man versucht, ein Raumschiff auf ein sehr hohes Gamma zu bringen? Die Zeitdilatation ist der einzige Vorteil, der mir einfällt, und das wäre für das nicht-biologische Leben weitgehend irrelevant. In Bezug auf die Besiedlung der Galaxie scheinen Schiffe mit sehr hohem c-Wert kaum Vorteile zu haben.

Sehr interessant, aber ich bin mir nicht sicher, ob ich der Annahme zustimme, dass ein sehr massives Fahrzeug mit einem signifikanten Bruchteil von C reist. Warum sollte eine K2-Zivilisation ein solches Fahrzeug bauen? Die verfügbare Oberfläche für die Bildgebung wäre atemberaubend, und sie müssten Meister der Nanotechnologie sein, um das K2-Niveau zu erreichen. Effektive Unsterblichkeit auf individueller Ebene ist auch möglich…

Ohne eine zu untersuchende K2-Zivilisation können wir den Bau solcher Artefakte natürlich nicht ausschließen…. Ich verstehe nur nicht, warum sie einen brauchen.

Die Doppler-Verstärkung erzeugt ungefähr 1,2 × 108 Terawatt, die in Vorwärtsrichtung abgestrahlt werden.

Habe vergessen, diese beiden Fragen zu stellen:

warum sollte folgendes passieren?
Abwärme kann als isotrope Strahlung modelliert werden, sagt Jackson, im Restsystem des Schiffes, während für einen Beobachter in einem anderen Inertialsystem diese Strahlung gestrahlt erscheint.

Was ich mit der Frage meine, ist, warum die Strahlung in einem Ruherahmen plötzlich wie ein Strahl in einem Nichtruherahmen aussieht? Und was ist die Ursache für die Vorwärtsproduktion von Energie während der Fahrt?

Das hängt stark von ihrer Motivation ab. Es ist denkbar, dass fortgeschrittene Zivilisationen sich einem nomadischen Ansatz zuwenden, zumal wir wissen, dass die Sternentwicklung früher oder später zumindest bis zu einem gewissen Grad eine Art Massenexodus erfordert.

Um ehrlich zu sein: Komplette planetare Massenevakuierungen scheinen von hier aus kein gangbarer Ansatz zu sein.

Vielleicht bin ich hier zu pessimistisch, da mich Arthur C. Clarke ’s “Rescue Party” erinnert, ein Gedanke, für den er meinen Respekt verdient hat und der weitaus ehrgeiziger ist als Lovecraft/Barlows dystopische Vision in "Till A". ' die Meere".

Aber es gibt eindeutig ein Ende dieser Welt und anderer Welten aufgrund der Abfolge ihres Hauptsterns in ferner Zukunft, wenn nicht früher, aber ich halte unsere Spezies auch nicht für denkbar, wie diese Definition im Hinblick auf die Beteiligten auch sein mag Zeitrahmen, wird kampflos untergehen, wenn es auf jeden Fall so lange überlebt. Es wird vorerst Überlebende geben. Das Durchleben einer solchen Katastrophe kann ihre Einstellung zu Kolonisierungsbemühungen ziemlich ändern. Wenn Sie Zugang zu der Art von Technologie hätten, die es Ihnen ermöglicht, mehr oder weniger autarke Lebensräume im Weltraum zu bauen, werden Sie beispielsweise natürliche Lebensräume als eher instabil und gefährlich erachten.

Ich würde sagen, dass die Ambitionen für Weltraumprogramme im Laufe eines bewohnbaren Zeitrahmens auf einem Planetensystem und auch mit der Entwicklung der Technologie, die eine ähnliche Entwicklung wie die jeweilige Spezies durchlaufen kann oder nicht, zunimmt, komplizierter oder weniger durch ihre Umgebung (die Verbrennung fossiler Brennstoffe kann beispielsweise für eine Wasserart kompliziert sein und zu einer völlig anderen Wahrnehmung der Dinge führen).

Der wichtigste treibende Faktor war in unserem Fall zunächst das militärische Interesse an der Verbesserung ballistischer Waffen. Dann, mit dem Aufkommen der Atomkraft, verlagerte sich der Fokus auf hochpräzise Langstrecken-Abschusssysteme, die Raketensysteme so weit verbesserten, dass eine bemannte Mondlandung möglich wurde.

Es führte auch zur praktischen Unmöglichkeit groß angelegter Konflikte aufgrund der Einführung von Selbstvernichtungspotential. Zum ersten Mal in der Geschichte konnten Menschen nicht wahllos Krieg gegeneinander führen. Es ist fast ironisch, wenn nicht so ernst.

Zweitens öffnet die Einführung nuklearer Antriebskonzepte tatsächlich das Sonnensystem, wenn wir das wollen.

Wir sind immer noch in dieser Art von Pause zwischen diesen beiden Konsequenzen gefangen, in der wir versuchen, uns an die neue Realität anzupassen und ehrlich gesagt auch Angst vor den Möglichkeiten haben, die wir eröffnet haben. Auch eine besonders gefährliche Phase, aber die schlimmste, die 1962 erfolgreich überwunden wurde, Rückfälle sind nicht völlig undenkbar, scheinen aber vorzukommen.

Was wir hier deutlich sehen können, ist, dass es nicht ausreicht, die richtigen Technologien zu entwickeln, sondern auch die Reife aufzubringen, die Fortschritte zum Wohle der Art zu nutzen und sie nicht zu zerstören oder für den persönlichen Gebrauch wegzusperren , was die gesamte Entwicklung der Art nach unten zieht. Es gibt auch einen Hinweis, wo unsere Defizite liegen, da wir grundsätzlich durch unsere Technologie in den Frieden gezwungen sind.

Bei diesem Technologiestand treten, wie wir heute sehr wohl wissen, auch eine Vielzahl von Sekundäreffekten auf, wie Überbevölkerung oder ökologische Disruption, die durch interplanetare Bemühungen im Sonnensystem so schnell nicht gelöst werden können. Und wieder werden wir an unserer Reife gemessen, diese Probleme anzugehen.

Dies kann uns auch etwas Wichtiges über das Niveau der notwendigen sozialen Raffinesse in einer interstellaren Zivilisation sagen.

BREAKING NEWS: In einem vergeblichen Versuch, den Transit von Alpha Centauri Bb zu entdecken, hat HST ein sehr interessantes Signal gefunden, das möglicherweise ein (NUR) Transit eines erdgroßen Planeten mit einer viel längeren Umlaufzeit (aber viel kürzer als Merkur& #8217s)! Da dies bestenfalls ein sehr vorläufiges Signal ist, kann ein HUMONGOUS Lichtsegel nicht ausgeschlossen werden. Dieser einzelne “transit” erinnert mich an das frustrierende UCF 1.02-Signal. Könnte dieser Transit mit bestehenden Teleskopen zusätzlich zu Hubble PRIOR zu TESS (oder PLATO, wenn TESS nicht empfindlich genug ist) verfolgt werden?

Das Beamen (manchmal auch als ‘Scheinwerfereffekt’ bezeichnet) ist auf die spezielle Relativität zurückzuführen, wie zwei relative Frames die Physik sehen, wenn sich ein Frame auf einen anderen bezieht.
Sehen:
https://en.wikipedia.org/wiki/Relativistic_Doppler_effect

Doppler-Boosting:
Siehe im Link oben den Abschnitt “Doppler-Effekt auf die Intensität”.

Denken Sie nur daran, wann diese Aliens zum Stillstand kommen wollen! Plötzlich werden wir den Auspuff, der millionenfach heißer brennen würde, auf uns gerichtet haben, der dann, zumindest anfangs, um das 10000-fache dopplerverstärkt wird. Das würde die Strahlung gut in den Gammastrahlen-Teil des Spektrums schieben.

Eugen Sänger bemerkte 1961, dass man für sein Materie-–-Antimaterie-100-Tonnen-Photonen-Sternenschiff es im Sonnensystem nicht einschalten konnte!*
Beam würde alle braten!

*Handbook of Astronautical Engineering, New York, McGraw-Hill, 1961.

Warum diese Ideen und Versuche interessant sind, denke ich, dass die Annahmen hier sehr unrealistisch sind. Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit werfen enorme Probleme in Bezug auf Energiebedarf und Materialien auf, die erforderlich sind, um möglichen Kollisionen standzuhalten. Obwohl ich solche Versuche definitiv liebe, denke ich, dass realistischere Erwartungen berücksichtigt werden sollten. Erforderliche Geschwindigkeiten werden IMHO sehr unwahrscheinlich erreicht. Nichts Schlimmes daran, nach ihnen zu suchen (man kann nie wissen), aber ich würde mich davor hüten, die Öffentlichkeit und Enthusiasten dazu zu bringen, zu erwarten, dass solche Raumschiffe entdeckt werden, und dann enttäuscht, da keine gefunden werden, während die Suche nach wahrscheinlicheren Sonden und Raumschiffen nicht unternommen wurde (einfach, weil es wäre viel schwieriger). Ein ähnliches Problem hatte Radio SETI mit seinen unrealistischen Erwartungen, die lange Zeit als selbstverständlich angesehen wurden, mit schließlich enttäuschenden Ergebnissen und Ernüchterung.

1961 bemerkte Eugen Sänger, dass man es für sein Materie-Antimaterie-100-Tonnen-Photonen-Sternenschiff im Sonnensystem nicht anschalten könne!*
Beam würde alle braten!

*Handbook of Astronautical Engineering, New York, McGraw-Hill, 1961

ein einfacher Gedanke hier – wenn man es im Sonnensystem nicht einschalten konnte, dann ‘genau’ was machte es mit den Insassen des Raumschiffes, das auf dem Balken fuhr!?

[email protected]: Vielen Dank, dass Sie ALLE meine Fragen (siehe Kommentar oben) auf Ihrer Website beantwortet haben. Obwohl dies EINDEUTIG ein TCE ist, habe ich immer noch nagende Zweifel, ob Folgebeobachtungen etwas Positives hervorbringen werden (UCF 1.01 und 1.02 waren ebenfalls EINDEUTIG TCE, wurden aber nicht bestätigt).

Sänger stand auf Dyson-Think, bevor es Dyson-Think gab! Er nahm an, dass unser zukünftiges Ich in der Lage sein würde, die Technologie zum Schutz der Crew zu finden. Denken Sie nur daran, wie man einen Gammastrahlenstrahl kollimiert, er hat es mit Plasmen gemacht, keine Ahnung, wie man das machen würde!
Apropos Dyson, hier ist ein erweitertes Zitat von ihm für alle, die Big Thinks-Technologie verfolgen möchten:

„Meine Argumentation beginnt mit der folgenden Idee. Wenn es wahr ist, wie viele Chemiker und Biologen glauben, dass es Millionen von Orten im Universum gibt, an denen sich Technologie entwickeln könnte, dann sind wir nicht daran interessiert, zu erraten, wie eine durchschnittliche technologische Gesellschaft aussehen könnte. Wir müssen uns überlegen, wie die auffälligste aus einer Million Technologien aussehen könnte. Die Technologien, die wir entdecken können, sind per Definition weitestgehend gewachsen. Die erste Regel meines Spiels lautet also: Denken Sie an die größtmöglichen künstlichen Aktivitäten, die nur durch die Gesetze der Physik und Technik vorgegeben sind, und suchen Sie danach. Ich brauche nicht über Motivationsfragen zu diskutieren, wer diese Dinge tun möchte oder warum. Warum explodiert die menschliche Spezies Wasserstoffbomben oder schickt Raketen zum Mond? Warum genau, ist schwer zu sagen. Meine Regel ist, dass es nichts so Großes oder so Verrücktes gibt, zu dem sich eine von einer Million technologischer Gesellschaften nicht getrieben fühlen könnte, vorausgesetzt, es ist physisch möglich.“
— Freeman Dyson

Freeman Dyson, Die Suche nach außerirdischer Technologie,
Perspektiven in der modernen Physik: Essays zu Ehren von Hans A.Bethe anlässlich seines 60. Geburtstages, Juli 1966

Al Jackson: Danke für dieses Dyson-Zitat. Er legt genau dar, warum es sinnlos ist zu argumentieren, dass etwas nicht passieren würde, weil “The ETI” sich dazu entschließen könnte, es nicht zu tun. Denn es gibt kein ETI. Es gibt entweder keine oder zahllose viele, und wir müssen davon ausgehen, dass alles, was physikalisch möglich ist, irgendwann von einem von ihnen gemacht wird.

Der Versuch herauszufinden, was ETI in Bezug auf die interstellare Kommunikationstechnologie tun kann oder nicht, ist einer der Hauptgründe dafür, dass Optical SETI oder OSETI bis etwa 1998 in der Mainstream-SETI-Gemeinschaft nicht zur Geltung kam.

Trotz der Tatsache, dass kein Geringerer als Charles Townes bereits 1961, nur ein Jahr nach dem Projekt Ozma, die Kommunikation zwischen den Welten mit Lasern gefördert hatte, dominierte die Radio-SETI-Gemeinschaft die Situation jahrzehntelang mit einem wichtigen Grund: Da die Menschheit nicht ganz auf dem Laufenden war Das Abfeuern von Laserbotschaften über die Sterne früher, technologische Außerirdische würden es auch nicht tun!

Aus diesem Grund haben wir erst vor kurzem begonnen, an Radio SETI vorbei in andere Bereiche des elektromagnetischen Spektrums vorzudringen, ein Paradigmenwechsel, der, wenn er früher stattgefunden hätte, inzwischen zu einer Entdeckung geführt hätte. Und ja, wir sollten immer noch im Radiobereich nachsehen, wie es immer noch Sinn macht, aber es macht keinen Sinn, uns auf Wesen zu beschränken, über die wir so gut wie nichts wissen. Oh ja, und SETI im Allgemeinen könnte viel mehr Geld und Unterstützung vertragen.

Hier sind zwei Quellen zur Geschichte von Optical SETI, die als wertvolle Lektionen für die Durchführung solcher Recherchen von nun an dienen sollten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass alles Vernünftige ausprobiert werden sollte, und zwar mehr als nur ab und zu.


SETIs beste Chance: Finde das Leuchtfeuer

Wenn wir mit SETI Glück haben, wird es wahrscheinlich eher durch den Empfang eines interstellaren Beacons als durch die zufällige Erkennung einer elektronischen Emission aus dem Weltraum erfolgen. Sicher, zufällige Fänge sind möglich, und nach allem, was wir wissen, seltsame Empfänge wie das WOW! Signal von 1977 könnte ein typisches Beispiel sein. Aber wir können solche Signale nicht bestätigen, weil es sich um einmalige Angelegenheiten handelt, während ein Beacon, das für den Empfang über interstellare Entfernungen ausgelegt ist, uns möglicherweise andere Optionen bietet.

Das interstellare Leuchtfeuer verstehen

Was können wir also über Beacons sagen? In einem Gastbeitrag für die SETI League nimmt der ehemalige SETI-Signaldetektionsanalyst der NASA, Bob Krekorian, das Problem unter die Lupe. Krekorian geht davon aus, dass eine weltraumfahrende Spezies ihren Sender innerhalb der bewohnbaren Zone platzieren wird, die so nahe wie möglich am Mutterstern existieren soll, um die dort verfügbaren riesigen Energiemengen zu nutzen. Wenn wir ein solches Leuchtfeuer bauen würden, könnten wir es aus Energiegründen und einer effizienten Wartung zwischen den Umlaufbahnen von Erde und Venus platzieren.

Bild: Blick zum galaktischen Zentrum im Infraroten. Das Auffinden eines außerirdischen Leuchtfeuers kann bedeuten, die Annahmen, die die Suche antreiben, erneut zu überprüfen. Quelle: Suzan Stolovy (SSC/Caltech) et al., JPL-Caltech, NASA.

Stellen Sie sich auf jeden Fall ein Leuchtfeuer vor, das sich synchron dreht, während es seinen Stern umkreist. Anstatt einen Strahl in alle Richtungen auszusenden, funktioniert es so, dass in Krekorians Worten “ein Deklinationsstreifen in seinem orbitalen Oppositions- und Konjunktionsmodus beleuchtet wird.” Die Vorteile dieser gezielteren Methode scheinen beträchtlich zu sein. wie der Autor weiter erklärt:

Für potenzielle Kontaktpersonen ist das Ergebnis ein Gewinn von zwei Größenordnungen bei der empfangenen Leistung über eine Rundstrahlantenne und die Eliminierung der Doppler-Drift-Beschleunigungen sowohl aus der Planetenrotation als auch aus der Orbitalbewegung.Unter der Annahme einer kontinuierlichen Welle oder eines Pulssignals, den erwarteten Signaltypen, ist die Detektion ein viel einfacherer Vorschlag, da die Signaltrajektorie während des Beobachtungszeitraums nicht Detektionskanäle in der Zeit-Frequenz-Ebene schneidet.

All dies hat weitere Auswirkungen auf unser Vorgehen:

Wenn davon ausgegangen wird, dass das Signal in einem Kanal stationär bleibt, können kohärente Nachweisverfahren (Matchfilterung) verwendet werden, um die Nachweisempfindlichkeit deutlich zu verbessern. Schließlich ist eine der größten Herausforderungen für potenzielle SETI-Empfänger wie wir oder jeder andere der enorme Aufwand für die Echtzeit-Signalverarbeitung (Computeroperationen pro Sekunde), der erforderlich ist, wenn alle möglichen Signaldriftpfade berücksichtigt werden, die sich aus der Planetenrotation ergeben.

Ein galaktischer Test für die Mitgliedschaft?

Die Probleme beim Auffinden eines solchen Signals sind natürlich enorm, und es ist interessant, wie Krekorian fortfährt, über Möglichkeiten zu spekulieren, die Informationsrate in einem Kommunikationskanal zu erhöhen. Das Shannon-Hartley-Theorem zeigt uns den Zusammenhang zwischen Kanalkapazität (Bits pro Sekunde), Bandbreite und Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Das Zusammenspiel dieser Faktoren ist faszinierend, weil es einen potentiellen Test (was Krekorian als „Eintrittsgebühr“ bezeichnet) für den Beitritt zu einer Organisation kommunizierender Zivilisationen aufstellt.

Sie würden zum Beispiel denken, dass eine Erhöhung der Bandbreite immer eine vorzuziehende Option ist, da Sie dadurch mehr Bits pro Sekunde in Ihr Signal pumpen können. Aber diese zusätzliche Kanalkapazität fügt dem System auch mehr Rauschen hinzu, was bedeutet, dass Ihr Signal-Rausch-Verhältnis problematisch wird. Nachdem wir ein Signal gefunden haben, können wir dies an unserem Ende wie folgt bewältigen:

Das SNR ist direkt proportional zum Sammelbereich des Teleskops. Sobald wir das Signal gefunden haben, können größere Sammelbereiche gebaut werden, um das SNR wiederherzustellen und die hohen Datenraten zu nutzen. Dies legt der empfangenden Partei einen Teil der Last der Maximierung der Kanalkapazität auf, vielleicht die Eintrittsgebühr, die erforderlich ist, um der galaktischen Telekommunikationsföderation beizutreten.

So finden Sie eine interstellare Roadmap

Faszinierendes Zeug, und es ist wichtig, Krekorians Punkt hier zu beachten, nämlich dass SETI, wie es früher bei der NASA praktiziert wurde, auf zwei Arten vor sich ging. Eine gezielte Suche betrachtete einen einzelnen Stern 1000 Sekunden lang, und eine Himmelsvermessung sah kurz die Himmelssphäre an. Beide Strategien würden scheitern, wenn wir davon ausgehen, dass ein stellares Orbital-Leuchtfeuer der Art von Krekorian ausstrahlt. Nehmen wir an, jede Zivilisation, die schlau genug ist, um ein solches Leuchtfeuer zu bauen, und mächtig genug, um es in Betrieb zu halten, würde die Fallstricke kennen, denen aufstrebende Zivilisationen wie unsere begegnen würden. Was würden sie in diesem Fall tun, um es offensichtlich zu machen?

Gibt es dann eine interstellare Roadmap, die, in Krekorians Worten, „für jede aufstrebende Zivilisation wie uns auf der Grundlage der Grundlagen der Physik, Astrophysik und Mathematik, insbesondere der Zahlentheorie, offensichtlich ist, um eine mit der Übertragung zu verbinden“? Wie Krekorian in einem früheren Leitartikel der SETI League sinniert, wird das Akquisitionssignal vielleicht die Form eines Zeigers haben, der uns zum primären Kommunikationskanal führt. Auf jeden Fall würden wir erwarten, dass Außerirdische, die sich dafür entscheiden, sich bekannt zu machen, das Problem der Erkennung ihres Signals so einfach wie möglich machen würden. In Ermangelung staatlicher Fördermittel verlassen wir uns jetzt auf den Privatsektor, um mögliche Strategien aufzudecken.

Kepler wird uns eine bessere Vorstellung davon geben, wie wahrscheinlich es ist, ein solches Leuchtfeuer zu finden. Wenn sich herausstellt, dass terrestrische Welten in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne relativ häufig sind, werden wir uns dazu verleiten zu fragen, warum wir noch kein Signal erhalten haben, und darüber nachzudenken, ob die Methoden von SETI nicht, wie Krekorian impliziert, ernsthaft hinter der Zeit stehen . Wenn sich herausstellt, dass terrestrische Welten knapp sind, wird das Problem durch die potenzielle Entfernung zwischen uns und möglichen Absendern vergrößert. SETI wird in beiden Fällen weitermachen, aber auch die unermüdlichen Bemühungen, herauszufinden, welche Methoden am zuverlässigsten zu einem Signal führen würden, vorausgesetzt, es gibt eine zu haben.

Verwandte: Die Wächter Bewertungen Paul Davies’ Die unheimliche Stille.

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Vielleicht sind solche Leuchtfeuer so konzipiert, dass aufstrebende Zivilisationen sie nicht entdecken können. Nur Zivilisationen, die in der Lage sind, die Ressourcen ihres Sonnensystems zu nutzen, hätten das nötige Wissen, um ein solches Netzwerk zu erschließen.

Stellen Sie sich eine Galaxie mit einer großen Anzahl aufstrebender technologischer Zivilisationen vor. Stellen Sie sich nun vor, die überwiegende Mehrheit dieser Zivilisationen würde sich selbst zerstören. Sie sind von Natur aus gewalttätig. Was können die gewaltfreien Zivilisationen tun?

1. Versuchen Sie, den gewalttätigen Zivilisationen zu helfen? Aber wie? Wenn solche Gewalt für die entstehende Zivilisation grundlegend ist, können sie entweder die moralischen Erwägungen der Rasse ändern. Oder helfen Sie ihnen, die Gewalt zu überwinden, die für alles Leben in der Galaxis gefährlich sein könnte, wenn sich die aufstrebende Zivilisation nicht ändert und die Technologie, die sie schließlich erhält, destruktiv einsetzt.

2. Verstecke deine Kommunikation nicht und erlaube allen aufstrebenden Zivilisationen, am Netzwerk teilzunehmen. Wenn sie jedoch den Menschen sehr ähnlich sind, würde das einen immensen emotionalen Tribut fordern. Eines Tages taucht nebenan diese pulsierende, aufstrebende Techno-Zivilisation auf, und übermorgen …. Stille. Ganz zu schweigen davon, dass die Gefahr besteht, dass eine gewalttätige Zivilisation immer noch Technologie in die Hände bekommt, die über die Entfernungen geteilt wird, und sie destruktiv verwendet.

3. Verstecken Sie Ihre Kommunikation, damit nur diejenigen am Netzwerk teilnehmen können, die sich als stabil erwiesen haben. Diejenigen, die sich bereits in ihr Sonnensystem ausgedehnt haben und denen sowieso nicht viel verborgen bleiben kann.

Es sei denn, die galaktische Zivilisation hat ein Monopol auf Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit (ich denke, ein Wurmlochnetzwerk wäre am realistischsten), wäre es wahrscheinlich sicherer, keine Art von Leuchtfeuer zu bauen.

“Angenommen, ein Dauerstrich- oder ein Pulssignal, die erwarteten Signaltypen, ist die Erkennung viel einfacher, da die Signaltrajektorie während des Beobachtungszeitraums die Erkennungskanäle in der Zeit-Frequenz-Ebene nicht durchschneidet.”

Dies löst das “-Problem” der Frequenzdrift nicht, da es nur eine Seite des Kommunikationspfads adressiert. Die Erde rotiert und rotiert sowohl, was eine ziemlich große und sich ständig ändernde Dopplerverschiebung hinzufügt. Da das Beacon uns vermutlich nicht direkt anvisiert, liegt es an uns, die Kompensation vorzunehmen, indem wir die bisher unentdeckte Quelle und das Sendemuster des Beacons annehmen und dann unsere eigene Relativbewegung kompensieren.

“Schließlich ist eine der größten Herausforderungen für potenzielle SETI-Empfänger wie wir oder jeder andere der enorme Aufwand für die Echtzeit-Signalverarbeitung (Computeroperationen pro Sekunde), der erforderlich ist, wenn alle möglichen Signaldriftpfade berücksichtigt werden, die sich aus der Planetenrotation ergeben.“ 8221

Ich bin nicht einverstanden. Das “problem” der Berechnung verschwindet, es sei denn, wir stoßen im Verlauf des Mooreschen Gesetzes (nicht wirklich ein Gesetz, nur eine Technologietrendlinie) plötzlich auf eine Mauer, was passieren könnte, aber nicht so schnell.

Ich frage mich auch, ob das Rauschen eines Antriebssystems für außerirdische Raumschiffe mit hoher Leistung ein regelmäßiges oder unnatürlich unregelmäßiges Signal erzeugen könnte.

Angesichts der starken Kopplung zwischen Änderungen des elektrischen Stromflusses und der Erzeugung elektromagnetischer Signale liegen unsere vielleicht besten Chancen, solche zu beobachten, im Bereich des Elektromagnetismus.

Ein weiteres interessantes Konzept ist die Möglichkeit von Gammastrahlenausbrüchen, die durch die zufällige Kollision eines relativistischen ETI-Raumfahrzeugs mit Objekten wie Kometen, Weltraumbrocken und -felsen usw. erzeugt werden.

Der WOW-Vorfall ist sehr faszinierend und ich hoffe, wir finden noch mehr solcher Signale.

Hier ist ein YouTube-Video zu kostenoptimierten interstellaren Beacons, das einige der oben genannten Probleme anspricht. Es ist Teil der Vorlesungsreihe des SETI-Instituts, wurde aber noch nicht von dieser Seite verlinkt:

Ausgezeichnet, NS! Langjährige Leser wissen, dass ich ein großer Bewunderer der Arbeit der Benford-Brüder an interstellaren Beacons bin, und ich wusste nichts von diesem Video. Vielen Dank. Eine kurze Suche nach ‘benford’ auf dieser Site wird auch frühere Artikel hier finden, die sich damit befassen, wie die Autoren ein solches Beacon analysieren.

Einer der Vorschläge von James Benford im obigen Video ist, dass kontinuierliche Beacons sehr ineffizient und daher unwahrscheinlich sind. Ein Leuchtfeuer, das uns regelmäßig beleuchtet, ist das, wonach wir suchen sollten. Die erste Erkennung erfolgt wahrscheinlich vorübergehend und kann von SETI-Suchvorgängen ignoriert werden, die sich nicht wiederholende Signale verwerfen. Er ist der Meinung, dass Daten über Transienten erneut auf Anzeichen künstlichen Ursprungs untersucht werden sollten.

Vielleicht habe ich etwas übersehen, aber ich gehe davon aus, dass das fragliche Leuchtfeuer trotz der Energie des Sterns fast eine Schmalfeldübertragung wäre? Wenn dies der Fall ist, müssen Sie sich im richtigen Teil des Himmels befinden, um diese Übertragung zu empfangen und daraus zu schließen, dass es sich um ein künstliches Signal handelt.

Ein weiterer Punkt – Muss sich das Leuchtfeuer in der Nähe des Sterns befinden? Könnte es etwa 500 AU außerhalb sein, wo sich ein natürlicher Gravitationsfokus von der Sonne befindet? Ich gehe davon aus, dass dies auch für andere Stars funktionieren würde.

Abschließender Punkt, ja, dieses WOW-Signal ist interessant wegen der Wellenlänge, auf der es übertragen wurde, und der Tatsache, dass es noch nicht vollständig gelöst ist!

Wenn man sich Außerirdische vorstellt, denke ich, dass es wichtig ist, sich nicht zu sehr von anthropomorphen Vorurteilen in die Quere kommen zu lassen. Ich denke, ETI wird gewisse Dinge mit uns gemeinsam haben, aber sie werden sich grundlegend unterscheiden. Ich sehe sie weder als die edlen Wilden des Navis, noch sehe ich sie als unerbittliche Eindringlinge, wie sie in verschiedenen Science-Fiction-Filmen dargestellt werden. Sie mögen sich für uns genauso unterscheiden wie wir von Ameisen. Ameisen leben in unserer Welt, sie fressen und vermehren sich usw., aber sie sind so unterschiedlich, dass wir ihre Gesellschaft nur aus der Ferne studieren können "wir können keine Beziehung zu ihnen aufbauen oder FÜHLEN (es sei denn, eine Feuerameise beißt dich in den Hintern, aber das ist etwas anderes) Geschichte).

Es ist schwierig, vorherzusagen oder zu extrapolieren, wie außerirdische Motivationen oder Zivilisationen aussehen könnten. Aber wir können sicher sein, dass sie einen Energiebedarf haben und sich in irgendeiner Weise vermehren. Advanced ETI wird sich mit der gleichen Physik/Mathematik/Chemie befassen wie wir. Es ist auch wahrscheinlich, dass sie sozial und aggressiv sind, da die Entwicklung der Intelligenz soziale Raubtiere begünstigt (Menschen sind sozial und aggressiv). Aber andererseits könnte ETI ein Schwarmbewusstsein sein, also wer weiß?
Das Wow! Signal ist faszinierend. ETI versucht möglicherweise nicht, alle anderen zu kontaktieren, und wir können versehentlich ein Leuchtfeuer für einen anderen Zweck oder die Energieabgabe eines künstlichen Ereignisses wie des Faltraums abfangen. Aber wenn ETI versucht, sich bekannt zu machen, ist es wahrscheinlich, dass sie sich auf Mathematik/Physik/Chemie als Konstanten verlassen, die jede andere Intelligenz kennen würde.
Übrigens ist es wichtig zu wissen, dass die Erde erst seit etwas weniger als 100 Jahren sendet. Jeder außerhalb von 100 Lichtjahren hat uns noch nicht gehört. Das gleiche gilt für ETI, die für uns möglicherweise nicht sichtbar oder hörbar sind, wenn sie weit genug entfernt sind.. oder wenn wir sie sehen, könnten sie jetzt wie ein sehr weit entfernter Stern verschwunden sein. Dies ist jedoch alles Vermutung.

Habt ihr übrigens schon Rendevouz with Rama von Arthur C Clarke gelesen? Es ist ein großartiges Buch und es ist sehr gut, ein außerirdisches Handwerk / eine außerirdische Spezies zu beschreiben, während es bei der harten Wissenschaft bleibt.

Selbst ein schmales, rotierendes Leuchtfeuer würde die meiste Zeit Energie verschwenden, die zwischen den Sternen scheint. Der effizienteste Weg, um Funksignale zu senden, sind kontinuierliche Strahlenbündel, die auf einzelne Sterne gerichtet sind, die als am vielversprechendsten ausgewählt wurden, um jeden zu enthalten, mit dem Sie kommunizieren möchten, und jeder mit gerade genug Energie, um am Ziel nachweisbar zu sein, nicht mehr und nicht weniger .

Wenn die Orbital-Doppler-Verschiebung wirklich ein Problem ist, kompensieren Sie, indem Sie die Frequenz entsprechend variieren. So wie jeder SETI-Detektor auf der Erde offensichtlich wissen würde, wie er die Umlaufbahn und Rotation der Erde kompensieren kann.

Solche Bleistiftstrahlen könnten wahrscheinlich effizient und skalierbar durch eine riesige umlaufende Wolke einzelner solarbetriebener Sender erzeugt werden, die als 3D-Phased-Array konfiguriert sind. Die einzige Grenze für die Leistung eines solchen Arrays wäre, wie viele Sie während seiner durchschnittlichen Lebensdauer in Massenproduktion herstellen können.

Ich schaue mir die Benford-Papiere an. Danke für die Referenzen.

Ich denke, Kosten/Effizienz wären Überlegungen für jede Kultur, deren Ressourcen nicht unbegrenzt sind. Daher kann der Versuch, die interstellare Kommunikation aus dieser Perspektive zu analysieren, einem kulturübergreifenden Standpunkt so nahe wie möglich kommen. Ich stimme zu, dass wir die ultimativen Motivationen von ETI wahrscheinlich nicht erraten können.

Mir kommt der Gedanke, dass ETI nicht anders sein muss als wir, um sie davon abzuhalten, uns zu sagen, wie wir in das galaktische Netzwerk eintreten können… Ist es uns eingefallen, Informationen zu senden, die einer aufkeimenden Zivilisation sagen, wie sie mit uns kommunizieren soll? Haben wir Informationen verschickt, die einer anderen Zivilisation sagen, wie sie uns finden kann? Sagen Sie ein Bild der Galaxie aus unserer Perspektive? Ich weiß es nicht, aber ich glaube, wir haben nur zwei Mal absichtlich Nachrichten gesendet… Eines davon waren hauptsächlich unsinnige Erinnerungsstücke. Dies ist ein Problem… Wenn wir uns entschieden haben, Nachrichten zu senden (was wir anscheinend nicht getan haben), dann müssen wir jetzt mit der Technik beginnen, die praktisch ist… Und wenn die Technik besser wird, wird auch das Signal, das wir produzieren…, denke ich Wir müssen wahrscheinlich ein Signal senden, damit unsere ETI-Freunde wissen, dass wir sprechen wollen.

So viele Leute versuchen immer noch, ETI im Funkspektrum zu finden. Ich denke, wenn ETI fortgeschrittener sein soll als wir, dann ist ETI vielleicht über die Verwendung von Funk hinaus fortgeschritten und kommuniziert über eine andere Methode. Das könnte auch die “Eintrittsgebühr” sein, um fortgeschrittenere Kommunikationstechniken herauszufinden.
Stellen Sie sich das so vor: Die Menschen zu Zeiten von George Washington hätten keine Möglichkeit, auf funkbasierte Kommunikation zuzugreifen, genauso wie wir derzeit keine Möglichkeit haben, auf ETI-Kommunikation zuzugreifen.

Vielleicht sind wir wie amerikanische Ureinwohner in den 1400er Jahren, die am Strand stehen, über den Atlantik blicken und sich fragen, ob da draußen jemand ist, trotz des anhaltenden Fehlens von Rauchzeichen.

Natürlich müssen diese Bleistiftstrahlen nicht ständig eingeschaltet sein. Aus den von Krekorian angeführten Gründen, die in dem Artikel angeführt werden, sind periodische Blips effizienter als ein kontinuierliches Signal.

Trotzdem erscheint mir ein rotierendes Leuchtfeuer primitiv und ineffizient.

Es scheint mir, wenn Sie nach der effizientesten Art der Übertragung suchen, hätten Sie dieses leistungsstarke 3-D-Phased-Array, das so programmiert ist, dass es eine regelmäßige Reihe von Blips sendet, die optimal in Richtung jedes einer Zielliste von Millionen oder . fokussiert sind Milliarden der nächsten Sterne.

Blips zu einem bestimmten Stern könnten einfach periodisch sein. Es wäre jedoch wahrscheinlich besser, eine komplexere vorhersagbare Sequenz zu wählen, um die Möglichkeit eines natürlichen Phänomens auszuschließen. Vielleicht periodisch, um die anfängliche Erkennung zu erleichtern, aber mit zusätzlichen Signalen, die zu genauen Zeiten dazwischen eingefügt werden. Diese genauen Zeiten könnten numerischen Werten entsprechen, deren Generierung Kenntnisse in Mathematik oder Physik erfordern würde. Goldener Schnitt, Primzahlen, pi, Feinstrukturkonstante usw. usw. Sobald die künstliche Natur des Signals auf diese Weise bewiesen ist, wäre die Motivation für den Hörer ausreichend, einen größeren Empfänger zu bauen, das SNR zu reduzieren und höher zu entziffern Band-mit-Informationen, die auf die Blips selbst moduliert sind.

Wenn Sie möchten, dass ein Leuchtfeuer eine hohe Wahrscheinlichkeit hat, gesehen zu werden, ist es wahrscheinlich eine gute Idee, es einer Klasse von astrophysikalisch interessanten Objekten ähnlich erscheinen zu lassen (aber so deutlich, dass es als Leuchtfeuer erkannt werden kann). Dies bedeutet, dass Zivilisationen, die astronomische Vermessungen durchführen, es eher entdecken. Wenn Sie dann eine Art Nachricht mit hoher Bandbreite haben möchten, müssen Sie ein Objekt nachahmen, dessen Erkennung eine schnelle Messung erfordert.

Ich vermute, dass das ideale Leuchtfeuer einem Millisekundenpulsar ähnelt.

Eniac gibt im Wesentlichen meine Idee wieder. Um die Sonne kreisen solarbetriebene Beacons, die auf die Sternensysteme in der Galaxie und nicht auf den Raum dazwischen zielen. Mit sich selbst reproduzierenden Fabriken auf Asteroiden könnte die Anzahl der Beacons, die Sie produzieren könnten, und damit die Frequenz, mit der Sie Signale senden könnten, in die Milliarden gehen. Wenn Sie 200 Milliarden Beacons produzieren könnten, könnten Sie jeden Stern in der Milchstraße signalisieren, egal wie schnell die Beacons aufgeladen werden, bevor sie signalisieren.

Ein alternativer Ansatz wäre, sehr kleine Nanofahrzeuge mit einem Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit auf einen bemerkenswerten Stern zu lenken, der in der gesamten Galaxie zu sehen ist. Verlangsamen Sie das Fahrzeug, lassen Sie es auf einem großen Asteroiden landen und produzieren Sie kleine Sonnenschirme in Milliardenhöhe. Lassen Sie diese Schattierungen sich selbst in die Umlaufbahn um ihre Sterne heften und lassen Sie sie dann den Stern auf offensichtlich künstliche Weise synchron blinzeln.

Mein Punkt ist dieser. Mit fortschrittlicher Intelligenz ist es durchaus möglich, sich jeder Zivilisation in unserer Galaxis bekannt zu machen, die sich auf einem technischen Niveau wie unserer befindet. Meiner Meinung nach eliminiert dies die Erklärungen, dass sie da draußen sind, uns aber aus irgendeinem Grund nicht signalisieren können. Entweder sind sie nicht da draußen, oder sie sind es, aber sie entscheiden sich, uns nicht zu kontaktieren.

//Es sei denn, die galaktische Zivilisation hat ein Monopol auf Reisen mit Überlichtgeschwindigkeit (ich denke, ein Wurmlochnetzwerk wäre am realistischsten), wäre es wahrscheinlich sicherer, keine Art von Leuchtfeuer zu bauen.//
Warum? Angst vor außerirdischen Eindringlingen? Denken Sie daran, es gibt keine Tarnung im Weltraum, – wir erkennen, dass ihr Raumschiff aus einigen Lichtjahren entfernt kommt. Genügend Zeit, um unsere Verteidigung aufzubauen – relatvistische Raketen – es sei denn, sie beschleunigen sich im System – sind kein großes Problem beim Zielen von Bedrohungen.

Es sei denn, sie haben FtL. An diesem Punkt sind sie bereits hier, denn sie wären fortgeschritten genug, um Sonden zu jedem vielversprechenden Stern auszusenden, ohne nach Funksignalen zu horchen.

Über “Verbergen Sie Ihre Kommunikation”

Wenn es bereits mehrere kommunizierende Zivilisationen gibt (mit beispielsweise Millionen oder Milliarden von Menschen), dann wäre es schwierig für sie, die Informationen über die Kommunikation zu verbergen.

In einem früheren Abschnitt meines Lebens war ich ein professioneller Informationssicherheitsbeauftragter und eine Sache, die diese Personen lernen, ist: Man kann eine Information nicht geheim halten, wenn zu viele Leute sie kennen oder zumindest von der Existenz der Information wissen . Es ist ein offenes Geheimnis (Wortspiel beabsichtigt) in der Informationssicherheitsbranche, dass das größte Risiko von den Insidern ausgeht – aber nicht weil sie eval sind, sondern weil sie ein bisschen dumm sind oder weil sie mit guten Absichten gesegnet sind ( zB “wir sind alle interstellare Brüder und Schwestern”).

Wir sollten nicht davon ausgehen, dass Mitglieder fortgeschrittener außerirdischer Zivilisationen keine “erweiterten” Fehler machen können.

“… dann wäre es schwierig für sie, die Informationen über die Kommunikation zu verbergen … In einer früheren Zeit meines Lebens war ich eine professionelle Person für Informationssicherheit, und eine Sache, die diese Personen lernen, ist: Sie können' Halten Sie eine Information nicht geheim, wenn zu viele Leute sie kennen oder zumindest von der Existenz der Information wissen. “

Während ich mich nicht mit professioneller Informationssicherheit beschäftigte, war ich in der elektronischen Kriegsführung beim Militär involviert. Der einfachste Weg, sich zu verstecken und trotzdem seinen Geschäften nachzugehen, besteht darin, Funkstille zu wahren und über andere nicht-elektromagnetische Mittel zu kommunizieren (sei es Telegramme zu Fuß/Fahrzeug oder die ‘-Missionsabsicht’ des Kommandanten).

Die Anwendung von Konzepten aus der Informationssicherheit auf SETI halte ich für kurzsichtig. Sicher, es gäbe nützliche Konzepte, aber meiner Meinung nach ist die Welt der Signalintelligenz und der elektronischen Kriegsführung ein viel besseres Analogon, da wir nicht wissen, ob andere Zivilisationen da draußen (falls es welche gibt) feindselig und intergalaktisch involviert sind Krieg oder die Aufrechterhaltung der Funkstille aufgrund der oben genannten Feindseligkeiten / Kriege (und da die Evolution wahrscheinlich universell ist, wird der Wettbewerb zwischen den Arten wahrscheinlich mindestens eine hochgradig räuberische intelligente außerirdische Zivilisation hervorbringen).

Vielleicht wollen sie nicht gefunden werden (und warum das so ist, ist eine viel interessantere Frage).

Daniel: “Der einfachste Weg, sich zu verstecken und trotzdem seinen Geschäften nachzugehen, besteht darin, Funkstille zu wahren …”

Sie haben einen wichtigen Teil übersprungen: “Wenn zu viele Leute es wissen oder zumindest von der Existenz der Informationen wissen”, dann ist es nicht effizient, etwas durch Verstecken geheim zu halten. Das ist professionelles Wissen, das durch viel Erfahrung unterstützt wird.

(Bei Militärs hast du im Grunde das gleiche Problem — okay, nicht im gleichen Ausmaß, weil diese Leute normalerweise disziplinierter sind. Aber beim Militär gibt es dumme Leute — oh ja, es gibt — und auch Leute mit sogenannten guten Absichten. Nimm genug von ihnen, die ein Geheimnis kennen, und das war's.)

Aber wir sprechen über den Fall von außerirdischen Zivilisationen, die einfach *keine* Stille über Funk (oder was sonst) aufrechterhalten, sondern innerhalb einer Gruppe privilegierter Zivilisationen weiterreden und versuchen, das Know-how geheim zu halten.

Ich bestehe darauf: Nehmen Sie mehrere außerirdische Zivilisationen mit Millionen oder Milliarden von Individuen und mit Hightech überall, dann werden Sie einige Gruppen innerhalb dieser Zivilisationen finden, die anderen Geheimnisse verraten.

Selbst eine Militärdiktatur, die versucht, den ganzen Planeten zu umfassen, wird die relevanten Informationen Hunderte oder Tausende von Jahren nicht geheim halten können. Warum sage ich “even”? Eine Militärdiktatur hält normalerweise nur die inkompetentesten Leute in ihren Reihen.

Übrigens, so etwas wie interstellarer oder sogar intergalaktischer Krieg ist … äh … ein bisschen übertrieben, denke ich.

Übrigens, so etwas wie interstellarer oder sogar intergalaktischer Krieg ist … äh … ein bisschen übertrieben, finde ich.

Genau. Darüber hinaus ist es angesichts der immensen Zeitverzögerungen sogar fraglich, ob es so etwas wie eine “interstellare Zivilisation” geben kann. Welche Entscheidungen gibt es, die auf eine 10-jährige Rundreise warten können, um genehmigt zu werden? Welcher Gesandte würde eine 30-jährige Rundreise unternehmen und einer Autorität treu bleiben, mit der er keinen Kontakt hat? Und das wäre nur die lokalste Ebene der interstellaren Verwaltung.

Interstellare Entfernungen und die Lichtgeschwindigkeitsbegrenzung schließen jede sinnvolle Organisation so gut wie aus, und ohne Organisation erhalten Sie nur einzelne Zivilisationen, die jeweils auf ihrem eigenen Sternensystem sitzen. Sie mögen gemeinsame Ursprünge haben, aber keine nennenswerten Interaktionen, geschweige denn Kriege.


China Weltraumwissenschaft, -technologie und -forschung: Nachrichten und Updates

China Mars Rover landet auf dem Roten Planeten Video 2m41s
14. Mai 2021
https://www.youtube.com/watch?v=k1IUvKzYKn0
https://twitter.com/HenriKenhmann/status/1393383328821121028
https://twitter.com/MarsZhurong/status/1393379988762767360
https://www.bilibili.com/video/BV1VK411F7WY/?spm_id_from=333.788.recommend_more_video.-1


Der Tianwen-1 Orbiter gelang das Manöver.

Der Zhurong Mars-Lander sollte jetzt gelandet sein!

Das von der Oberfläche gesendete Funksignal von Zhurong ist jetzt 200 Millionen km von der Erde entfernt und wird in 17 Minuten eintreffen.

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Wenn es gesendet wird, ist Zhurongs Funksignal jetzt bei der Missionskontrolle in Peking angekommen, und wir warten auf die offizielle Ankündigung.

Alter, Galaktischer Pinguin hat dir gesagt, du sollst ein interplanetares supraluminales Quantenverschränkungs-Kommunikationsnetzwerk entwickeln!


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Auf weibo kursieren Erfolgsgerüchte:

Erhaltene Daten über den anfänglichen Status, warten jedoch auf die Bestätigung der Öffnung der Solarmodule, um die Nachricht zu verkünden.

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Offiziell, China tritt den USA und der Sowjetunion bei und ist die einzige dritte Macht der Welt, die um 7:18 Uhr Pekinger Zeit erfolgreich eine sanfte Landung auf dem Mars erreicht!

https://archive.ph/3gQZN/94bd7c526ef4f74e4b7f06690bd66f347a6387cf.jpg https://archive.ph/3gQZN/b630af3033ad2de4c12ba5b44d4a0d727c8142a8/scr.png http://web. com/data/attachment/image/000/19/22/18_640_480.jpg https://9ifly.spacety.com/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=94560&pid=838518
▲ 4. China tritt den USA und der Sowjetunion bei und ist die einzige dritte Macht der Welt, die erfolgreich eine sanfte Landung auf dem Mars erreicht!

XINHUA 【Offizielle Nachrichten丨#中国天问落火#】Am 15. Mai landete Chinas erste Mars-Erkundungsmission, Tianwen-1, im vorausgewählten Landegebiet in der südlichen Utopia-Ebene des Mars und hinterließ Chinas Fußabdruck. Dies ist ein wichtiger Schritt auf Chinas interstellarer Erkundungsreise. Im Nachgang wird der Zhurong-Rover eine globale Bildgebung des Landeplatzes, eine Selbstinspektion und das Verlassen der Landeplattform sowie Inspektionen durchführen. #祝融祝融祝你成功#

Chinas Tianwen-1-Sonde landet auf dem #Mars
02:38 · 15. Mai 2021
https://twitter.com/CGTNOfficial/status/1393365096609435648

Gegen 16 Uhr trennten sich Landepatrouille und Orbiter. Nach etwa 3 Stunden Flug trat es in die Marsatmosphäre ein. Nach etwa 9 Minuten Abbremsen, Schweben und Umgehen von Hindernissen landete es erfolgreich in der vorausgewählten Landezone in der südlichen Utopia-Ebene des Mars.

Etwa 30 Minuten nachdem die beiden Weltraumorbiter und Lander getrennt wurden, ist der Orbiter aufgestiegen und in die geparkte Umlaufbahn zurückgekehrt, um eine Relaiskommunikation für die nachfolgenden Erkundungsmissionen der Landepatrouille bereitzustellen und eine Kommunikationsverbindung zwischen Erde und Mars aufzubauen.

In der Folge wird der Zhurong-Rover nacheinander eine globale Bildgebung des Landeplatzes durchführen, einen Selbsttest durchführen, die Landeplattform verlassen und Inspektionen auf der Landeplattform durchführen.

Gemäß dem geplanten Plan wird der Rover innerhalb von 3 Marstagen nach der Landung nacheinander den Mast, das Solarpanel und die Richtantenne ausfahren und eine UHF-Kommunikationsverbindung zwischen den Geräten mit dem Orbiter herstellen.

Der Rover wird innerhalb von 9 Marstagen auf der Marsoberfläche stationiert.

Innerhalb von 15 Marstagen wird der erste Datenupload abgeschlossen. (China Luft- und Raumfahrtnachrichten)

https://archive.ph/w6g6Z/ebc6d46f31bfcafbe3c1203fc75d4a4641b30336.jpg https://archive.ph/w6g6Z/d3f765a068a31cf34db75aa5468886cc6813b9cd/scr.png http://web. com/media/E1ZJWfKVUAgb_m1?format=jpg&name=large
▲ 14. der Landeplatz für Zhurong. Die Linie ist der Abstand zwischen den gemeldeten Landekoordinaten (oben links) zum geplanten Landeplatz (unten rechts, der die Mitte ihrer Landeellipse wäre). Die Landung war etwa 39,04 km in WNW.


Han Patriot

ELITE-MITGLIED

ÄLTERES MITGLIED

Tier

VERBOTEN

Chinesisches Frachtschiff für Raumstationsmission bereit für den Start

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Galaktischer Pinguin SST

VERBOTEN

Sehr niedriger IQ 2,5 PB wütender amerikanischer Troll, der Fragen stellt und dann sofort ganze Seiten löscht, aus Angst vor der Antwort von Galactic Penguin!

Galaktischer Pinguin SST VOLLMITGLIED schrieb am 14.04.2021 um 2:45 Uhr

Starlink Game Changer: Was ist beim US-Mars-Hubschrauber schief gelaufen?

Die fortschrittlichen metamorphen Quadruple-Junction-Solarzellen, die Ingenuity bedecken, sind speziell "auf das Marsspektrum abgestimmt", sagt Balaram, was bedeutet, dass sie so optimiert sind, dass sie die meiste Energie aus dem auf dem Mars gefundenen Licht absorbieren.

Lernen Sie Ingenuity kennen, den ersten Hubschrauber auf dem Mars, der über mehr Rechenleistung verfügt als alle früheren NASA-Raumsonden

Wir sehen, dass es mehr als 24 Stunden dauert, die Batterien mit dem Solarpanel des Helikopters aufzuladen.

Und die unsagbare Wahrheit ist, dass sich der Staub absetzt und das Solarpanel bedeckt, sobald die Klingen aktiviert sind, nachdem die Klingen aufhören zu rotieren und das Fahrzeug noch auf dem Boden steht.

https://archive.ph/vaJXR/b1e91bbbfcf4c9361ca499c5584482da6782d2d0.jpg https://archive.ph/vaJXR/985792ced84a3d9faf2acb871f0c35422a4d2212/scr.png http://web.archive.org/web/2021041://b.archive.org/web/2021041://b com/media/Eyz2e54VgAAgvKH?format=jpg&name=large http://web.archive.org/web/20210413000311/https://www.twitter.com/NASAJPL/status/1381759698647482370 https://archive.vn/ggKJN https ://archive.vn/ggKJN/28d0b6df6ebf3169f2a70ee7ff036b773b50b882/scr.png
▲ 1. Staub bedeckt das Solarpanel des US-Mars-Helikopters. 12. April 2021

Diese Situation ist so katastrophal, dass der Helikopter nicht einmal abhob, weil der Rotor nicht die volle Drehzahl erreichen konnte!

Das Staubproblem ist nicht neu, der Wind lagert Sand und Staub auf natürliche Weise wie in jeder Wüste ab und kann sogar eine elektrisch betriebene Bodenplattform wie den US-Lander Mars Insight vollständig lahmlegen.

https://archive.ph/S9XdO/10b5f3f791fb3dc937c5adeca987f91efe51f2ea.jpg https://archive.ph/S9XdO/a37bc30c65cea60db796fff648888226bc3a8438/scr.png http://web.archive.b21185/scr.png http://web.archive.b21185. com/media/Ey9Sr11VgAEPZqq?format=jpg&name=small http://web.archive.org/web/20210414204907/https://twitter.com/tobyliiiiiiiiii/status/1382414535546396679 https://archive.ph/cxjy0 https:/ /archive.ph/cxjy0/3ba5d0a880ebe8aa006bb860c80ee8c18c628a34/scr.png
▲ 2. Der US-Lander Mars Insight hat Staub über seinen Solarmodulen und wird sterben, wenn die Batterien nicht aufgeladen werden.

Fazit, auf der Erde sind die elektrisch betriebenen militärischen Kampfplattformen nicht immun gegen das Staubproblem.

Aus diesem Grund ist das Starlink-Orbital-Array des US-Militärs der Game Changer, der es ermöglicht, ganze Armeen von Roboterplattformen rund um die Uhr von LEO unabhängig vom Sonnenlicht aufzuladen, indem stattdessen Mikrowellen verwendet werden.

Antwort hier in diesem Thread:

China spielt im Gegensatz zu den USA mehrere Schritte im Voraus.' NASA.!

Nicht nur das Deep Space Network wurde sogar über die Entfernung des Mars hinaus getestet, wobei der Mondorbiter Chang'e 2 eine Entfernung von bis zu 300 Millionen km in der Nähe des Asteroidengürtels wagte (der Asteroidengürtel beträgt etwa 329 Millionen bis 478,7 Millionen km), Kontakt im Jahr 2014 aufgrund der Abschwächung des Signals verloren.
Aber das Pilotieren einer solchen Raumsonde sogar über die Marsbahn hinaus wurde daher seit 2012 vollständig gemeistert
Die Mars-Landertechnologie wurde auf dem Mond mit vollautomatischer KI, die keine menschliche Steuerung erfordert, mehrmals mit den Mondlandern Chang'e-3, Chang'e-4 und Chang'e-5 erfolgreich getestet. Technologie beherrscht seit 2013.
Die Mars-Rover-Technologie wurde erfolgreich auf dem Mond getestet, mehrmals mit Chang'e-3, Chang'e-4. Technologie beherrscht seit 2013.
Die Wiedereintrittstechnologie der Mars-Atmospheric-Kapsel wurde mit der Chang'e 5-T1-Mission gemeistert, die speziell zum Testen dieser Phase entwickelt wurde. Technologie beherrscht seit 2014.
Der Weltraumwerfer der Mars-Mission wurde beim dritten Start erfolgreich getestet, nachdem der zweite Start fehlgeschlagen war. CZ-5-Y3-Trägertechnologie seit 27. Dezember 2019 gemeistert.

Daher hätte China bereits nach 2019 eine Mars-Rover-Mission starten können, wenn nicht das halbjährliche Startfenster wäre!

Um die Trollfrage des verzweifelten amerikanischen Bots zu beantworten, hat China eine einzigartige Strategie entwickelt, um sicherzustellen, dass keine Sonnenkollektoren mit Staub bedeckt werden!

Die erste hochmoderne Alien-Technologie, die beim Zhurong-1 Mars Rover verwendet wird, ist die spezielle elektrostatische Nanotech-Beschichtung, die verhindert, dass Staub die Solarmodule bedeckt.
Die zweite Technologie ist die Lücke, die dafür sorgt, dass alle restlichen schwereren Sandpartikel über die Platten rutschen. Dazu klappen spezielle elektrische Antriebe die Paneele in eine 90-Grad-Vertikalposition. Darüber hinaus werden die Paneele bei schlechtem Wetter und während der Nacht gefaltet, wie es bei Pflanzen, die nachts ihre Blüten schließen, wie Löwenzahn, Tulpen, Mohn, Gazanien, Krokussen und Osteospermen, die als Tagblüher bekannt sind, gefaltet wird. Sie schließen nachts und öffnen sich morgens wieder, in einer Art und Weise, die an „einschlafen“ erinnert. Die Blüten schließen sich normalerweise nachts in Umgebungen, in denen die Nächte kalt und nass sind.
Nachts ist der Mars kalt, und Tau kann Eis bilden, das verhindert, dass der Sand verstaubt wird.

https://archive.is/EjTaM/843c8eb7eb72885a60309f9c56fbbb10b61eaf64/scr.png http://web.archive.org/web/20210516210012/https://twitter.com/Kaynouky/status/1393964393352896512 https://archive.is/ EjTaM
▲ 1. Aktive Anti-Staub-Technologie des Mars-Rovers Zhurong-1.


ELITE-MITGLIED

Die chinesisch-japanische Zusammenarbeit platzierte 2014 neue Myonendetektoren vom Typ Wasser-Cherenkov unter dem bestehenden Luftduschen-Array.
ANERKENNUNG
Bild vom Institut für Hochenergiephysik

Das Tibet ASγ-Experiment, ein chinesisch-japanisches gemeinsames Forschungsprojekt zur Beobachtung kosmischer Strahlung, hat ultrahochenergetische diffuse Gammastrahlen aus der Milchstraße entdeckt. Die höchste nachgewiesene Energie wird auf beispiellos hoch geschätzt, fast 1 Peta Elektronvolt (PeV oder eine Million Milliarde eV).

Überraschenderweise weisen diese Gammastrahlen nicht auf bekannte hochenergetische Gammastrahlenquellen zurück, sondern verteilen sich über die Milchstraße (siehe Abb.1).

Wissenschaftler glauben, dass diese Gammastrahlen durch die nukleare Wechselwirkung zwischen kosmischer Strahlung, die aus den stärksten galaktischen Quellen ("PeVatrons") entweicht, und interstellarem Gas in der Milchstraße erzeugt werden. Diese Beobachtungen markieren einen wichtigen Meilenstein bei der Aufdeckung des Ursprungs der kosmischen Strahlung, der die Menschheit seit mehr als einem Jahrhundert verwirrt.

Kosmische Strahlung sind hochenergetische Teilchen aus dem Weltraum, die hauptsächlich aus Protonen und Kernen sowie einer geringen Anzahl von Elektronen/Positronen und Gammastrahlen bestehen. Es wird angenommen, dass kosmische Strahlung unter einigen PeV in unserer Milchstraße erzeugt wird, und eine Quelle, die kosmische Strahlung auf PeV-Energie beschleunigen kann, wird PeVatron genannt. Obwohl Supernova-Überreste, Sternentstehungsregionen und das supermassive Schwarze Loch im galaktischen Zentrum als Kandidaten für PeVatrons vorgeschlagen werden, wurden bisher noch keine beobachtet, hauptsächlich weil die Mehrheit der kosmischen Strahlung eine elektrische Ladung hat und bei der Ausbreitung ihre ursprüngliche Richtung verliert in der Milchstraße sowie durch das Magnetfeld gebogen werden.

Kosmische Strahlung kann jedoch in der Nähe ihres Beschleunigungsortes mit dem interstellaren Medium wechselwirken und Gammastrahlen mit etwa 10% der Energie ihrer kosmischen Mutterstrahlung erzeugen. Da die Richtung elektrisch neutraler Gammastrahlen durch das Magnetfeld nicht geändert werden kann, können uns ultrahochenergetische Gammastrahlen (0,1-1 PeV) sagen, wo sich die PeVatrons in der Milchstraße befinden.

Das Tibet ASγ-Experiment wurde 1990 gestartet. Nach mehreren Erweiterungen besteht das aktuelle Luftschauer-Array aus mehr als 500 Strahlungsdetektoren, die auf etwa 65.000 Quadratmetern verteilt sind. Um die Empfindlichkeit gegenüber Gammastrahlen-Beobachtungen zu verbessern, wurden 2014 neue Myonendetektoren vom Typ Wasser-Cherenkov mit einer Gesamteffektivitätsfläche von 3400 m2 unter den bestehenden Oberflächendetektoren für kosmische Strahlung hinzugefügt (siehe Abb. 2).

Da Gammastrahlen-Ereignisse myonenarm und die dominanten Proton/Kern-Ereignisse myonenreich sind, kann diese Funktion verwendet werden, um den durch die Proton/Kern-Ereignisse induzierten Hintergrund zu unterdrücken. Mit dieser Technik reduzierte das Tibet ASγ-Experiment erfolgreich Protonen/Kern-Hintergrundereignisse auf ein Millionstel, das effizienteste, das jemals in dieser Art von Experiment realisiert wurde. Wir können daher ultrahochenergetische Gammastrahlen fast frei von Hintergrundereignissen der kosmischen Strahlung nachweisen.

Wissenschaftler des Tibet ASγ-Experiments beobachteten Gammastrahlen mit Energien zwischen etwa 0,1 und 1 PeV, die aus den Regionen der galaktischen Scheibe kamen. Konkret fanden sie 23 ultrahochenergetische kosmische Gammastrahlen mit Energien über 398 TeV entlang der Milchstraße. Von diesen war die höchste beobachtete Energie fast 1 PeV, was einen neuen Weltrekord für überall nachgewiesene Gammastrahlenphotonen darstellt.

Überraschenderweise weisen diese Gammastrahlen nicht auf die stärksten bekannten hochenergetischen Gammastrahlenquellen zurück, sondern verteilen sich entlang der Milchstraße! Wissenschaftler stellten bald fest, dass diese Gammastrahlen wahrscheinlich aus der Wechselwirkung der kosmischen PeV-Strahlung mit dem interstellaren Medium entstanden sind, nachdem sie aus den Beschleunigungsquellen (PeVatrons) entkommen waren. Dieser Prozess, der als "hadronischer Ursprung" bekannt ist, erzeugt Gammastrahlen mit Energien, die ungefähr ein Zehntel der ihrer kosmischen Ausgangsstrahlung betragen, durch die Produktion und den anschließenden Zerfall von neutralen Pionen.

Diese diffusen Gammastrahlen weisen auf die allgegenwärtige Existenz leistungsstarker kosmischer Teilchenbeschleuniger (PeVatrons) in der Milchstraße hin. Mit anderen Worten, wenn PeVatrons existieren, würde die kosmische Strahlung, die sie aussenden, die Galaxie durchdringen und ein diffuses Leuchten von Gammastrahlen extremer Energie erzeugen. Genau das haben Wissenschaftler mit dem Tibet ASγ-Experiment herausgefunden. Dies ist eine seit Jahrzehnten lang erwartete Entdeckung, die eindeutige Beweise für die Existenz von PeVatrons in der Vergangenheit und/oder jetzt in unserer Milchstraße liefert.

Vor zwei Jahren fanden Wissenschaftler des Tibet-ASγ-Experiments extrem energiereiche Gammastrahlen aus dem Krebsnebel, einem Pulsarwindnebel in der Milchstraße. Diese Gammastrahlen wurden wahrscheinlich auf andere Weise erzeugt, beispielsweise durch hochenergetische Elektronen/Positronen im Nebel, ein Prozess, der als "leptonischer Ursprung bezeichnet wird

Das Tibet-Luftduschen-Array befindet sich 4300 m über dem Meeresspiegel in Tibet, China
ANERKENNUNG
Bild vom Institut für Hochenergiephysik

LHAASO entdeckt ein Dutzend PeVatrons und Photonen, die 1 PeV überschreiten und läutet die Ära der ultrahochenergetischen Gamma-Astronomie ein
2021-05-15

Chinas Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) – eine der wichtigsten Infrastruktureinrichtungen des Landes für Wissenschaft und Technologie – hat ein Dutzend kosmischer Ultrahochenergiebeschleuniger (UHE) in der Milchstraße gefunden. Es hat auch Photonen mit Energien von mehr als 1 Peta-Elektronenvolt (Quadrillionen Elektronenvolt oder PeV) nachgewiesen, einschließlich eines bei 1,4 PeV. Letzteres ist das energiereichste Photon, das jemals beobachtet wurde. Diese Erkenntnisse stellen unser traditionelles Verständnis der Milchstraße um und eröffnen eine Ära der UHE-Gammaastronomie. Diese Beobachtungen werden uns veranlassen, den Mechanismus zu überdenken, durch den hochenergetische Teilchen in der Milchstraße erzeugt und ausgebreitet werden.Darüber hinaus werden uns diese Beobachtungen ermutigen, gewaltsame Himmelsphänomene und ihre physikalischen Prozesse tiefer zu erforschen sowie grundlegende physikalische Gesetze unter extremen Bedingungen zu testen. Diese Entdeckungen werden in der Zeitschrift veröffentlicht Natur am 17. Mai hat die LHAASO International Collaboration, die vom Institut für Hochenergiephysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften geleitet wird, diese Studie abgeschlossen.


Optische SETI-Szenarien

Wir haben am Freitag gesehen, dass ein Petawatt-Laser, wie er am Lawrence Livermore National Laboratory gebaut wurde, in ein optisches SETI-Leuchtfeuer umgewandelt werden könnte, das in Verbindung mit einem riesigen Spiegel wie dem unserer größten Teleskope funktioniert. Tatsächlich kann die Sonne um den Faktor 10.000 überstrahlt werden, ein helles und offensichtlich künstliches Leuchtfeuer. Aber die Komplexität, die mit dem Anvisieren eines anderen Sterns verbunden ist — und das Ausrichten des Strahls, um das sich bewegende Ziel zu führen, das viele Lichtjahre entfernt sein wird, machen gezielte Laserbaken schwierig.

Sicherlich könnten die Herausforderungen von Laserbeacons – ganz zu schweigen von ihren Kosten – von fortgeschrittenen Zivilisationen gemeistert werden, obwohl die Idee eines weniger gezielten Beacons sinnvoller zu sein scheint, dh eines Beacons, der eine Region des Himmels auf einem wiederkehrender Basis, vorausgesetzt, die Absicht besteht hier einfach darin, die Präsenz der außerirdischen Zivilisation so weit wie möglich zu verkünden. Aber vielleicht ist es viel wahrscheinlicher, dass, wenn wir ein Lasersignal einer anderen Zivilisation entdecken, dies in Form eines zufälligen Abfangens einer Technologie erfolgt.

Bild: Die Kraft der Lasertechnologie auch heute noch. Bildnachweis: Eliot Gillum/SETI-Institut.

Die Erkennung von Kommunikationen innerhalb eines exoplanetaren Systems wirft ernsthafte Probleme mit der Geometrie auf, da diese optischen Strahlen an bestimmte Ziele gesendet werden und wahrscheinlich nicht zufällig auf die Erde gerichtet sind. Aber es gibt ein Szenario, das funktionieren könnte: Wir haben von der Kepler-Mission alles über die Erkennung von Exoplaneten durch Planetentransite gelernt. Ein Planetensystem, das mit unserem koplanar war, konnte einen Kommunikationsstrahl zwischen seinen eigenen Planeten erzeugen, der bei jeder Umlaufbahnumdrehung an uns vorbeifegte. Selbst dann würde der Zielplanet wahrscheinlich genug von dem Signal absorbieren, dass eine Entdeckung unwahrscheinlich wäre.

Aber es gibt andere Arten von Erkennungen. James Guillochon und Abraham Loeb haben die Möglichkeit untersucht, dass das Bestrahlen auf interstellare Segelschiffe Leckagen erzeugen würde, die für unsere Detektoren beobachtet werden könnten (siehe SETI über Leckage von leichten Segeln in Exoplanetaren Systemen). Sowohl interplanetare als auch interstellare Transportsysteme hinterlassen mögliche Signaturen.

Und denken Sie an Boyajians Stern (KIC 8462852), dessen seltsame Lichtkurven die Aufmerksamkeit der Bürgerwissenschaftler des Planet Hunters-Projekts und der anschließenden weltweiten Untersuchung auf ihn lenkten. Zahlreiche Naturphänomene wurden angeführt, um zu erklären, was wir hier sehen, aber Lichtkurven wie diese könnten auch ein Zeichen dafür sein, dass eine außerirdische Zivilisation an einem massiven Projekt arbeitet (eine Dyson-Kugel kommt einem unweigerlich in den Sinn, aber wer weiß?)

Es war daher sinnvoll, Boyajians Stern zu einem SETI-Ziel zu machen, weshalb das SETI-Institut das Allen Telescope Array verwendet hat, um nach Radioemissionen zu suchen, eine zweiwöchige Untersuchung, die keine Hinweise auf künstliche Funksignale aus dem System ergab. Weitere Informationen zu dieser Untersuchung finden Sie in Jim und Dominic Benfords Quantifying KIC 8462852 Power Beaming, das die ATA-Ergebnisse bei Funkwellenlängen analysierte. Beachten Sie jedoch Folgendes, das zusammenfasst, was die Benfords angesichts der bei dem Versuch verwendeten Instrumente für nachweisbar halten. Wie Sie sehen können, würden nicht alle erkennbaren Signale von Energie ausgestrahlt, die beispielsweise an eine interstellare Mission gesendet wird. Einige davon beinhalten definitiv Anwendungen innerhalb des Zielsystems:

  • Orbitanhebende Missionen, die weniger Leistung erfordern, sind an den Schwellen des Allen-Arrays nicht nachweisbar.
  • Ein Start von einer Planetenoberfläche in Umlaufbahnen wäre hell genug, um von den 100-kHz-Beobachtungen gesehen zu werden. Die schmalbandige 1-Hz-Umfrage würde sie jedoch nicht sehen.
  • Interplanetare Übertragungen durch strahlgetriebene Segel sollten in ihren Beobachtungen nachweisbar sein, werden aber nicht gesehen. Dies gilt sowohl für die schmalen 1-Hz- als auch für die „breitbandigen“ 100-kHz-Beobachtungen.
  • Raumschiffe, die von Energiestrahlen mit Strahlbreiten gestartet werden, in die wir zufällig fallen, wären nachweisbar, werden aber nicht gesehen.

Bild: Power Beaming zum Antrieb eines interstellaren Lichtsegels. Bildnachweis: Adrian Mann.

Aber kommen wir zurück zum Optischen. Nate Tellis (UC-Berkeley) hat kürzlich mit dem Astronomen Geoff Marcy zusammengearbeitet, um Keck-Datenarchive von 5.600 Sternen zu analysieren, die zwischen 2004 und 2016 beobachtet wurden, mit einem Computeralgorithmus, der fein abgestimmt ist, um Laserlicht zu erkennen (siehe A Search for Laser Emission with Megawatt Thresholds from 5600 FGKM Stars“, Vordruck hier). Die Suche war eine hervorragende Möglichkeit, Tausende von Stunden angesammelter astronomischer Daten in die Tat umzusetzen – wer weiß, welche Entdeckungen in solchen Datensätzen lauern könnten? Als Teil der Bemühungen untersuchten die Astronomen Boyajians Stern und fanden erneut keine nachweisbaren Signale. Potenzielle Kandidaten, die in der Umfrage auftauchten, entpuppten sich alle als Ergebnis natürlicher Prozesse.

Aber Power Beaming ist eine mögliche Beobachtung, da jede lokale Zivilisation Dinge in ihrem eigenen System bewegt. Wir haben uns hier häufig auf Lecks von einer Beamed-Power-Infrastruktur konzentriert (siehe zum Beispiel Power Beaming Parameters & SETI re KIC 8462852). Power Beaming könnte eine weltraumgestützte Infrastruktur ermöglichen, die in der Lage wäre, groß angelegte Technik zu betreiben und auch die Art von Energiestrahlen zu erzeugen, die Raumschiffe mit hoher Geschwindigkeit zu anderen Sternen treiben könnten.

Aber wir müssen die Kommunikation nicht vollständig ausschließen. Jim Benford hat darauf hingewiesen, dass jede Zivilisation, die groß angelegtes Power-Beaming verwendet, sich bewusst wäre, dass ihre Aktivitäten für andere sichtbar sein könnten. Wenn sie den Wunsch hätte, auf einer solchen zufälligen Basis zu kommunizieren, könnte die ETI-Zivilisation eine Nachricht in den Strahl einbetten. Eine Art interstellare Flaschenpost, die mit jedem schwungvollen Kraftstrahl, der lokale Arbeit verrichtet, ins kosmische Meer geworfen wird.

All dies sollte das Schlüsselproblem verstärken, das das Laser-SETI-Projekt anspricht – solche Strahlen, die innerhalb ihres eigenen Planetensystems arbeiten, würden als Transienten an unserem Himmel erscheinen. Wir kehren zum Kernproblem zurück, der Notwendigkeit einer lückenlosen Beobachtung des gesamten Himmels. Ohne Annahmen über jeglichen Kommunikationswillen ist eine solche Umfrage dennoch in der Lage, die Anzeichen einer funktionierenden Zivilisation zu erkennen, die ihren Geschäften nachgeht. Es sollte, würde ich wetten, auch neue astrophysikalische Phänomene herausgreifen, die unser Wissen über die Galaxie erweitern werden.

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Da Transienten im Radio (schnelle Radiobursts) und Gamma (Gamma Ray Bursts) existieren, ist es wahrscheinlich, dass es sich um Transienten im optischen Bereich zwischen ihnen handelt.

Phys.org enthielt einen Bericht, dass die WOW! Signal erkannt worden war. Hier ist der erste Absatz (Suche nach “WOW-Signal”):

Ein Forscherteam des Center of Planetary Science (CPS) hat endlich das Geheimnis des “Wow!”-Signals von 1977 gelöst. Es war ein Komet, wie sie berichten, einer, der zum Zeitpunkt des Signals noch unbekannt war Entdeckung. Der leitende Forscher Antonio Paris beschreibt ihre Theorie und wie das Team sie in einem im Journal of the Washington Academy of Sciences veröffentlichten Artikel bewiesen hat.

Ein wunderschönes Rätsel wurde gerade gelöst!

Ich fürchte, die Kometentheorie ist sehr umstritten und wird nicht allgemein akzeptiert.

Astronomen zerlegen die jüngste Behauptung, dass Kometen das Wow! Signal von 1977, und das aus guten Gründen:

„Was die Kritik an seiner Theorie betrifft, ist das unerschütterliche Paris nicht betroffen. „Ich vermute, dass SETI, die das Wow! Signal als Einnahmequelle, sind nervös“, sagt er. Dies wird jedoch durch die Tatsache bestritten, dass Shostak und seine Wissenschaftlerkollegen in der SETI-Community häufig die Bedeutung des Wow! Signal und weist darauf hin, dass ihre Experimente Signale wie das Wow! Signal, dass sie vergänglich sind und sich nie wiederholen, die ganze Zeit.“

Wie üblich hat jeder mehr als eine Agenda, wenn es um Außerirdische geht, besonders wenn er sie aus der Gleichung herausnehmen möchte. Paris' Referenzen sind nicht nur ziemlich verdächtig, er ist oder war anscheinend Teil einer UFO-Gruppe. Sie ziehen es vor, dass ihre Außerirdischen direkt vor unsere Haustür kommen, anstatt uns Fernnachrichten zu schicken.

Die Menschen wollen entweder, dass ihre Außerirdischen uns retten, oder sie machen bequeme Boogeymen. Dies sind wahrscheinlich nur weitere Projektionen unserer eigenen Unwissenheit und Ängste auf den Kosmos, denen es definitiv egal ist, was die Menschen wollen oder denken. Und wie bei Kreationisten wird ironischerweise der Mantel der Wissenschaft verwendet, um die Idee echt erscheinen zu lassen. Leider fressen die wissenschaftsunwissenden Mainstream-Medien es auf.

Das einzig Gute daran ist, dass die Mehrheit der Öffentlichkeit diese Angelegenheit zu gegebener Zeit vergessen wird, wenn sie sich überhaupt die Mühe macht, darüber zu lesen, mit all dem anderen Unsinn, der gerade auf diesem Planeten passiert. Die echten Wissenschaftler werden hoffentlich weiterhin das tun, was sie am besten können, womit dieser Pariser mehr als nur ein bisschen Probleme zu haben scheint, was die starke Möglichkeit beleuchtet, dass er eine Agenda hat, die mit echter Wissenschaft zu tun hat. Immer wenn jemand anfängt, von der Wissenschaftsgemeinschaft Verfolgung und dergleichen zu behaupten, können Sie ziemlich sicher sein, dass es sich hier um pseudowissenschaftliches Sektenverhalten handelt.

Ein exzellentes wissenschaftliches Zerreißen dieses Kometenproblems hier:

Seltsame Funksignale, die in der Nähe von Ross 128 (wenn Sie sich erinnern, dies ist einer von 3 Sternen, die von der Red Dots-Kampagne überwacht werden) vom Aricebo-Radioteleskop am 22. Mai entdeckt wurden! Gestern wieder beobachtet. Die Ergebnisse sollen bis Ende der Woche präsentiert werden, aber die Gerüchteküche brodelt, dass die Signale erneut entdeckt wurden, was beweist, dass sie astronomischen Ursprungs sind, anstelle von irdischer Interferenz (Raumsonde in großer Höhe), die die vorherrschende Theorie war. Immer noch wahrscheinlich natürlichen Ursprungs, aber ET NOCH NICHT ausgeschlossen>

Harry, wo siehst du die Gerüchteküche? Ich möchte es überprüfen.

Wie immer tolle Beiträge, Paul, danke.

Hervorragende Überprüfung möglicher Kontaktmethoden. Ich denke weiterhin darüber nach, wie Gravitationswellen oder sogar mehrdimensionale Methoden verwendet werden könnten. Entfernung und Zeit könnten bei extradimensionaler Kommunikation kein Reiseproblem sein? Wohin gehe ich damit? Denken Sie an eine Milliarden Jahre alte Zivilisation? Wohin könnte eine solche Zivilisation die ‘Gesetze der Physik’ gebracht haben?

Hochleistungslasersignale auszusenden, nur um uns selbst zu verkünden, wäre der Gipfel der Torheit. Sie möchten nicht die Aufmerksamkeit einer Sektorzivilisation vom Typ Conquistadore auf sich ziehen. Es würde uns wie Ameisen zerquetschen und vielleicht ein paar Exemplare für den Galaktischen Zoo verschonen. Und dann abbaue Urth.

“Hochleistungslasersignale auszusenden, nur um uns „anzukündigen“ wäre der Gipfel der Dummheit. Sie möchten nicht die Aufmerksamkeit einer Sektorzivilisation vom Typ Conquistadore auf sich ziehen.”

Das übernimmt unsere Biosphäre für uns. Jede fortgeschrittene Zivilisation wäre in der Lage, seit Äonen Leben auf der Erde zu entdecken. Gleiches gilt für die Erkennung von Stadtlichtern durch mögliche Hyperteleskope. Vermutlich ändert sich auch die Atmosphäre.

Die Erde als Lagerfeuer in einer dunklen Waldtheorie ist fehlerhaft. Es gibt keinen Wald, und jeder Planet mit einer Biosphäre wie unserer ist nachts für seine Umgebung wie Vollmond am Himmel sichtbar.

Es mag viele Planeten mit Lebenssignaturen geben, aber wenn das Leben auf einem dieser Planeten einen Zillionen-Watt-Laser abfeuert, würde das sicherlich ihr Interesse wecken! Lassen Sie sie denken, wir schwingen immer noch durch die Bäume.

Nur weil du paranoid bist, heißt das nicht, dass sie nicht hinter dir her sind!

Oder in den unsterblichen Worten von Frank Burns:

“I’m nicht paranoid! Du bist nur darauf aus, mich zu kriegen!”

In der Milchstraße gibt es 400 Milliarden Sterne. Dank Kepler wurde festgestellt, dass fast alle Sonnen Planetensysteme haben, zu denen Planetoiden und Kometen gehören. Was nicht so sicher ist, ist, dass jeder von ihnen auch Leben hat, intelligent oder nicht.

Ist es sinnvoll, den ganzen interstellaren Raum zu bereisen, nur um etwas zu bekommen, das Sie wahrscheinlich direkt zu Hause bekommen können? Und selbst wenn Sie reisen müssen, würden Sie ein System wählen, das bereits belegt ist, auch wenn die Einheimischen Ihnen nicht gewachsen sind? Ein zusätzlicher Zeit- und Ressourcenaufwand sowie die Gefahr, ein bewohntes System zu besetzen.

Ich sage nicht, dass es keine potenziell gefährlichen ETI gibt. Wenn überhaupt, könnten die Menschen die gefährlichste erobernde Spezies von allen sein. Aber es gibt einige Dinge, über die sich die Leute Sorgen machen, wenn es um Außerirdische geht, die mit ein wenig Logik außerhalb des Schauplatzes einer Science-Fiction-Geschichte der Klasse B auseinanderfallen.

Es ist anmaßend anzunehmen, dass wir wissen, was eine außerirdische Zivilisation dazu bringen würde, sich zu melden oder nicht. Wir sind darauf beschränkt, die Arten von Signalen zu erkennen, die wir können, und wenn wir sie erkennen, dann erkennen wir sie.

Wenn eine Erkennungsmethode nach sechs Jahrzehnten nicht das Gute geliefert hat, ist es an der Zeit, andere Methoden zu überprüfen. Und wir können mehr als nur Radio SETI, siehe hier:

Genau wie im Film Contact ist die einfachste Botschaft, die auf Künstlichkeit hinweist, eine Primzahlreihe, die in unärer Wiederholung codiert ist.

Für unsere Denkweise ja, aber außerirdische Köpfe können annehmen, dass etwas anderes universell und für intelligente Köpfe offensichtlich offensichtlich ist. Selbst Mathematik wird nicht von jeder menschlichen Kultur gleich gemacht.

Als die Jesuiten im 17. Jahrhundert in die Neue Welt gingen, um die Ureinwohner Amerikas auf der kanadischen Seite der Großen Seen zu bekehren, nahmen sie basierend auf der Logik des Heiligen Thomas von Aquin und des Heiligen Augustinus von Hippo an, dass alle vernünftigen menschlichen Köpfe irgendwann zum Westliche Sicht auf Gott, sie brauchen vielleicht nur ein wenig Führung.

Es stellte sich heraus, dass die Eingeborenen ihre eigene Denkweise über das Übernatürliche hatten, und raten Sie mal, es stimmte überhaupt nicht mit der vorherbestimmten Logik der Jesuiten überein. Sehen Sie hier mehr:

Und hier ist ein faszinierender Blick darauf, wie einige menschliche Sprachen tatsächlich die Art und Weise beeinflussen, wie manche Gesellschaften den Zeitfluss als kreisförmig und nicht linear betrachten:

Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, denken Sie an den Film Arrival.

“Jim Benford hat darauf hingewiesen, dass jede Zivilisation, die großflächiges Power-Beaming verwendet, sich bewusst wäre, dass ihre Aktivitäten für andere sichtbar sein könnten. Wenn sie den Wunsch hätte, auf einer solchen zufälligen Basis zu kommunizieren, könnte die ETI-Zivilisation eine Nachricht in den Strahl einbetten. Eine Art interstellare Flaschenpost, die mit jedem schwungvollen Kraftstrahl, der lokale Arbeit verrichtet, ins kosmische Meer geworfen wird. ”

In diesem Denken liegt ein grundlegender Fehler. Eine solche Zivilisation hätte bereits die Fähigkeit, wahrscheinlich lebenserhaltende Welten in ihrer kosmischen Nachbarschaft zu entdecken, und müsste als solche nicht auf willkürliche Übertragungen zurückgreifen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass übrig gebliebene Beacons existieren, die auf Websites mit gespeicherten kulturellen Informationen und Daten von Zivilisationen hinweisen, die befürchten, dass sie irgendwann sterben werden. Eine Art Zeitkapsel im galaktischen Maßstab. Aber würden Zivilisationen, die in der Lage sind, solche Werke zu bauen, wirklich Angst vor dem Verschwinden haben?

Ich denke, die endgültige Lösung dieses Problems wird darin bestehen, dass Leben im Universum selten ist, während der Intellekt und die technologische Zivilisation außerordentlich einzigartig sind und Unterschiede in Zeit und Entfernung eine Kommunikation auf gleicher Basis unmöglich machen. Somit wird es vermieden. Ich würde jedoch der Möglichkeit nicht widersprechen, dass wir gelegentlich etwas übrig gebliebene Aktivität von Zivilisationen im Kardashev-Maßstab sehen, die zumindest in Inaktivität verstorben sind.

Eine faszinierende Zeit, da wir endlich Werkzeuge bekommen, um unsere Theorien zu testen, auch wenn sie noch ganz am Anfang der Entwicklung stehen.

“…Zeitkapseln im galaktischen Maßstab”. Vgl. Larry Niven's Tales of Known Space Romane, Re-Artefakte enthaltende “Sklavenstasisboxen”, die von einer ausgestorbenen Sektorzivilisation hinterlassen wurden. Angesichts der Milliarden von Jahren, die unsere Galaxie existiert, und der überwältigenden Entfernungen zwischen einer Vielzahl von High-Tech-Zivilisationen zu jedem Zeitpunkt, ist es wahrscheinlicher, dass wir so etwas wie dieses – oder ein anderes langlebiges finden Artefakt – anstatt ein Signal zu erkennen.

Ich weiß nicht, ob Sie ein Star Trek-Fan sind, aber es gibt eine Episode der Zeichentrickserie, die klingt, als würde sie auf den von Ihnen erwähnten Romanen basieren (die ich leider nicht gelesen habe). Mitglieder der Enterprise-Crew finden eine uralte “Stasisbox” mit einer “Sklavenwaffe”, ein Artefakt eines Krieges, der einst alles intelligente Leben in der Galaxis zerstörte. Die Besatzung wird dann von einem Feind gefangen genommen, der versucht, die Waffe einzusetzen, mit verheerenden Folgen.

Ja, geschrieben von Larry Niven und adaptiert von seiner Geschichte “The Soft Weapon”.

Während die animierte Star Trek-Serie nicht perfekt war und nicht ihre anfängliche Anerkennung erhielt, zum großen Teil, weil Gene Roddenberry sie fälschlicherweise als nicht kanonisch bezeichnete, waren einige Episoden sehr gut gemacht und so kanonisch wie alles andere, was seitdem im Franchise gemacht wurde. Und sie verwendeten die meisten Stimmen des Original-ST sowie der Drehbuchautoren, also weiß ich wieder nicht genau, wie oder warum Roddenberry ihnen nicht die richtige Anerkennung zollte, es sei denn, er verdiente nicht genug Geld damit.

Sie können der Zeichentrickserie dafür danken, dass sie enthüllt hat, wofür das T in Kirks zweitem Vornamen steht.

Und ja, wenn wir unsere Kultur für ferne Epochen bewahren wollen, ist es am besten, mehrere Zeitkapseln im Weltraum zu platzieren. Dies ist immerhin der vierzigste Jahrestag der Voyager Interstellar Records.

Danke für den Memory Alpha-Link. Ein sehr interessantes Konto!

Bitte schön. Memory Alpha hat lächerliche Mengen an Informationen zu fast allem im Star Trek-Franchise.

Nein, kein Trekkie. Ich fand die Rainbow-Propaganda abstoßend. Außerdem stahl Roddenberry das Grundkonzept aus dem Roman To Live Forever von J. Vance aus den 1950er Jahren: der als Nebenfigur einen Intersteller-Planeten “Locater” enthält, dessen Schiff den Namen …Star Enterprise trägt. Kredit, wo Kredit fällig ist, bitte.

Roddenberry wurde auch stark von dem 1956er SF-Klassiker Forbidden Planet beeinflusst. Leslie Nielsen, die Captain J. J. Adams spielte, sagte einmal, FP sei im Grunde die wahre Pilotfolge für die Star Trek-Serie.

Roddenberry hat den Einfluss, den FP auf ST hatte, heruntergespielt, wahrscheinlich weil er keine rechtlichen Probleme haben wollte, aber siehe hier für die Beweise:

Hier ist ein neuer Grund, warum wir unser Wissen und unsere Kultur bewahren und von diesem Planeten für eine echte sichere Aufbewahrung entfernen müssen:

Lassen Sie uns Ross 128 nicht unter das Radar gehen – oder Funk oder Laserstrahl, sozusagen:

‘Seltsames’ Funksignale kommen von einem nahen Stern

Die seltsamen Funksignale, die von einem nahen Stern kommen

Astronomen haben eine mysteriöse Übertragung mit einer Frequenz entdeckt, die sie zuvor nicht beobachtet haben.

Denken Sie nur darüber nach, wie wir die Entwicklung einer anderen außerirdischen Zivilisation „anhalten“ oder verlangsamen könnten.

Wenn wir sehr leistungsstarke Freie-Elektronen-Röntgen-/Gammalaser am Sonnenbrennpunkt hätten, könnten wir theoretisch die Atmosphäre ihres Heimatplaneten versmogen, wodurch ein globaler Winter entsteht. Es könnte auch ausreichen, ihre Satelliten im Orbit oder Schiffe, die ohne ihr Wissen auf uns zusteuern, zu blenden.

Und warum sollten wir das tun wollen? Und warum sollten wir davon ausgehen, dass sie nicht mit Sachleistungen oder Schlimmerem reagieren würden, wenn wir ihnen so etwas antun?

Möchten Sie eine Kultur verlangsamen oder zum Erliegen bringen? Geben Sie ihnen einfach inkompetente, gierige Anführer und halten Sie die Öffentlichkeit ungebildet, das scheint bei uns ganz gut zu funktionieren.

Diese stellaren Korridore werden für unsere Expansion in den Weltraum nicht nur für Kommunikation und Transport, sondern auch für unsere Verteidigung sehr wichtig werden. Wenn wir Segelscheiben von der Sonnenbrennlinie aus beschleunigen, könnten sie sehr gefährliche Projektile erzeugen, die feindliche Schiffe entlang dieser stellaren Autobahnen treffen.

Während es natürlich lästig ist zu denken, dass unsere ersten interstellaren Sonden auch als Waffen gegen Feinde dienen könnten, von denen wir noch nicht einmal wissen, dass sie existieren, sollten wir auch wieder davon ausgehen, dass das, was wir uns vorstellen können, ein noch fortgeschrittenerer Verstand möglicherweise bereits getan hat Gut.

Davon abgesehen habe sogar ich die Möglichkeit in Betracht gezogen, dass, sollte das Atom-Puls-Antriebsschiff Orion jemals Realität werden und bei der Erforschung der Galaxie in Schwierigkeiten geraten, sie in Betracht ziehen könnten, einen Teil ihrer Brennstoffversorgung zu verwenden – die Kernspaltungsbomben – 8211 als Verteidigungswaffen. Auch hier könnten kluge ETI, die bereits die Sterne durchqueren würden, solche Dinge bereits in Betracht gezogen haben.

Ich möchte lieber nicht, dass unsere ersten Streifzüge in die Milchstraße im wahrsten Sinne des Wortes beleidigend sind, es sei denn, wir wissen im Voraus, dass wir nicht in einer schönen Nachbarschaft leben. Ein Grund mehr, SETI richtig hochzufahren.

Charles Townes Originalpapier über Optical SETI von 1961:

Hätten die SETI-Funkleute nicht jahrzehntelang das Gespräch dominiert, hätten wir so lange nach optischen Signalen suchen können, wie wir Funksignale haben, so sporadisch es auch gewesen wäre.

Wer hier weiß, dass die sowjetische Mars-7-Sonde 1974 optisches SETI durchführte?! Sicher, sein Lander hat den Roten Planeten komplett verfehlt, aber er war immer noch in der Lage, nach Außerirdischen zu suchen.


Inhalt

Gammastrahlenausbrüche wurden erstmals in den späten 1960er Jahren von den US-amerikanischen Vela-Satelliten beobachtet, die gebaut wurden, um Gammastrahlungsimpulse zu erkennen, die von im Weltraum getesteten Atomwaffen ausgesandt werden. Die Vereinigten Staaten vermuteten, dass die Sowjetunion nach der Unterzeichnung des Vertrags über das Verbot von Nuklearversuchen im Jahr 1963 versuchen könnte, geheime Atomtests durchzuführen. [12] Am 2. Juli 1967, um 14:19 UTC, entdeckten die Satelliten Vela 4 und Vela 3 einen Blitz von Gammastrahlung im Gegensatz zu allen bekannten Atomwaffensignaturen. [13] Das Team des Los Alamos National Laboratory unter der Leitung von Ray Klebesadel war sich nicht sicher, was passiert war, aber es hielt die Angelegenheit nicht für besonders dringend. Die Daten wurden zur Untersuchung aufbewahrt. Als zusätzliche Vela-Satelliten mit besseren Instrumenten gestartet wurden, fand das Los Alamos-Team weiterhin unerklärliche Gammastrahlenausbrüche in ihren Daten. Durch die Analyse der unterschiedlichen Ankunftszeiten der von verschiedenen Satelliten erfassten Bursts konnte das Team grobe Schätzungen für die Himmelspositionen von sechzehn Bursts ermitteln [13] und einen terrestrischen oder solaren Ursprung definitiv ausschließen. Die Entdeckung wurde 1973 freigegeben und veröffentlicht. [10]

Die meisten frühen Theorien von Gammastrahlenausbrüchen postulierten nahegelegene Quellen innerhalb der Milchstraße. Ab 1991 lieferten das Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) und sein Instrument Burst and Transient Source Explorer (BATSE), ein extrem empfindlicher Gammastrahlendetektor, Daten, die zeigten, dass die Verteilung von GRBs isotrop ist – nicht in eine bestimmte Richtung im Weltraum verzerrt ist . [14] Wenn die Quellen aus unserer eigenen Galaxie stammten, wären sie stark in oder nahe der galaktischen Ebene konzentriert. Das Fehlen eines solchen Musters im Fall von GRBs lieferte einen starken Beweis dafür, dass Gammastrahlenausbrüche von außerhalb der Milchstraße kommen müssen. [15] [16] [17] [18] Einige Milchstraßenmodelle weisen jedoch immer noch eine isotrope Verteilung auf. [15] [19]

Im Oktober 2018 berichteten Astronomen, dass GRB 150101B und GW170817, ein 2017 entdecktes Gravitationswellenereignis, möglicherweise durch denselben Mechanismus erzeugt wurden – die Verschmelzung zweier Neutronensterne. Die Ähnlichkeiten zwischen den beiden Ereignissen in Bezug auf Gammastrahlung, optische und Röntgenstrahlung sowie die Natur der zugehörigen Wirtsgalaxien sind "auffällig", was darauf hindeutet, dass die beiden getrennten Ereignisse beide das Ergebnis der Verschmelzung sein könnten von Neutronensternen, und beide könnten eine Kilonova sein, die laut den Forschern im Universum häufiger vorkommt als bisher angenommen. [20] [21] [22] [23]

Im November 2019 berichteten Astronomen über eine bemerkenswerte Gammastrahlenexplosion mit dem Namen GRB 190114C, die erstmals im Januar 2019 entdeckt wurde und die bisher Gammastrahlen mit der höchsten Energie – etwa 1 Tera Elektronenvolt (Tev) – erzeugte, die jemals für solche beobachtet wurde ein kosmisches Ereignis. [24] [25]

Gegenstückobjekte als Kandidatenquellen Bearbeiten

Jahrzehnte nach der Entdeckung von GRBs suchten Astronomen nach einem Gegenstück bei anderen Wellenlängen: d. h. jedem astronomischen Objekt in Positionsübereinstimmung mit einem kürzlich beobachteten Ausbruch. Astronomen betrachteten viele verschiedene Klassen von Objekten, darunter Weiße Zwerge, Pulsare, Supernovae, Kugelsternhaufen, Quasare, Seyfert-Galaxien und BL Lac-Objekte. [26] Alle diese Suchen waren erfolglos, [nb 1] und in einigen Fällen konnten besonders gut lokalisierte Bursts (solche, deren Positionen mit damals hoher Genauigkeit bestimmt wurden) eindeutig als keine hellen Objekte gezeigt werden Natur, die mit der von den erfassenden Satelliten abgeleiteten Position übereinstimmt. Dies deutete auf einen Ursprung entweder sehr schwacher Sterne oder extrem weit entfernter Galaxien hin. [27] [28] Selbst die genauesten Positionen enthielten zahlreiche lichtschwache Sterne und Galaxien, und man war sich weitgehend einig, dass die endgültige Auflösung der Ursprünge kosmischer Gammablitze sowohl neue Satelliten als auch eine schnellere Kommunikation erfordern würde. [29]

Nachglühen Bearbeiten

Mehrere Modelle für den Ursprung von Gammastrahlenausbrüchen postulierten, dass dem anfänglichen Gammastrahlenausbruch eine langsam verblassende Emission bei längeren Wellenlängen folgen sollte, die durch Kollisionen zwischen den Burst-Ejekta und interstellarem Gas erzeugt wird. [30] Diese verblassende Emission würde als "Nachleuchten" bezeichnet. Frühe Suchen nach diesem Nachglühen waren erfolglos, hauptsächlich weil es schwierig ist, die Position eines Bursts bei längeren Wellenlängen unmittelbar nach dem ersten Burst zu beobachten. Der Durchbruch gelang im Februar 1997, als der Satellit BeppoSAX einen Gammastrahlenausbruch (GRB 970228 [nb 2]) entdeckte und die Röntgenkamera in die Richtung gerichtet wurde, aus der der Burst stammte, und erkannte schwindende Röntgenstrahlung. Das William-Herschel-Teleskop identifizierte 20 Stunden nach dem Ausbruch ein verblassendes optisches Gegenstück.[31] Nachdem der GRB verblasst war, konnte durch Deep Imaging eine schwache, weit entfernte Wirtsgalaxie am Standort des GRB identifiziert werden, die durch das optische Nachleuchten lokalisiert wurde.[32 ] [33]

Wegen der sehr schwachen Leuchtkraft dieser Galaxie wurde ihre genaue Entfernung mehrere Jahre lang nicht gemessen. Lange danach kam es mit dem nächsten von BeppoSAX registrierten Ereignis, GRB 970508, zu einem weiteren großen Durchbruch. Dieses Ereignis wurde innerhalb von vier Stunden nach seiner Entdeckung lokalisiert, sodass die Forschungsteams viel früher als bei jedem vorherigen Ausbruch mit Beobachtungen beginnen konnten. Das Spektrum des Objekts zeigte eine Rotverschiebung von z = 0,835, was den Ausbruch in einer Entfernung von etwa 6 Milliarden Lichtjahren von der Erde platziert. [34] Dies war die erste genaue Bestimmung der Entfernung zu einem GRB und bewies zusammen mit der Entdeckung der Wirtsgalaxie von 970228, dass GRBs in extrem weit entfernten Galaxien vorkommen. [32] [35] Innerhalb weniger Monate endete die Kontroverse um die Entfernungsskala: GRBs waren extragalaktische Ereignisse, die ihren Ursprung in lichtschwachen Galaxien in enormen Entfernungen hatten. Im darauffolgenden Jahr folgte auf GRB 980425 innerhalb eines Tages eine helle Supernova (SN 1998bw), deren Position übereinstimmend war, was auf einen klaren Zusammenhang zwischen GRBs und dem Tod sehr massereicher Sterne hinweist. Dieser Ausbruch lieferte den ersten eindeutigen Hinweis auf die Natur der Systeme, die GRBs produzieren. [36]

BeppoSAX funktionierte bis 2002 und CGRO (mit BATSE) wurde im Jahr 2000 aus der Umlaufbahn genommen. Die Revolution in der Untersuchung von Gammastrahlenausbrüchen motivierte jedoch die Entwicklung einer Reihe zusätzlicher Instrumente, die speziell zur Erforschung der Natur von GRBs entwickelt wurden, insbesondere in den frühesten Momenten nach der Explosion. Die erste Mission dieser Art, HETE-2, [37] wurde im Jahr 2000 gestartet und funktionierte bis 2006 und lieferte die meisten der wichtigsten Entdeckungen in dieser Zeit. Eine der bisher erfolgreichsten Weltraummissionen, Swift, wurde 2004 gestartet und ist seit 2018 immer noch in Betrieb. [38] [39] Swift ist mit einem sehr empfindlichen Gammastrahlen-Detektor sowie mit Röntgen- und optischen Teleskopen an Bord ausgestattet, die schnell und automatisch geschwenkt werden können, um Nachleuchtemissionen nach einem Burst zu beobachten. Vor kurzem wurde die Fermi-Mission mit dem Gamma-Ray Burst Monitor gestartet, der mehrere hundert Ausbrüche pro Jahr erkennt, von denen einige hell genug sind, um mit dem Large Area Telescope von Fermi bei extrem hohen Energien beobachtet zu werden. Inzwischen wurden am Boden zahlreiche optische Teleskope gebaut oder modifiziert, um Robotersteuerungssoftware zu integrieren, die sofort auf Signale reagiert, die über das Gamma-ray Burst Coordinates Network gesendet werden. Dadurch können die Teleskope schnell wieder auf einen GRB ausrichten, oft innerhalb von Sekunden nach dem Empfang des Signals und während die Gammastrahlung selbst noch andauert. [40] [41]

Zu den neuen Entwicklungen seit den 2000er Jahren gehören die Erkennung kurzer Gammablitze als separate Klasse (wahrscheinlich von verschmelzenden Neutronensternen und nicht mit Supernovae verbunden), die Entdeckung ausgedehnter, unregelmäßiger Flackeraktivität bei Röntgenwellenlängen, die nach den meisten noch viele Minuten andauern GRBs und die Entdeckung der hellsten (GRB 080319B) und der ehemals am weitesten entfernten (GRB 090423) Objekte im Universum. [42] [43] Der am weitesten entfernte bekannte GRB, GRB 090429B, ist jetzt das am weitesten entfernte bekannte Objekt im Universum.

Die Lichtkurven von Gammablitzen sind äußerst vielfältig und komplex. [44] Keine zwei Gammastrahlen-Burst-Lichtkurven sind identisch, [45] mit großen Variationen, die in fast jeder Eigenschaft beobachtet werden: Die Dauer der beobachtbaren Emission kann von Millisekunden bis zu mehreren zehn Minuten variieren, es kann einen einzelnen Peak oder mehrere einzelne Subpulse geben , und einzelne Peaks können symmetrisch sein oder schnell aufhellen und sehr langsam verblassen. Einigen Bursts geht ein "Vorläufer"-Ereignis voraus, ein schwacher Burst, dem dann (nach Sekunden bis Minuten ohne jegliche Emission) die viel intensivere "echte" Burst-Episode folgt. [46] Die Lichtkurven einiger Ereignisse haben extrem chaotische und komplizierte Profile mit fast keinen erkennbaren Mustern. [29]

Obwohl einige Lichtkurven mit bestimmten vereinfachten Modellen grob reproduziert werden können, [47] wurden nur wenige Fortschritte beim Verständnis der beobachteten Vielfalt gemacht. Es wurden viele Klassifikationsschemata vorgeschlagen, aber diese basieren oft nur auf Unterschieden in der Erscheinung von Lichtkurven und spiegeln möglicherweise nicht immer einen echten physikalischen Unterschied in den Vorläufern der Explosionen wider. Diagramme der Verteilung der beobachteten Dauer [nb 3] für eine große Anzahl von Gammablitzen zeigen jedoch eine klare Bimodalität, was auf die Existenz zweier getrennter Populationen hindeutet: eine "kurze" Population mit einer durchschnittlichen Dauer von etwa 0,3 Sekunden und eine "lange" Population mit einer durchschnittlichen Dauer von etwa 30 Sekunden. [48] ​​Beide Verteilungen sind sehr breit mit einem signifikanten Überlappungsbereich, in dem die Identität eines bestimmten Ereignisses allein aus der Dauer nicht klar ist. Zusätzliche Klassen über dieses zweistufige System hinaus wurden sowohl aus Beobachtungs- als auch aus theoretischen Gründen vorgeschlagen. [49] [50] [51] [52]

Kurze Gammablitze Bearbeiten

Ereignisse mit einer Dauer von weniger als etwa zwei Sekunden werden als kurze Gammablitze klassifiziert. Diese machen etwa 30 % der Gammablitze aus, aber bis 2005 wurde kein Nachglühen von einem kurzen Ereignis erfolgreich nachgewiesen und über ihre Ursprünge war wenig bekannt. [54] Seitdem wurden mehrere Dutzend kurze Nachleuchten von Gammastrahlenausbrüchen entdeckt und lokalisiert, von denen mehrere mit Regionen geringer oder keiner Sternentstehung, wie großen elliptischen Galaxien und den zentralen Regionen großer Galaxienhaufen, in Verbindung gebracht werden. [55] [56] [57] [58] Dies schließt eine Verbindung zu massereichen Sternen aus, was bestätigt, dass kurze Ereignisse physikalisch von langen Ereignissen unterschieden werden. Darüber hinaus gab es keine Assoziation mit Supernovae. [59]

Die wahre Natur dieser Objekte war zunächst unbekannt, und die führende Hypothese war, dass sie aus der Verschmelzung von binären Neutronensternen [60] oder einem Neutronenstern mit einem Schwarzen Loch entstanden sind. Es wurde vermutet, dass solche Verschmelzungen Kilonovae erzeugen, [61] und es wurden Beweise für eine mit GRB 130603B assoziierte Kilonova gefunden. [62] [63] [64] Die mittlere Dauer dieser Ereignisse von 0,2 Sekunden deutet (wegen der Kausalität) auf eine Quelle mit sehr kleinem physikalischen Durchmesser in stellarer Hinsicht von weniger als 0,2 Lichtsekunden (etwa 60.000 km oder 37.000 Meilen – viermal) hin der Erddurchmesser). Die Beobachtung von Minuten bis Stunden von Röntgenblitzen nach einem kurzen Gammastrahlenausbruch stimmt mit kleinen Teilchen eines Primärobjekts wie einem Neutronenstern überein, die zunächst in weniger als zwei Sekunden von einem Schwarzen Loch verschluckt werden, gefolgt von einigen Stunden mit geringerer Energie Ereignisse, da verbleibende Fragmente von durch Gezeiten zerstörtem Neutronensternmaterial (kein Neutronium mehr) über einen längeren Zeitraum in der Umlaufbahn verbleiben, um sich spiralförmig in das Schwarze Loch zu drehen. [54] Ein kleiner Bruchteil der kurzen Gammablitze wird wahrscheinlich durch riesige Flares von weichen Gammarepeatern in nahegelegenen Galaxien erzeugt. [65] [66]

Der Ursprung von kurzen GRBs in Kilonovae wurde bestätigt, als kurzes GRB 170817A nur 1,7 s nach dem Nachweis der Gravitationswelle GW170817 entdeckt wurde, die ein Signal der Verschmelzung zweier Neutronensterne war. [67] [60]

Lange Gammablitze Bearbeiten

Die meisten beobachteten Ereignisse (70%) haben eine Dauer von mehr als zwei Sekunden und werden als lange Gammablitze klassifiziert. Da diese Ereignisse die Mehrheit der Bevölkerung ausmachen und dazu neigen, das hellste Nachleuchten zu haben, wurden sie viel detaillierter beobachtet als ihre kurzen Gegenstücke. Fast jeder gut untersuchte lange Gammastrahlenausbruch wurde mit einer Galaxie mit schneller Sternentstehung und in vielen Fällen auch mit einer Kernkollaps-Supernova in Verbindung gebracht, die eindeutig lange GRBs mit dem Tod massereicher Sterne in Verbindung bringt. [68] Lange GRB-Nachleuchtbeobachtungen bei hoher Rotverschiebung stimmen auch damit überein, dass die GRB in Sternentstehungsregionen entstanden sind. [69]

Ultralange Gammablitze Bearbeiten

Diese Ereignisse befinden sich am Ende der langen GRB-Dauerverteilung und dauern mehr als 10.000 Sekunden. Es wurde vorgeschlagen, dass sie eine separate Klasse bilden, verursacht durch den Kollaps eines blauen Überriesensterns, [70] ein Gezeitenunterbrechungsereignis [71] [72] oder ein neugeborener Magnetar. [71] [73] Bis heute ist nur eine kleine Zahl identifiziert worden, deren Hauptmerkmal die Dauer der Gammastrahlung ist. Zu den am besten untersuchten ultralangen Ereignissen gehören GRB 101225A und GRB 111209A. [72] [74] [75] Die niedrige Detektionsrate kann eher auf die geringe Empfindlichkeit aktueller Detektoren gegenüber lang andauernden Ereignissen als auf eine Widerspiegelung ihrer wahren Frequenz zurückzuführen sein. [72] Eine Studie aus dem Jahr 2013 [76] zeigt andererseits, dass die vorhandenen Beweise für eine separate ultralange GRB-Population mit einem neuen Vorläufertyp nicht schlüssig sind und weitere Beobachtungen bei mehreren Wellenlängen erforderlich sind, um eine sicherere Schlussfolgerung zu ziehen .

Gammablitze sind trotz ihrer typischerweise immensen Entfernungen sehr hell, wie sie von der Erde aus beobachtet werden. Ein durchschnittlich langer GRB hat trotz einer Entfernung von Milliarden Lichtjahren einen bolometrischen Fluss, der mit einem hellen Stern unserer Galaxie vergleichbar ist (im Vergleich zu einigen zehn Lichtjahren für die meisten sichtbaren Sterne). Der größte Teil dieser Energie wird in Gammastrahlen freigesetzt, obwohl einige GRBs auch extrem leuchtende optische Gegenstücke haben. GRB 080319B zum Beispiel wurde von einem optischen Gegenstück begleitet, das eine sichtbare Helligkeit von 5,8 erreichte [77], die trotz der Entfernung des Ausbruchs von 7,5 Milliarden Lichtjahren mit der der dunkelsten Sterne mit bloßem Auge vergleichbar war. Diese Kombination aus Helligkeit und Entfernung impliziert eine extrem energetische Quelle. Unter der Annahme, dass die Gammastrahlenexplosion kugelförmig ist, würde die Energieabgabe von GRB 080319B innerhalb eines Faktors von zwei der Ruheenergie der Sonne liegen (die Energie, die freigesetzt würde, wenn die Sonne vollständig in Strahlung umgewandelt würde). [42]

Gammastrahlenausbrüche gelten als hochfokussierte Explosionen, bei denen der größte Teil der Explosionsenergie in einem schmalen Jet kollimiert wird. [78] [79] Die ungefähre Winkelbreite des Jets (dh der Ausbreitungsgrad des Strahls) kann direkt durch die Beobachtung der achromatischen "Jet-Brüche" in Nachleuchtlichtkurven abgeschätzt werden: eine Zeit, nach der das langsam abklingende Nachglühen beginnt mit der Verlangsamung des Jets schnell zu verblassen und kann seine Strahlung nicht mehr so ​​effektiv abstrahlen. [80] [81] Beobachtungen deuten auf eine signifikante Variation des Strahlwinkels zwischen 2 und 20 Grad hin. [82]

Da ihre Energie stark fokussiert ist, wird erwartet, dass die von den meisten Bursts emittierten Gammastrahlen die Erde verfehlen und nie entdeckt werden. Wenn ein Gammablitz auf die Erde gerichtet ist, lässt die Fokussierung seiner Energie entlang eines relativ schmalen Strahls den Burst viel heller erscheinen, als wenn seine Energie sphärisch emittiert worden wäre. Wenn dieser Effekt berücksichtigt wird, wird beobachtet, dass typische Gammablitze eine wahre Energiefreisetzung von etwa 10 44 J oder etwa 1/2000 einer Sonnenmasse ( M ) Energieäquivalent [82] – was immer noch ein Vielfaches des Masse-Energie-Äquivalents der Erde ist (ca. 5,5 × 10 41 J). Dies ist vergleichbar mit der Energie, die bei einer hellen Supernova vom Typ Ib/c freigesetzt wird, und liegt im Bereich theoretischer Modelle. Es wurden sehr helle Supernovae beobachtet, die mehrere der nächsten GRBs begleiten. [36] Zusätzliche Unterstützung für die Fokussierung der Ausgabe von GRBs lieferten Beobachtungen starker Asymmetrien in den Spektren naher Supernovae vom Typ Ic [83] und von Radiobeobachtungen, die lange nach Ausbrüchen gemacht wurden, wenn ihre Jets nicht mehr relativistisch sind. [84]

Kurze (Zeitdauer) GRBs scheinen von einer Population mit geringerer Rotverschiebung (d. h. weniger entfernt) zu stammen und sind weniger leuchtend als lange GRBs. [85] Der Strahlungsgrad in kurzen Bursts wurde nicht genau gemessen, aber als Population sind sie wahrscheinlich weniger kollimiert als lange GRBs [86] oder möglicherweise in einigen Fällen überhaupt nicht kollimiert. [87]

Aufgrund der immensen Entfernungen der meisten Gammastrahlen-Burst-Quellen von der Erde ist die Identifizierung der Vorläufer, der Systeme, die diese Explosionen erzeugen, eine Herausforderung.Die Assoziation einiger langer GRBs mit Supernovae und die Tatsache, dass ihre Wirtsgalaxien schnell Sterne bilden, liefern sehr starke Beweise dafür, dass lange Gammastrahlenausbrüche mit massereichen Sternen verbunden sind. Der am weitesten verbreitete Mechanismus für die Entstehung von Langzeit-GRBs ist das Kollapsar-Modell, [88] bei dem der Kern eines extrem massereichen, schnell rotierenden Sterns mit geringer Metallizität in den letzten Stadien seiner Entwicklung zu einem Schwarzen Loch kollabiert. Materie in der Nähe des Kerns des Sterns regnet in Richtung Zentrum und wirbelt zu einer Akkretionsscheibe hoher Dichte. Der Einfall dieses Materials in ein Schwarzes Loch treibt ein Paar relativistischer Jets entlang der Rotationsachse nach außen, die durch die Sternhülle schießen und schließlich die Sternoberfläche durchbrechen und als Gammastrahlen ausstrahlen. Einige alternative Modelle ersetzen das Schwarze Loch durch einen neu gebildeten Magnetar, [89] [90] obwohl die meisten anderen Aspekte des Modells (der Kollaps des Kerns eines massereichen Sterns und die Bildung relativistischer Jets) gleich sind.

Die nächsten Analoga innerhalb der Milchstraße der Sterne, die lange Gammastrahlenausbrüche erzeugen, sind wahrscheinlich die Wolf-Rayet-Sterne, extrem heiße und massereiche Sterne, die den größten Teil oder den gesamten Wasserstoff durch Strahlungsdruck abgegeben haben. Eta Carinae, Apep und WR 104 wurden als mögliche zukünftige Vorläufer von Gammastrahlenausbrüchen genannt. [91] Es ist unklar, ob irgendein Stern in der Milchstraße die geeigneten Eigenschaften hat, um einen Gammastrahlenausbruch zu erzeugen. [92]

Das massereiche Sternmodell erklärt wahrscheinlich nicht alle Arten von Gammastrahlenausbrüchen. Es gibt starke Hinweise darauf, dass einige kurzzeitige Gammastrahlenausbrüche in Systemen ohne Sternentstehung und ohne massereiche Sterne auftreten, wie zum Beispiel elliptische Galaxien und Galaxienhalos. [85] Die bevorzugte Theorie für die Entstehung der meisten kurzen Gammablitze ist die Verschmelzung eines Doppelsternsystems, das aus zwei Neutronensternen besteht. Nach diesem Modell drehen sich die beiden Sterne in einem Doppelsternsystem langsam aufeinander zu, weil Gravitationsstrahlung Energie freisetzt [93] [94] bis Gezeitenkräfte die Neutronensterne plötzlich auseinanderreißen und sie zu einem einzigen Schwarzen Loch kollabieren. Der Einfall von Materie in das neue Schwarze Loch erzeugt eine Akkretionsscheibe und setzt einen Energiestoß frei, analog zum Kollapsar-Modell. Zahlreiche andere Modelle wurden ebenfalls vorgeschlagen, um kurze Gammastrahlenausbrüche zu erklären, darunter die Verschmelzung eines Neutronensterns und eines Schwarzen Lochs, der durch Akkretion verursachte Kollaps eines Neutronensterns oder die Verdampfung urzeitlicher Schwarzer Löcher. [95] [96] [97] [98]

Eine alternative Erklärung von Friedwardt Winterberg ist, dass im Zuge eines Gravitationskollapses und beim Erreichen des Ereignishorizonts eines Schwarzen Lochs alle Materie in einen Ausbruch von Gammastrahlung zerfällt. [99]

Gezeitenstörungsereignisse Bearbeiten

Diese neue Klasse von GRB-ähnlichen Ereignissen wurde erstmals durch die Entdeckung von GRB 110328A durch die Swift Gamma-Ray Burst Mission am 28. März 2011 entdeckt. Dieses Ereignis hatte eine Gammastrahlungsdauer von etwa 2 Tagen, viel länger als selbst ultralange GRBs und wurde viele Monate lang in Röntgenstrahlen nachgewiesen. Es trat im Zentrum einer kleinen elliptischen Galaxie bei einer Rotverschiebung von z = 0,3534 auf. Es gibt eine anhaltende Debatte darüber, ob die Explosion das Ergebnis eines Sternkollapses oder einer Gezeitenstörung war, die von einem relativistischen Jet begleitet wurde, obwohl die letztere Erklärung weithin bevorzugt wurde.

Ein Gezeitenstörungsereignis dieser Art tritt auf, wenn ein Stern mit einem supermassereichen Schwarzen Loch interagiert, den Stern zerfetzt und in einigen Fällen einen relativistischen Jet erzeugt, der eine helle Emission von Gammastrahlung erzeugt. Das Ereignis GRB 110328A (auch als Swift J1644+57 bezeichnet) wurde ursprünglich durch die Störung eines Hauptreihensterns durch ein Schwarzes Loch mit mehreren Millionen Sonnenmassen verursacht, [100] [101] [102] obwohl später wurde argumentiert, dass die Störung eines Weißen Zwergs durch ein Schwarzes Loch mit einer Masse von etwa 10 000 Sonnenmassen wahrscheinlicher sein könnte. [103]

Die Art und Weise, wie Gammablitze Energie in Strahlung umwandeln, ist noch wenig verstanden, und bis 2010 gab es noch kein allgemein akzeptiertes Modell dafür, wie dieser Prozess abläuft. [104] Jedes erfolgreiche Modell der GRB-Emission muss den physikalischen Prozess zur Erzeugung von Gammastrahlung erklären, der der beobachteten Vielfalt von Lichtkurven, Spektren und anderen Eigenschaften entspricht. [105] Eine besondere Herausforderung besteht darin, die sehr hohen Wirkungsgrade zu erklären, die von einigen Explosionen abgeleitet werden: Einige Gammastrahlenausbrüche können bis zur Hälfte (oder mehr) der Explosionsenergie in Gammastrahlen umwandeln. [106] Frühe Beobachtungen der hellen optischen Gegenstücke zu GRB 990123 und zu GRB 080319B, deren optische Lichtkurven Extrapolationen der Gammastrahlen-Lichtspektren waren, [77] [107] legten nahe, dass inverses Compton der dominierende Prozess in einigen Veranstaltungen. In diesem Modell werden bereits vorhandene niederenergetische Photonen innerhalb der Explosion an relativistischen Elektronen gestreut, wodurch ihre Energie um einen großen Faktor erhöht und in Gammastrahlen umgewandelt wird. [108]

Die Natur der längerwelligen Nachleuchtemission (von Röntgen bis Radio), die auf Gammastrahlenausbrüche folgt, wird besser verstanden. Jegliche Energie, die durch die Explosion freigesetzt wird, die nicht im Ausbruch selbst abgestrahlt wird, nimmt die Form von Materie oder Energie an, die sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit nach außen bewegt. Wenn diese Materie mit dem umgebenden interstellaren Gas kollidiert, erzeugt sie eine relativistische Stoßwelle, die sich dann vorwärts in den interstellaren Raum ausbreitet. Eine zweite Stoßwelle, der umgekehrte Stoß, kann sich zurück in die ausgestoßene Materie ausbreiten. Extrem energiereiche Elektronen innerhalb der Stoßwelle werden durch starke lokale Magnetfelder beschleunigt und strahlen als Synchrotronemission über den größten Teil des elektromagnetischen Spektrums ab. [109] [110] Dieses Modell war im Allgemeinen erfolgreich bei der Modellierung des Verhaltens vieler beobachteter Nachleuchten zu späten Zeitpunkten (im Allgemeinen Stunden bis Tage nach der Explosion), obwohl es Schwierigkeiten gibt, alle Eigenschaften der Nachleuchtung sehr kurz nach dem Gamma zu erklären. Strahlenstoß aufgetreten ist. [111]

Gammastrahlenausbrüche können schädliche oder zerstörerische Auswirkungen auf das Leben haben. Betrachtet man das Universum als Ganzes, sind die Regionen mit der niedrigsten Dichte am Rande großer Galaxien die sichersten Umgebungen für Leben, ähnlich wie auf der Erde. Unser Wissen über Galaxientypen und ihre Verteilung legt nahe, dass Leben, wie wir es kennen, nur in etwa 10 % aller Galaxien existieren kann. Darüber hinaus sind Galaxien mit einer Rotverschiebung, z, höher als 0,5 sind aufgrund ihrer höheren GRB-Rate und ihrer stellaren Kompaktheit für das Leben, wie wir es kennen, ungeeignet. [113] [114]

Alle bisher beobachteten GRBs traten weit außerhalb der Milchstraße auf und waren für die Erde ungefährlich. Wenn jedoch ein GRB innerhalb der Milchstraße innerhalb von 5.000 bis 8.000 Lichtjahren [115] auftreten und seine Emission direkt auf die Erde gestrahlt würde, könnten die Auswirkungen schädlich und potenziell verheerend für ihre Ökosysteme sein. Derzeit erfassen Satelliten im Orbit im Durchschnitt etwa einen GRB pro Tag. Der am nächsten beobachtete GRB im März 2014 war GRB 980425, der sich 40 Megaparsec (130.000.000 ly) [116] entfernt (z=0,0085) in einer Zwerggalaxie vom Typ SBc befindet. [117] GRB 980425 war weit weniger energiereich als der durchschnittliche GRB und war mit der Typ-Ib-Supernova SN 1998bw assoziiert. [118]

Für eine Galaxie von ungefähr der gleichen Größe wie die Milchstraße ist es schwierig, die genaue Rate abzuschätzen, mit der GRBs auftreten. Schätzungen der erwarteten Rate (für Langzeit-GRBs) können von einem Ausbruch alle 10.000 Jahre bis zu einem Ausbruch alle 1.000.000 Jahre reichen . [119] Nur ein kleiner Prozentsatz davon würde zur Erde gestrahlt. Schätzungen der Häufigkeit von kurzzeitigen GRBs sind aufgrund des unbekannten Kollimationsgrades noch unsicherer, aber wahrscheinlich vergleichbar. [120]

Da angenommen wird, dass GRBs gestrahlte Emission entlang zweier Jets in entgegengesetzte Richtungen beinhalten, würden nur Planeten im Weg dieser Jets der hochenergetischen Gammastrahlung ausgesetzt sein. [121]

Obwohl nahegelegene GRBs, die die Erde mit einem zerstörerischen Gammastrahlenregen treffen, nur hypothetische Ereignisse sind, wurden hochenergetische Prozesse in der gesamten Galaxie beobachtet, die die Erdatmosphäre beeinflussen. [122]

Auswirkungen auf die Erde Bearbeiten

Die Erdatmosphäre absorbiert hochenergetische elektromagnetische Strahlung wie Röntgen- und Gammastrahlen sehr effektiv, sodass diese Strahlungsarten während des Burst-Ereignisses selbst keine gefährlichen Werte an der Oberfläche erreichen würden. Die unmittelbare Auswirkung eines GRB auf das Leben auf der Erde innerhalb weniger Kiloparsec wäre nur ein kurzer Anstieg der ultravioletten Strahlung am Boden, der von weniger als einer Sekunde auf mehrere zehn Sekunden andauern würde. Diese ultraviolette Strahlung könnte abhängig von der genauen Art und Entfernung des Ausbruchs möglicherweise gefährliche Werte erreichen, aber es scheint unwahrscheinlich, dass sie eine globale Katastrophe für das Leben auf der Erde verursachen kann. [123] [124]

Die langfristigen Auswirkungen eines nahen Ausbruchs sind gefährlicher. Gammastrahlen verursachen chemische Reaktionen in der Atmosphäre, an denen Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle beteiligt sind, wobei zuerst Stickoxid und dann Stickstoffdioxid entstehen. Die Stickoxide verursachen gefährliche Wirkungen auf drei Ebenen. Erstens bauen sie das Ozon ab, wobei Modelle eine mögliche globale Reduzierung von 25 bis 35 % zeigen, an bestimmten Orten sogar bis zu 75 %, ein Effekt, der jahrelang anhalten würde. Diese Reduzierung reicht aus, um einen gefährlich erhöhten UV-Index an der Oberfläche zu verursachen. Zum anderen verursachen die Stickoxide photochemischen Smog, der den Himmel verdunkelt und Teile des Sonnenlichtspektrums ausblendet. Dies würde die Photosynthese beeinträchtigen, aber Modelle zeigen nur eine Verringerung des gesamten Sonnenlichtspektrums um etwa 1%, die einige Jahre andauert. Der Smog könnte jedoch potenziell eine Abkühlung auf das Erdklima bewirken und einen "kosmischen Winter" (ähnlich einem Einschlagswinter, aber ohne Auswirkungen) erzeugen, jedoch nur, wenn er gleichzeitig mit einer globalen Klimainstabilität auftritt. Drittens würde der erhöhte Stickstoffdioxidgehalt in der Atmosphäre ausgewaschen und saurer Regen erzeugt. Salpetersäure ist für eine Vielzahl von Organismen, einschließlich Amphibienleben, giftig, aber Modelle sagen voraus, dass sie keine Werte erreichen würde, die schwerwiegende globale Auswirkungen haben würden. Die Nitrate könnten sogar für einige Pflanzen von Nutzen sein. [123] [124]

Alles in allem wird ein GRB innerhalb weniger Kiloparsec mit seiner auf die Erde gerichteten Energie hauptsächlich Leben schädigen, indem es die UV-Werte während des Ausbruchs selbst und einige Jahre danach erhöht. Modelle zeigen, dass die destruktiven Auswirkungen dieser Zunahme bis zum 16-fachen der normalen DNA-Schäden verursachen können. Eine verlässliche Bewertung der Folgen für das terrestrische Ökosystem hat sich aufgrund der Unsicherheit der biologischen Feld- und Labordaten als schwierig erwiesen. [123] [124]

Hypothetische Auswirkungen auf die Erde in der Vergangenheit Bearbeiten

GRBs, die nahe genug sind, um das Leben in irgendeiner Weise zu beeinflussen, könnten etwa alle fünf Millionen Jahre auftreten – ungefähr tausend Mal seit Beginn des Lebens auf der Erde. [125]

Die großen Ordovizium-Silur-Aussterbeereignisse vor 450 Millionen Jahren könnten durch einen GRB verursacht worden sein. Die Trilobitenarten des späten Ordoviziums, die einen Teil ihres Lebens in der Planktonschicht nahe der Meeresoberfläche verbrachten, waren viel stärker betroffen als Tiefseebewohner, die dazu neigten, sich in ziemlich begrenzten Gebieten zu bewegen. Dies steht im Gegensatz zum üblichen Muster von Aussterbeereignissen, bei denen Arten mit weiter verbreiteten Populationen typischerweise besser abschneiden. Eine mögliche Erklärung ist, dass im tiefen Wasser verbleibende Trilobiten besser vor der erhöhten UV-Strahlung geschützt wären, die mit einem GRB verbunden ist. Für diese Hypothese spricht auch die Tatsache, dass im späten Ordovizium die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens von grabenden Muschelarten geringer war als das Aussterben von Muscheln, die an der Oberfläche lebten. [9]

Es wurde argumentiert, dass die 774–775 Kohlenstoff-14-Spitze das Ergebnis eines kurzen GRB war, [126] [127] obwohl eine sehr starke Sonneneruption eine andere Möglichkeit ist. [128]

Es wurden keine Gammastrahlenausbrüche aus unserer eigenen Galaxie, der Milchstraße, beobachtet, [129] und die Frage, ob es jemals zu einem solchen kam, bleibt ungeklärt. Angesichts des sich entwickelnden Verständnisses von Gammablitzen und ihren Vorläufern verzeichnet die wissenschaftliche Literatur eine wachsende Zahl lokaler, vergangener und zukünftiger GRB-Kandidaten. GRBs mit langer Dauer sind mit superluminösen Supernovae oder Hypernovae und den meisten leuchtend blauen Variablen (LBVs) verwandt, und es wird angenommen, dass sich schnell drehende Wolf-Rayet-Sterne ihre Lebenszyklen in Kernkollaps-Supernovae mit einer damit verbundenen lang anhaltenden GRB beenden. Das Wissen über GRBs stammt jedoch aus metallarmen Galaxien früherer Epochen der Entwicklung des Universums, und es ist unmöglich, direkt auf weiter entwickelte Galaxien und stellare Umgebungen mit höherer Metallizität wie die Milchstraße zu extrapolieren. [130] [131] [132]


Inhalt

Vorschläge und Vorläufer Bearbeiten

1923 veröffentlichte Hermann Oberth, der zusammen mit Robert H. Goddard und Konstantin Tsiolkovsky als Vater der modernen Raketentechnik gilt, considered Die Rakete zu den Planetenräumen ("The Rocket into Planetary Space"), in dem erwähnt wurde, wie ein Teleskop durch eine Rakete in die Erdumlaufbahn getrieben werden könnte. [11]

Die Geschichte des Hubble-Weltraumteleskops lässt sich bis ins Jahr 1946 zurückverfolgen, auf das Papier des Astronomen Lyman Spitzer mit dem Titel "Astronomical Advantages of an Extraterrestrial Observatory". [12] Darin erörterte er die beiden Hauptvorteile, die ein weltraumgestütztes Observatorium gegenüber bodengestützten Teleskopen hätte. Erstens wäre die Winkelauflösung (der kleinste Abstand, bei dem Objekte klar unterschieden werden können) nur durch die Beugung begrenzt und nicht durch die Turbulenzen in der Atmosphäre, die Sterne zum Funkeln bringen, was Astronomen als Sehen bekannt sind. Zu dieser Zeit waren bodengestützte Teleskope auf Auflösungen von 0,5 bis 1,0 Bogensekunden beschränkt, verglichen mit einer theoretischen beugungsbegrenzten Auflösung von etwa 0,05 Bogensekunden für ein optisches Teleskop mit einem Spiegel mit 2,5 m (8 ft 2 in) Durchmesser. Zweitens könnte ein weltraumgestütztes Teleskop infrarotes und ultraviolettes Licht beobachten, das von der Erdatmosphäre stark absorbiert wird.

Spitzer widmete einen Großteil seiner Karriere der Entwicklung eines Weltraumteleskops. 1962 empfahl ein Bericht der US-amerikanischen National Academy of Sciences die Entwicklung eines Weltraumteleskops als Teil des Weltraumprogramms, und 1965 wurde Spitzer zum Leiter eines Komitees ernannt, das wissenschaftliche Ziele für ein großes Weltraumteleskop definieren sollte. [13]

Die weltraumgestützte Astronomie hatte nach dem Zweiten Weltkrieg in sehr kleinem Maßstab begonnen, als Wissenschaftler die Entwicklungen in der Raketentechnologie nutzten. Das erste ultraviolette Spektrum der Sonne wurde 1946 aufgenommen [14] und die National Aeronautics and Space Administration (NASA) startete 1962 das Orbiting Solar Observatory (OSO), um UV-, Röntgen- und Gammastrahlenspektren zu erhalten. 15] Ein umlaufendes Sonnenteleskop wurde 1962 vom Vereinigten Königreich als Teil des Ariel-Weltraumprogramms gestartet, und 1966 startete die NASA die erste Mission des Orbiting Astronomical Observatory (OAO). Die Batterie von OAO-1 versagte nach drei Tagen und beendete die Mission. Es folgte das Orbiting Astronomical Observatory 2 (OAO-2), das von seinem Start im Jahr 1968 bis 1972 ultraviolette Beobachtungen von Sternen und Galaxien durchführte, weit über seine ursprünglich geplante Lebensdauer von einem Jahr hinaus. [16]

Die Missionen OSO und OAO haben gezeigt, welche wichtige Rolle weltraumgestützte Beobachtungen in der Astronomie spielen könnten. Im Jahr 1968 entwickelte die NASA feste Pläne für ein weltraumgestütztes Spiegelteleskop mit einem Spiegel von 3 m (9,8 ft) Durchmesser, das vorläufig als Large Orbiting Telescope oder Large Space Telescope (LST) bekannt ist, mit einem Start für 1979. Diese Pläne betonten die Notwendigkeit von Wartungsmissionen mit Besatzung für das Teleskop, um sicherzustellen, dass ein so kostspieliges Programm eine lange Lebensdauer hatte, und die gleichzeitige Entwicklung von Plänen für das wiederverwendbare Space Shuttle deutete darauf hin, dass die Technologie, die dies ermöglicht, bald verfügbar sein würde. [17]

Suche nach Finanzierung Bearbeiten

Der anhaltende Erfolg des OAO-Programms führte zu einem immer stärkeren Konsens innerhalb der astronomischen Gemeinschaft, dass die LST ein wichtiges Ziel sein sollte. 1970 richtete die NASA zwei Komitees ein, eines um die technische Seite des Weltraumteleskopprojekts zu planen und das andere die wissenschaftlichen Ziele der Mission festzulegen. Sobald diese eingerichtet waren, bestand die nächste Hürde für die NASA darin, die Finanzierung des Instruments zu beschaffen, das weitaus teurer wäre als jedes erdbasierte Teleskop. Der US-Kongress stellte viele Aspekte des vorgeschlagenen Budgets für das Teleskop in Frage und erzwang Kürzungen des Budgets für die Planungsphase, die zu dieser Zeit aus sehr detaillierten Studien potenzieller Instrumente und Hardware für das Teleskop bestand. Im Jahr 1974 führten Kürzungen der öffentlichen Ausgaben dazu, dass der Kongress alle Mittel für das Teleskopprojekt strich. [18]

Als Reaktion darauf wurde eine landesweite Lobbyarbeit unter Astronomen koordiniert. Viele Astronomen trafen sich persönlich mit Kongressabgeordneten und Senatoren, und es wurden groß angelegte Briefkampagnen organisiert. Die National Academy of Sciences veröffentlichte einen Bericht, in dem die Notwendigkeit eines Weltraumteleskops betont wurde, und schließlich stimmte der Senat der Hälfte des ursprünglich vom Kongress genehmigten Budgets zu. [19]

Die Finanzierungsprobleme führten zu einer gewissen Reduzierung des Projektumfangs, wobei der vorgeschlagene Spiegeldurchmesser von 3 m auf 2,4 m reduziert wurde, sowohl um die Kosten zu senken [20] als auch um eine kompaktere und effektivere Konfiguration der Teleskophardware zu ermöglichen. Ein vorgeschlagenes Vorläufer-Weltraumteleskop mit 1,5 m (4 ft 11 Zoll) zum Testen der Systeme, die auf dem Hauptsatelliten verwendet werden sollten, wurde fallengelassen, und Haushaltsbedenken führten auch zu einer Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA). Die ESA erklärte sich bereit, ein Instrument der ersten Generation für das Teleskop zu finanzieren und zu liefern, sowie die Solarzellen, die es mit Strom versorgen würden, und Personal für die Arbeit an dem Teleskop in den Vereinigten Staaten, im Gegenzug dafür, dass europäischen Astronomen mindestens 15 garantiert werden % der Beobachtungszeit am Teleskop. [21] Der Kongress genehmigte schließlich die Finanzierung von 36 Millionen US-Dollar für 1978, und der Entwurf des LST begann ernsthaft mit dem Ziel, 1983 zu starten. [19] 1983 wurde das Teleskop nach Edwin Hubble benannt, [22] der bestätigte eine der größten wissenschaftlichen Entdeckungen des 20. Jahrhunderts von Georges Lemaître, dass sich das Universum ausdehnt. [23]

Bau und Ingenieurwesen Bearbeiten

Nachdem das Weltraumteleskop-Projekt grünes Licht gegeben hatte, wurde die Arbeit an dem Programm auf viele Institutionen aufgeteilt. Dem Marshall Space Flight Center (MSFC) wurde die Verantwortung für Design, Entwicklung und Bau des Teleskops übertragen, während das Goddard Space Flight Center die Gesamtkontrolle über die wissenschaftlichen Instrumente und das Bodenkontrollzentrum für die Mission erhielt. [24] MSFC beauftragte das Optikunternehmen Perkin-Elmer mit dem Design und Bau der Optical Telescope Assembly (OTA) und Fine Guidance Sensoren für das Weltraumteleskop. Lockheed wurde beauftragt, das Raumfahrzeug zu konstruieren und zu integrieren, in dem das Teleskop untergebracht werden sollte. [25]

Optische Teleskopbaugruppe Bearbeiten

Optisch ist das HST ein Cassegrain-Reflektor des Ritchey-Chrétien-Designs, wie die meisten großen professionellen Teleskope. Diese Konstruktion mit zwei hyperbolischen Spiegeln ist für eine gute Abbildungsleistung über ein breites Sichtfeld bekannt, mit dem Nachteil, dass die Spiegel schwer herzustellen und zu testen sind. Der Spiegel und das optische System des Teleskops bestimmen die endgültige Leistung und wurden nach genauen Spezifikationen entwickelt. Optische Teleskope haben normalerweise Spiegel, die auf eine Genauigkeit von etwa einem Zehntel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts poliert sind, aber das Weltraumteleskop sollte für Beobachtungen vom Sichtbaren bis zum Ultraviolett (kürzere Wellenlängen) verwendet werden und wurde so spezifiziert, dass es beugungsbegrenzt ist, um den vollen Umfang zu erreichen Vorteil der Weltraumumgebung. Daher musste sein Spiegel mit einer Genauigkeit von 10 Nanometern oder etwa 1/65 der Wellenlänge von rotem Licht poliert werden. [26] Im Bereich der langen Wellenlängen wurde der OTA nicht im Hinblick auf eine optimale IR-Leistung entwickelt – zum Beispiel werden die Spiegel durch Heizungen auf stabilen (und warmen, etwa 15 °C) Temperaturen gehalten. Dies schränkt die Leistung von Hubble als Infrarotteleskop ein. [27]

Perkin-Elmer beabsichtigte, den Spiegel mit speziell angefertigten und hochentwickelten computergesteuerten Poliermaschinen in die gewünschte Form zu schleifen. [25] Für den Fall, dass ihre Spitzentechnologie jedoch in Schwierigkeiten geraten sollte, verlangte die NASA, dass PE Kodak einen Untervertrag mit der Konstruktion eines Rückspiegels unter Verwendung traditioneller Spiegelpoliertechniken unterzieht. [28] (Das Team von Kodak und Itek bot auch auf die ursprüngliche Hochglanzpolitur. Ihr Angebot forderte die beiden Unternehmen auf, die Arbeit des jeweils anderen zu überprüfen, was mit ziemlicher Sicherheit den Polierfehler entdeckt hätte, der später solche Probleme verursachte.) [29] Der Kodak-Spiegel ist jetzt im National Air and Space Museum permanent ausgestellt. [30] [31] Ein im Rahmen dieser Bemühungen gebauter Itek-Spiegel wird nun im 2,4-m-Teleskop am Magdalena Ridge-Observatorium verwendet. [32]

Der Bau des Perkin-Elmer-Spiegels begann 1979, beginnend mit einem Rohling, der von Corning aus ihrem Ultra-Low-Expansion-Glas hergestellt wurde. Um das Gewicht des Spiegels so gering wie möglich zu halten, bestand er aus je 25 mm (0,98 Zoll) dicken oberen und unteren Platten, die ein Wabengitter einschließen. Perkin-Elmer simulierte Mikrogravitation, indem er den Spiegel von hinten mit 130 Stäben stützte, die unterschiedliche Kräfte ausübten. [33] Dies stellte sicher, dass die endgültige Form des Spiegels beim endgültigen Einsatz korrekt und spezifikationsgerecht war. Das Hochglanzpolieren dauerte bis Mai 1981. NASA-Berichte zu dieser Zeit stellten die Führungsstruktur von Perkin-Elmer in Frage, und das Polieren begann hinter dem Zeitplan und über dem Budget zu liegen. Um Geld zu sparen, stellte die NASA die Arbeiten am Rückspiegel ein und legte den Starttermin des Teleskops auf Oktober 1984 zurück. [34] Der Spiegel war Ende 1981 fertig gestellt und wurde mit 9.100 l (2.000 imp gal 2.400 US .) gewaschen gal) heißem, entionisiertem Wasser und erhielt dann eine reflektierende Beschichtung aus 65 nm dickem Aluminium und eine Schutzbeschichtung aus 25 nm dickem Magnesiumfluorid. [27] [35]

Zweifel an der Kompetenz von Perkin-Elmer bei einem Projekt dieser Bedeutung wurden weiterhin geäußert, da sich ihr Budget und der Zeitrahmen für die Produktion des Rests des OTA weiter aufblähten. Als Reaktion auf einen Zeitplan, der als "unsettiert und sich täglich ändernd" beschrieben wurde, verschob die NASA den Starttermin des Teleskops auf April 1985. Perkin-Elmers Zeitpläne rutschten weiterhin um etwa einen Monat pro Quartal ab, und manchmal erreichten die Verzögerungen einen Tag für jeden Arbeitstag. Die NASA war gezwungen, den Starttermin auf März und dann September 1986 zu verschieben. Zu diesem Zeitpunkt war das Gesamtbudget des Projekts auf 1,175 Milliarden US-Dollar gestiegen. [36]

Raumfahrzeugsysteme Bearbeiten

Das Raumfahrzeug, in dem das Teleskop und die Instrumente untergebracht werden sollten, war eine weitere große technische Herausforderung. Es müsste häufigen Übergängen von direktem Sonnenlicht in die Dunkelheit des Erdschattens standhalten, die große Temperaturschwankungen verursachen würden, und gleichzeitig stabil genug sein, um eine äußerst genaue Ausrichtung des Teleskops zu ermöglichen. Ein Mantel aus mehrlagiger Isolierung hält die Temperatur im Teleskop stabil und umgibt eine leichte Aluminiumschale, in der das Teleskop und die Instrumente sitzen. Innerhalb der Schale hält ein Graphit-Epoxy-Rahmen die Arbeitsteile des Teleskops fest ausgerichtet. [37] Da Graphitverbundwerkstoffe hygroskopisch sind, bestand die Gefahr, dass Wasserdampf, der in Lockheeds Reinraum vom Fachwerk absorbiert wurde, später im Vakuum des Weltraums ausgedrückt wurde, was dazu führte, dass die Instrumente des Teleskops mit Eis bedeckt waren. Um dieses Risiko zu verringern, wurde vor dem Start des Teleskops in den Weltraum eine Stickstoffgasspülung durchgeführt. [38]

Während der Bau des Raumfahrzeugs, in dem das Teleskop und die Instrumente untergebracht werden sollten, etwas reibungsloser verlief als der Bau des OTA, erlebte Lockheed immer noch einige Budget- und Zeitplanverschiebungen, und im Sommer 1985 lag der Bau des Raumfahrzeugs 30% über dem Budget und drei Monate hinter dem Zeitplan. Ein MSFC-Bericht besagt, dass Lockheed sich eher auf die Anweisungen der NASA verlässt, als beim Bau selbst die Initiative zu ergreifen. [39]

Computersysteme und Datenverarbeitung Bearbeiten

Die beiden ersten primären Computer des HST waren das 1,25-MHz-DF-224-System von Rockwell Autonetics, das drei redundante CPUs enthielt, und zwei redundante NSSC-1-Systeme (NASA Standard Spacecraft Computer, Model 1), entwickelt von Westinghouse und GSFC mit Dioden-Transistor-Logik (DTL). Während der Servicing Mission 1 im Jahr 1993 wurde ein Co-Prozessor für den DF-224 hinzugefügt, der aus zwei redundanten Strings eines Intel-basierten 80386-Prozessors mit einem 80387-Mathe-Co-Prozessor bestand. [40] Der DF-224 und sein 386er Co-Prozessor wurden 1999 während der Servicing Mission 3A durch ein 25 MHz Intel-basiertes 80486-Prozessorsystem ersetzt. [41] Der neue Computer ist 20-mal schneller, mit sechsmal mehr Speicher als die DF-224 ersetzte es. Es erhöht den Durchsatz, indem es einige Rechenaufgaben vom Boden auf das Raumfahrzeug verlagert, und spart Geld, indem es die Verwendung moderner Programmiersprachen ermöglicht. [42]

Darüber hinaus verfügten einige der wissenschaftlichen Instrumente und Komponenten über eigene eingebettete mikroprozessorbasierte Steuerungssysteme. Die MATs (Multiple Access Transponder)-Komponenten MAT-1 und MAT-2 verwenden Mikroprozessoren vom Typ CDP1802CD von Hughes Aircraft. [43] Die Wide Field and Planetary Camera (WFPC) verwendet ebenfalls einen RCA 1802-Mikroprozessor (oder möglicherweise die ältere 1801-Version). [44] Die WFPC-1 wurde während der Wartungsmission 1 im Jahr 1993 durch die WFPC-2 ersetzt, die dann während der Wartungsmission 4 im Jahr 2009 durch die Wide Field Camera 3 (WFC3) ersetzt wurde.

Erste Instrumente Bearbeiten

Beim Start trug das HST fünf wissenschaftliche Instrumente: die Wide Field and Planetary Camera (WF/PC), den Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS), das High Speed ​​Photometer (HSP), die Faint Object Camera (FOC) und den Faint Object Spectrograph (FOS .). ). WF/PC war ein hochauflösendes bildgebendes Gerät, das hauptsächlich für optische Beobachtungen gedacht war. Es wurde vom Jet Propulsion Laboratory der NASA gebaut und enthielt einen Satz von 48 Filtern, die Spektrallinien von besonderem astrophysikalischem Interesse isolieren. Das Instrument enthielt acht Charge-Coupled Device (CCD)-Chips, die auf zwei Kameras verteilt waren, die jeweils vier CCDs verwendeten. Jeder CCD hat eine Auflösung von 0,64 Megapixel. [45] Die Weitfeldkamera (WFC) deckte ein großes Winkelfeld auf Kosten der Auflösung ab, während die Planetenkamera (PC) Bilder mit einer längeren effektiven Brennweite als die WF-Chips aufnahm, was ihr eine größere Vergrößerung ermöglichte. [46]

Der Goddard High Resolution Spectrograph (GHRS) war ein Spektrograph, der für den Betrieb im Ultraviolett entwickelt wurde. Es wurde vom Goddard Space Flight Center gebaut und konnte eine spektrale Auflösung von 90.000 erreichen. [47] Ebenfalls für Ultraviolettbeobachtungen optimiert waren FOC und FOS, die die höchste räumliche Auflösung aller Instrumente auf Hubble erreichten. Anstelle von CCDs verwendeten diese drei Instrumente Photonen zählende Digicons als Detektoren. Das FOC wurde von der ESA gebaut, während die University of California, San Diego, und die Martin Marietta Corporation das FOS gebaut haben. [46]

Das letzte Instrument war das HSP, das an der University of Wisconsin-Madison entworfen und gebaut wurde. Es wurde für Beobachtungen mit sichtbarem und ultraviolettem Licht von veränderlichen Sternen und anderen astronomischen Objekten mit unterschiedlicher Helligkeit optimiert. Es kann bis zu 100.000 Messungen pro Sekunde mit einer photometrischen Genauigkeit von etwa 2% oder besser durchführen. [48]

Das Leitsystem des HST kann auch als wissenschaftliches Instrument eingesetzt werden. Seine drei Fine Guidance Sensoren (FGS) dienen in erster Linie dazu, das Teleskop während einer Beobachtung genau ausgerichtet zu halten, können aber auch verwendet werden, um extrem genaue Astrometriemessungen mit einer Genauigkeit von 0,0003 Bogensekunden durchzuführen. [49]

Bodenunterstützung Bearbeiten

Das Space Telescope Science Institute (STScI) ist für den wissenschaftlichen Betrieb des Teleskops und die Lieferung von Datenprodukten an Astronomen verantwortlich. STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) betrieben und befindet sich in Baltimore, Maryland, auf dem Homewood-Campus der Johns Hopkins University, einer der 39 US-amerikanischen Universitäten und sieben internationalen Tochtergesellschaften, die das AURA-Konsortium bilden. STScI wurde 1981 [50] [51] nach einem Machtkampf zwischen der NASA und der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft gegründet. Die NASA wollte diese Funktion im eigenen Haus behalten, aber die Wissenschaftler wollten, dass sie in einer akademischen Einrichtung angesiedelt ist. [52] [53] Die 1984 in Garching bei München bei München gegründete Space Telescope European Coordinating Facility (ST-ECF) bot bis 2011 ähnliche Unterstützung für europäische Astronomen, als diese Aktivitäten in das European Space Astronomy Centre verlegt wurden.

Eine ziemlich komplexe Aufgabe, die STScI zufällt, ist die Planung von Beobachtungen für das Teleskop. [54] Hubble befindet sich in einer erdnahen Umlaufbahn, um Wartungsmissionen zu ermöglichen, aber das bedeutet, dass die meisten astronomischen Ziele für etwas weniger als die Hälfte jeder Umlaufbahn von der Erde verdeckt werden. Beobachtungen können nicht stattfinden, wenn das Teleskop die Südatlantische Anomalie aufgrund erhöhter Strahlungswerte durchquert, und es gibt auch große Ausschlusszonen um die Sonne (ohne Beobachtungen von Merkur), Mond und Erde. Der Sonnenvermeidungswinkel beträgt etwa 50°, um zu verhindern, dass Sonnenlicht irgendeinen Teil des OTA beleuchtet. Die Vermeidung von Erde und Mond hält helles Licht von den FGSs fern und verhindert, dass Streulicht in die Instrumente eindringt. Wenn die FGSs ausgeschaltet sind, können Mond und Erde beobachtet werden. Erdbeobachtungen wurden sehr früh im Programm verwendet, um Flat-Fields für das WFPC1-Instrument zu erzeugen. Es gibt eine sogenannte Continuous Viewing Zone (CVZ), etwa 90° zur Ebene der Hubble-Umlaufbahn, in der Ziele für längere Zeit nicht verdeckt werden.

Aufgrund der Präzession der Umlaufbahn bewegt sich der Standort des CVZ langsam über einen Zeitraum von acht Wochen. Da sich der Erdrand immer innerhalb von etwa 30° von Regionen innerhalb der CVZ befindet, kann die Helligkeit des gestreuten Erdscheins während der CVZ-Beobachtungen über lange Zeiträume erhöht sein. Hubble-Bahnen in einer niedrigen Erdumlaufbahn in einer Höhe von etwa 540 Kilometern (340 Meilen) und einer Neigung von 28,5°. [5] Die Position entlang seiner Umlaufbahn ändert sich im Laufe der Zeit auf eine Weise, die nicht genau vorhersehbar ist. Die Dichte der oberen Atmosphäre hängt von vielen Faktoren ab, und das bedeutet, dass Hubbles vorhergesagte Position für sechs Wochen um bis zu 4.000 km (2.500 Meilen) falsch sein könnte. Beobachtungspläne werden in der Regel nur wenige Tage im Voraus festgelegt, da eine längere Vorlaufzeit bedeuten würde, dass das Ziel zum Zeitpunkt seiner Beobachtung möglicherweise nicht beobachtbar ist. [55] Technische Unterstützung für HST wird von NASA- und Auftragnehmerpersonal im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, 48 km (30 Meilen) südlich des STScI bereitgestellt. Der Betrieb von Hubble wird 24 Stunden am Tag von vier Teams von Fluglotsen überwacht, die das Flight Operations Team von Hubble bilden. [54]

Herausforderer Katastrophe, Verzögerungen und eventueller Start Bearbeiten

Im Januar 1986 schien der geplante Starttermin Oktober machbar, aber die Herausforderer Explosion brachte das US-Raumfahrtprogramm zum Erliegen, brachte die Shuttle-Flotte auf den Boden und zwang den Start von Hubble um mehrere Jahre zu verschieben. Das Teleskop musste in einem Reinraum aufbewahrt, mit Strom versorgt und mit Stickstoff gespült werden, bis ein Start neu geplant werden konnte. Diese kostspielige Situation (ca. 6 Millionen US-Dollar pro Monat) hat die Gesamtkosten des Projekts noch weiter in die Höhe getrieben. Diese Verzögerung gab den Ingenieuren Zeit, umfangreiche Tests durchzuführen, eine möglicherweise fehleranfällige Batterie auszutauschen und andere Verbesserungen vorzunehmen. [56] Darüber hinaus war die zur Steuerung von Hubble benötigte Bodensoftware 1986 noch nicht fertig und war zum Start 1990 kaum fertig. [57]

Schließlich, nach der Wiederaufnahme der Shuttle-Flüge im Jahr 1988, war der Start des Teleskops für 1990 geplant. Am 24. April 1990 wurde Space Shuttle Entdeckung während der STS-31-Mission erfolgreich gestartet. [58]

Von seinen ursprünglichen Gesamtkosten von etwa 400 Millionen US-Dollar kostete das Teleskop zum Zeitpunkt seines Starts etwa 4,7 Milliarden US-Dollar. Die kumulierten Kosten von Hubble wurden im Jahr 2010, zwanzig Jahre nach der Markteinführung, auf etwa 10 Milliarden US-Dollar geschätzt. [59]

Hubble beherbergt fünf wissenschaftliche Instrumente gleichzeitig sowie die Feinsteuerungssensoren, die hauptsächlich zum Ausrichten des Teleskops verwendet werden, aber gelegentlich für wissenschaftliche Astrometriemessungen verwendet werden. Frühe Instrumente wurden während der Shuttle-Wartungsmissionen durch fortschrittlichere ersetzt. COSTAR war eher ein optisches Korrekturgerät als ein wissenschaftliches Instrument, belegte jedoch einen der fünf Instrumentenschächte.

Seit der letzten Wartungsmission im Jahr 2009 sind die vier aktiven Instrumente ACS, COS, STIS und WFC3. NICMOS befindet sich im Ruhezustand, kann jedoch wiederbelebt werden, wenn WFC3 in Zukunft ausfällt.

    (ACS 2002–heute) (COS 2009–heute) (COSTAR 1993–2009) (FOC 1990–2002) (FOS 1990–1997) (FGS 1990–heute) (GHRS/HRS 1990–1997) (HSP 1990–1993) (NICMOS 1997–heute, Winterschlaf seit 2008) (STIS 1997–heute (nicht operativ 2004–2009)) (WFPC 1990–1993) (WFPC2 1993–2009) (WFC3 2009–heute)

Von den ehemaligen Instrumenten sind drei (COSTAR, FOS und WFPC2) im Smithsonian National Air and Space Museum ausgestellt. Das FOC befindet sich im Dornier Museum, Deutschland. Das HSP befindet sich im Space Place der University of Wisconsin-Madison. Der erste WFPC wurde demontiert und einige Komponenten wurden dann in WFC3 wiederverwendet.

Innerhalb weniger Wochen nach dem Start des Teleskops deuteten die zurückgesendeten Bilder auf ein ernsthaftes Problem mit dem optischen System hin. Obwohl die ersten Bilder schärfer erschienen als die von bodengestützten Teleskopen, gelang es Hubble nicht, einen endgültigen scharfen Fokus zu erzielen, und die beste erhaltene Bildqualität war drastisch niedriger als erwartet. Bilder von Punktquellen verteilen sich über einen Radius von mehr als einer Bogensekunde, anstatt eine Punktverteilungsfunktion (PSF) auf einen Kreis mit einem Durchmesser von 0,1 Bogensekunden (485 nrad) konzentriert zu haben, wie in den Entwurfskriterien festgelegt. [60] [61]

Die Auswirkung des Spiegelfehlers auf wissenschaftliche Beobachtungen hing von der jeweiligen Beobachtung ab – der Kern der aberrierten PSF war scharf genug, um hochauflösende Beobachtungen von hellen Objekten zu ermöglichen, und die Spektroskopie von Punktquellen wurde nur durch einen Empfindlichkeitsverlust beeinträchtigt. Der Lichtverlust durch den großen, unscharfen Halo hat jedoch die Nützlichkeit des Teleskops für schwache Objekte oder kontrastreiche Abbildungen stark eingeschränkt. Dies bedeutete, dass fast alle kosmologischen Programme im Wesentlichen unmöglich waren, da sie die Beobachtung außergewöhnlich schwacher Objekte erforderten. [63] Dies führte dazu, dass Politiker die Kompetenz der NASA in Frage stellten, Wissenschaftler die Kosten bereuen, die für produktivere Bemühungen hätten aufgewendet werden können, und Komiker Witze über die NASA und das Teleskop machen [64] − in der Komödie von 1991 The Naked Gun 2½: Der Geruch der Angst, in einer Szene, in der historische Katastrophen dargestellt werden, ist Hubble mit RMS . abgebildet Titanic und LZ 129 Hindenburg. [65] Dennoch führte das Teleskop in den ersten drei Jahren der Hubble-Mission vor den optischen Korrekturen noch eine große Anzahl produktiver Beobachtungen von weniger anspruchsvollen Zielen durch. [66] Der Fehler war gut charakterisiert und stabil, was es Astronomen ermöglichte, den defekten Spiegel durch den Einsatz ausgeklügelter Bildverarbeitungstechniken wie der Dekonvolution teilweise zu kompensieren. [67]

Ursprung des Problems Bearbeiten

Es wurde eine Kommission unter der Leitung von Lew Allen, dem Direktor des Jet Propulsion Laboratory, eingesetzt, um festzustellen, wie der Fehler entstanden sein könnte. Die Allen-Kommission stellte fest, dass ein reflektiver Nullkorrektor, ein Testgerät, das verwendet wird, um einen richtig geformten, nicht sphärischen Spiegel zu erhalten, falsch zusammengebaut worden war – eine Linse war um 1,3 mm (0,051 Zoll) verschoben. [68] Während des anfänglichen Schleifens und Polierens des Spiegels analysierte Perkin-Elmer seine Oberfläche mit zwei herkömmlichen refraktiven Nullkorrektoren. Für den letzten Fertigungsschritt (Figurierung) wechselten sie jedoch zu dem speziell angefertigten reflektierenden Nullkorrektor, der explizit auf sehr enge Toleranzen ausgelegt ist. Die falsche Montage dieses Gerätes führte dazu, dass der Spiegel sehr genau, aber in der falschen Form geschliffen wurde. Einige letzte Tests, bei denen die herkömmlichen Nullkorrektoren verwendet wurden, zeigten die sphärische Aberration korrekt an. Diese Ergebnisse wurden jedoch verworfen, wodurch die Gelegenheit verpasst wurde, den Fehler zu erkennen, da der reflektive Nullkorrektor als genauer angesehen wurde. [69]

Die Kommission machte in erster Linie Perkin-Elmer für die Fehler verantwortlich. Die Beziehungen zwischen der NASA und dem Optikunternehmen waren während des Teleskopbaus aufgrund häufiger Terminverschiebungen und Kostenüberschreitungen stark angespannt. Die NASA stellte fest, dass Perkin-Elmer die Spiegelkonstruktion nicht ausreichend überprüfte oder überwachte, dem Projekt nicht seine besten optischen Wissenschaftler zuordnete (wie beim Prototyp) und insbesondere die Optikdesigner nicht in die Konstruktion und Verifizierung von . einbezog der Spiegel. Während die Kommission Perkin-Elmer heftig für diese Managementfehler kritisierte, wurde die NASA auch dafür kritisiert, dass sie die Mängel der Qualitätskontrolle nicht aufgriff, wie zum Beispiel sich vollständig auf die Testergebnisse eines einzigen Instruments verlassen hat. [70]

Entwurf einer Lösung Bearbeiten

Viele befürchteten, dass Hubble verlassen würde. [71] Das Design des Teleskops beinhaltete immer Wartungsmissionen, und Astronomen begannen sofort, nach möglichen Lösungen für das Problem zu suchen, die bei der für 1993 geplanten ersten Wartungsmission angewendet werden könnten. Während Kodak einen Rückspiegel für Hubble , wäre es unmöglich gewesen, den Spiegel im Orbit zu ersetzen, und es wäre zu teuer und zeitaufwändig gewesen, das Teleskop zur Überholung zur Erde zurückzubringen.Stattdessen führte die Tatsache, dass der Spiegel so genau auf die falsche Form geschliffen wurde, dazu, dass neue optische Komponenten mit genau dem gleichen Fehler, aber im umgekehrten Sinne, dem Teleskop bei der Wartungsmission hinzugefügt wurden und effektiv als " Brille", um die sphärische Aberration zu korrigieren. [72] [73]

Der erste Schritt war eine genaue Charakterisierung des Fehlers im Hauptspiegel. Ausgehend von Bildern von Punktquellen stellten Astronomen fest, dass die konische Konstante des Spiegels im gebauten Zustand -1,01390 ± 0,0002 betrug, anstatt der beabsichtigten -1.00230 . [74] [75] Die gleiche Zahl wurde auch durch Analyse des von Perkin-Elmer verwendeten Nullkorrektors zur Abbildung des Spiegels sowie durch Analyse von Interferogrammen abgeleitet, die während des Bodentests des Spiegels erhalten wurden. [76]

Aufgrund der Konstruktionsweise der HST-Instrumente waren zwei verschiedene Sätze von Korrektoren erforderlich. Das Design der Wide Field and Planetary Camera 2, die bereits als Ersatz für die vorhandene WF/PC geplant war, umfasste Relaisspiegel, um das Licht auf die vier separaten Charge-Coupled Device (CCD)-Chips der beiden Kameras zu lenken. Ein in ihre Oberflächen eingebauter inverser Fehler könnte die Aberration des Primärteils vollständig aufheben. Bei den anderen Instrumenten fehlten jedoch die so bebilderbaren Zwischenflächen und benötigten daher eine externe Korrekturvorrichtung. [77]

Das Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement (COSTAR)-System wurde entwickelt, um die sphärische Aberration für Licht zu korrigieren, das auf FOC, FOS und GHRS fokussiert ist. Es besteht aus zwei Spiegeln im Strahlengang mit einem Schliff zur Korrektur der Aberration. [78] Um das COSTAR-System am Teleskop anzubringen, musste eines der anderen Instrumente entfernt werden, und die Astronomen entschieden sich dafür, das Hochgeschwindigkeits-Photometer zu opfern. [77] Bis 2002 wurden alle COSTAR-Originalinstrumente durch Instrumente mit eigener Korrekturoptik ersetzt. [79] COSTAR wurde 2009 entfernt und zur Erde zurückgebracht, wo es im National Air and Space Museum ausgestellt ist. Der zuvor von COSTAR genutzte Bereich wird nun vom Cosmic Origins Spectrograph eingenommen. [80]

Hubble wurde entwickelt, um im Orbit regelmäßige Wartungen und Ausrüstungs-Upgrades zu ermöglichen. Instrumente und Artikel mit begrenzter Lebensdauer wurden als orbitale Ersatzeinheiten entwickelt. [81] Fünf Wartungsmissionen (SM 1, 2, 3A, 3B und 4) wurden von NASA-Space Shuttles geflogen, die erste im Dezember 1993 und die letzte im Mai 2009. [82] Wartungsmissionen waren heikle Operationen, die mit Manövern begannen um das Teleskop im Orbit abzufangen und es vorsichtig mit dem mechanischen Arm des Shuttles zu bergen. Die notwendigen Arbeiten wurden dann in mehreren angebundenen Weltraumspaziergängen über einen Zeitraum von vier bis fünf Tagen durchgeführt. Nach einer Sichtprüfung des Teleskops führten Astronauten Reparaturen durch, ersetzten ausgefallene oder abgenutzte Komponenten, rüsteten die Ausrüstung auf und installierten neue Instrumente. Nach Abschluss der Arbeiten wurde das Teleskop wieder eingesetzt, in der Regel nach dem Hochfahren auf eine höhere Umlaufbahn, um den durch atmosphärischen Widerstand verursachten Orbitalzerfall anzugehen. [83]

Service-Mission 1 Bearbeiten

Die erste Hubble-Mission war für 1993 geplant, bevor das Spiegelproblem entdeckt wurde. Es gewann an Bedeutung, da die Astronauten umfangreiche Arbeit leisten mussten, um korrigierende Optikfehler zu installieren, die entweder dazu geführt hätten, Hubble aufzugeben oder seine dauerhafte Behinderung zu akzeptieren. Andere Komponenten fielen vor der Mission aus, wodurch die Reparaturkosten auf 500 Millionen US-Dollar stiegen (ohne die Kosten für den Shuttle-Flug). Eine erfolgreiche Reparatur würde dazu beitragen, die Machbarkeit des Baus der Raumstation Alpha zu demonstrieren. [84]

STS-49 demonstrierte 1992 die Schwierigkeit der Weltraumarbeit. Während die Rettung von Intelsat 603 gelobt wurde, gingen die Astronauten dabei möglicherweise leichtsinnige Risiken ein. Weder die Rettung noch der nicht damit verbundene Zusammenbau von Prototypkomponenten der Raumstation erfolgte nach dem Training der Astronauten, was die NASA dazu veranlasste, die Planung und Ausbildung, einschließlich der Hubble-Reparatur, neu zu bewerten. Die der Mission Story Musgrave zugeteilte Agentur – die seit 1976 an Satellitenreparaturverfahren gearbeitet hatte – und sechs weitere erfahrene Astronauten, darunter zwei von STS-49. Der erste Missionsleiter seit Project Apollo würde eine Crew mit 16 früheren Shuttle-Flügen koordinieren. Die Astronauten wurden im Umgang mit etwa hundert Spezialwerkzeugen geschult. [85]

Hitze war das Problem bei früheren Weltraumspaziergängen, die im Sonnenlicht stattfanden. Hubble musste ohne Sonnenlicht repariert werden. Musgrave entdeckte während des Vakuumtrainings sieben Monate vor der Mission, dass Raumanzughandschuhe nicht ausreichend vor der Kälte des Weltraums schützten. Nachdem STS-57 das Problem im Orbit bestätigt hatte, änderte die NASA schnell Ausrüstung, Verfahren und Flugplan. Vor dem Start fanden insgesamt sieben Missionssimulationen statt, die gründlichste Vorbereitung in der Shuttle-Geschichte. Es gab kein vollständiges Hubble-Modell, also studierten die Astronauten viele verschiedene Modelle (einschließlich eines am Smithsonian) und kombinierten ihre unterschiedlichen und widersprüchlichen Details im Geiste. [86] Service Mission 1 flog an Bord Bemühen im Dezember 1993 und umfasste die Installation mehrerer Instrumente und anderer Ausrüstung über einen Zeitraum von zehn Tagen.

Am wichtigsten ist, dass das High Speed ​​Photometer durch das COSTAR-Korrekturoptikpaket ersetzt wurde und WF/PC durch die Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) mit einem internen optischen Korrektursystem ersetzt wurde. Auch die Solar-Arrays und deren Antriebselektronik wurden ersetzt, ebenso wie vier Gyroskope im Teleskop-Zeigesystem, zwei elektrische Steuereinheiten und andere elektrische Komponenten sowie zwei Magnetometer. Die Bordcomputer wurden mit zusätzlichen Coprozessoren aufgerüstet und die Umlaufbahn von Hubble wurde erhöht. [62]

Am 13. Januar 1994 erklärte die NASA die Mission zum vollen Erfolg und zeigte die ersten schärferen Bilder. [87] Die Mission war eine der komplexesten, die bis zu diesem Zeitpunkt durchgeführt wurde, und umfasste fünf lange außerfahrzeugliche Aktivitätsperioden. Sein Erfolg war ein Segen für die NASA sowie für die Astronomen, die jetzt ein leistungsfähigeres Weltraumteleskop hatten.

Wartungsmission 2 Bearbeiten

Servicemission 2, vorbeigeflogen Entdeckung im Februar 1997 ersetzte das GHRS und das FOS durch den Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) und die Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS), ersetzte einen Tonbandrekorder für Technik und Wissenschaft durch einen neuen Festkörperrekorder und reparierte thermische Isolierung. [88] NICMOS enthielt einen Kühlkörper aus festem Stickstoff, um das thermische Rauschen des Instruments zu reduzieren, aber kurz nach der Installation führte eine unerwartete Wärmeausdehnung dazu, dass ein Teil des Kühlkörpers mit einer optischen Schallwand in Kontakt kam. Dies führte zu einer erhöhten Erwärmungsrate des Instruments und reduzierte seine ursprünglich erwartete Lebensdauer von 4,5 Jahren auf etwa zwei Jahre. [89]

Wartungsmission 3A Bearbeiten

Service Mission 3A, vorbeigeflogen Entdeckung, fand im Dezember 1999 statt und war eine Abspaltung von Servicing Mission 3, nachdem drei der sechs Onboard-Gyroskope ausgefallen waren. Der vierte scheiterte einige Wochen vor der Mission, wodurch das Teleskop unfähig war, wissenschaftliche Beobachtungen durchzuführen. Die Mission ersetzte alle sechs Gyroskope, ersetzte einen Feinsteuerungssensor und den Computer, installierte ein Spannungs- / Temperaturverbesserungskit (VIK), um eine Überladung der Batterie zu verhindern, und ersetzte Wärmedämmdecken. [90]

Wartungsmission 3B Bearbeiten

Service-Mission 3B geflogen Columbia im März 2002 wurde ein neues Instrument installiert, wobei das FOC (das mit Ausnahme der Fine Guidance Sensors bei der Astrometrie das letzte der Originalinstrumente war) durch die Advanced Camera for Surveys (ACS) ersetzt wurde. Dadurch war COSTAR nicht mehr erforderlich, da alle neuen Instrumente eine eingebaute Korrektur für die Hauptspiegelfehler hatten. [79] Die Mission belebte auch NICMOS durch die Installation eines Kühlers mit geschlossenem Kreislauf [89] und ersetzte zum zweiten Mal die Solaranlagen, die 30 Prozent mehr Leistung lieferten. [91]

Service-Mission 4 Bearbeiten

Pläne sahen vor, dass Hubble im Februar 2005 gewartet werden sollte, aber die Columbia Die Katastrophe von 2003, bei der der Orbiter beim Wiedereintritt in die Atmosphäre zerfiel, hatte weitreichende Auswirkungen auf das Hubble-Programm und andere NASA-Missionen. NASA-Administrator Sean O'Keefe entschied, dass alle zukünftigen Shuttle-Missionen in der Lage sein müssen, den sicheren Hafen der Internationalen Raumstation zu erreichen, sollten sich während des Flugs Probleme entwickeln. Da während derselben Mission keine Shuttles sowohl HST als auch die Raumstation erreichen konnten, wurden zukünftige Dienstmissionen mit Besatzung abgesagt. [92] Diese Entscheidung wurde von zahlreichen Astronomen kritisiert, die der Meinung waren, dass Hubble wertvoll genug war, um das menschliche Risiko zu tragen. [93] Der geplante Nachfolger des HST, das James Webb Telescope (JWST), ab 2004, sollte nicht vor mindestens 2011 starten. Eine Lücke in den Weltraumbeobachtungskapazitäten zwischen einer Stilllegung von Hubble und der Inbetriebnahme eines Nachfolgers gab Anlass zu großer Sorge für viele Astronomen angesichts der erheblichen wissenschaftlichen Auswirkungen von HST. [94] Die Überlegung, dass sich das JWST nicht in einer niedrigen Erdumlaufbahn befindet und daher bei einem frühen Ausfall nicht einfach aufgerüstet oder repariert werden kann, verschärfte die Bedenken nur. Auf der anderen Seite waren viele Astronomen der Meinung, dass die Wartung von Hubble nicht stattfinden sollte, wenn die Kosten aus dem JWST-Budget kommen würden.

Im Januar 2004 sagte O'Keefe, er werde seine Entscheidung, die letzte Wartungsmission für HST abzusagen, aufgrund des öffentlichen Aufschreis und der Bitten des Kongresses an die NASA, nach einer Möglichkeit zu suchen, sie zu retten, überprüfen. Die National Academy of Sciences berief ein offizielles Gremium ein, das im Juli 2004 empfahl, das HST trotz der offensichtlichen Risiken zu erhalten. Ihr Bericht forderte, "die NASA sollte keine Maßnahmen ergreifen, die eine Space-Shuttle-Service-Mission zum Hubble-Weltraumteleskop ausschließen würden". [95] Im August 2004 bat O'Keefe das Goddard Space Flight Center, einen detaillierten Vorschlag für eine Roboterdienstmission auszuarbeiten. Diese Pläne wurden später abgebrochen, die Robotermission wurde als "nicht machbar" beschrieben. [96] Ende 2004 hielten mehrere Kongressabgeordnete, angeführt von Senatorin Barbara Mikulski, öffentliche Anhörungen ab und führten einen Kampf mit viel öffentlicher Unterstützung (einschließlich Tausender Briefe von Schulkindern aus den ganzen USA), um die Bush-Administration und die NASA zum Überdenken zu bewegen die Entscheidung, Pläne für eine Hubble-Rettungsmission fallen zu lassen. [97]

Die Nominierung im April 2005 eines neuen NASA-Administrators, Michael D. Griffin, änderte die Situation, da Griffin erklärte, er würde eine Servicemission mit Besatzung in Betracht ziehen. [98] Bald nach seiner Ernennung autorisierte Griffin Goddard, mit den Vorbereitungen für einen bemannten Hubble-Wartungsflug fortzufahren, und sagte, er würde die endgültige Entscheidung nach den nächsten beiden Shuttle-Missionen treffen. Im Oktober 2006 gab Griffin endgültig grünes Licht und die 11-Tage-Mission von Atlantis wurde für Oktober 2008 angesetzt. Hubbles Hauptdatenverarbeitungseinheit fiel im September 2008 aus, [99] und stoppte die gesamte Berichterstattung über wissenschaftliche Daten, bis das Backup am 25. Oktober 2008 online gestellt wurde. [100] Seit einem Ausfall der Backup-Einheit die HST hilflos zurücklassen würde, wurde der Serviceeinsatz verschoben, um einen Ersatz für die Primäreinheit einzubauen. [99]

Servicemission 4 (SM4), vorbeigeflogen Atlantis im Mai 2009 war die letzte geplante Shuttle-Mission für HST. [80] [101] SM4 installierte die Ersatzdatenverarbeitungseinheit, reparierte die ACS- und STIS-Systeme, installierte verbesserte Nickel-Wasserstoff-Batterien und ersetzte andere Komponenten, einschließlich aller sechs Gyroskope. SM4 installierte auch zwei neue Beobachtungsinstrumente – Wide Field Camera 3 (WFC3) und den Cosmic Origins Spectrograph (COS) [102] – und das Soft Capture and Rendezvous System, das die zukünftige Rendezvous, Erfassung und sichere Entsorgung von Hubble by . ermöglichen wird entweder eine bemannte oder robotische Mission. [103] Mit Ausnahme des hochauflösenden Kanals des ACS, der nicht repariert werden konnte und deaktiviert wurde, [104] [105] [106] machten die Arbeiten während SM4 das Teleskop voll funktionsfähig. [80]

Seit Beginn des Programms wurde eine Reihe von Forschungsprojekten durchgeführt, einige davon fast ausschließlich mit Hubble, andere koordinierte Einrichtungen wie das Chandra-Röntgenobservatorium und das Very Large Telescope der ESO. Obwohl sich das Hubble-Observatorium dem Ende seiner Lebensdauer nähert, sind noch große Projekte geplant. Ein Beispiel ist das kommende Frontier Fields-Programm, [107] inspiriert von den Ergebnissen von Hubbles tiefer Beobachtung des Galaxienhaufens Abell 1689. [108]

Cosmic Assembly Nahinfrarot Deep Extragalactic Legacy Survey Bearbeiten

In einer Pressemitteilung vom August 2013 wurde CANDELS als „das größte Projekt in der Geschichte von Hubble“ bezeichnet. Die Umfrage „zielt darauf ab, die galaktische Evolution im frühen Universum und die allerersten Keime der kosmischen Struktur weniger als eine Milliarde Jahre nach dem Urknall zu erforschen“. [109] Die CANDELS-Projektseite beschreibt die Ziele der Umfrage wie folgt: [110]

Die Cosmic Assembly Near-IR Deep Extragalactic Legacy Survey wurde entwickelt, um das erste Drittel der galaktischen Evolution von z = 8 bis 1,5 durch Tiefenaufnahmen von mehr als 250.000 Galaxien mit WFC3/IR und ACS zu dokumentieren. Es wird auch die ersten Typ Ia SNe jenseits von z > 1,5 finden und ihre Genauigkeit als Standardkerzen für die Kosmologie etablieren. Es werden fünf erstklassige Himmelsregionen mit mehreren Wellenlängen ausgewählt, von denen jede über Multiwellenlängendaten von Spitzer und anderen Einrichtungen verfügt und über umfangreiche Spektroskopie der helleren Galaxien verfügt. Die Verwendung von fünf weit voneinander getrennten Feldern mildert die kosmische Varianz und liefert statistisch robuste und vollständige Proben von Galaxien bis hinunter zu 10 9 Sonnenmassen bis hin zu z

Frontier Fields-Programm Bearbeiten

Das Programm mit dem offiziellen Namen "Hubble Deep Fields Initiative 2012" soll das Wissen über die frühe Galaxienentstehung erweitern, indem hochrotverschobene Galaxien in leeren Feldern mit Hilfe von Gravitationslinsen untersucht werden, um die "schwächsten Galaxien im fernen Universum" zu sehen. [107] Die Webseite von Frontier Fields beschreibt die Ziele des Programms:

  • bisher unzugängliche Populationen von z = 5–10 Galaxien aufzudecken, die intrinsisch zehn- bis fünfzigmal lichtschwächer sind als alle derzeit bekannten
  • um unser Verständnis der Sternmassen und der Sternentstehungsgeschichte von Sub-L*-Galaxien zu den frühesten Zeiten zu festigen
  • die erste statistisch aussagekräftige morphologische Charakterisierung von sternbildenden Galaxien bei z > 5 . bereitzustellen
  • um z > 8 Galaxien zu finden, die durch Cluster-Linsen ausreichend gestreckt sind, um die innere Struktur zu erkennen, und/oder durch Cluster-Linsen für spektroskopische Nachuntersuchungen ausreichend vergrößert sind. [111]

Umfrage zur kosmischen Evolution (COSMOS) Bearbeiten

Der Cosmic Evolution Survey (COSMOS) [112] ist ein astronomischer Survey, der entwickelt wurde, um die Entstehung und Entwicklung von Galaxien als Funktion sowohl der kosmischen Zeit (Rotverschiebung) als auch der lokalen Galaxienumgebung zu untersuchen. Die Durchmusterung deckt ein äquatoriales Feld von zwei Quadratgrad mit Spektroskopie und Röntgen- bis Radio-Bildgebung durch die meisten großen weltraumgestützten Teleskope und eine Reihe großer bodengestützter Teleskope ab, [113] was sie zu einem wichtigen Fokusbereich der extragalaktischen Astrophysik macht. COSMOS wurde 2006 als größtes Projekt des Hubble-Weltraumteleskops zu dieser Zeit ins Leben gerufen und ist immer noch die größte zusammenhängende Himmelsfläche, die zum Zwecke der Kartierung des Weltraums in leeren Feldern abgedeckt wird, 2,5-mal so groß wie der Mond am Himmel und 17-mal größer als die größte der CANDELS-Regionen. Die wissenschaftliche Zusammenarbeit von COSMOS, die aus der ersten COSMOS-Umfrage hervorgegangen ist, ist die größte und am längsten bestehende extragalaktische Zusammenarbeit, die für ihre Kollegialität und Offenheit bekannt ist. Die Untersuchung von Galaxien in ihrer Umgebung kann nur mit großen Himmelsbereichen durchgeführt werden, die größer als ein halbes Quadratgrad sind. [114] Mehr als zwei Millionen Galaxien werden entdeckt, die 90% des Alters des Universums abdecken. Die COSMOS-Kollaboration wird von Caitlin Casey, Jeyhan Kartaltepe und Vernesa Smolcic geleitet und umfasst mehr als 200 Wissenschaftler in einem Dutzend Ländern. [112]

Richtlinien bearbeiten

Jeder kann sich für eine Zeit am Teleskop bewerben, es gibt keine Beschränkungen hinsichtlich der Nationalität oder der akademischen Zugehörigkeit, aber die Finanzierung der Analyse steht nur US-amerikanischen Institutionen zur Verfügung. [115] Der Wettbewerb um die Zeit am Teleskop ist intensiv, etwa ein Fünftel der Vorschläge, die in jedem Zyklus eingereicht werden, verdienen Zeit auf dem Zeitplan. [116] [117]

Vorschläge Bearbeiten

Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen werden ungefähr jährlich veröffentlicht, wobei die Zeit für einen Zyklus von etwa einem Jahr vorgesehen ist. Vorschläge sind in mehrere Kategorien unterteilt „Generalbeobachter“-Vorschläge sind am häufigsten und decken Routinebeobachtungen ab. "Schnappschussbeobachtungen" sind solche, bei denen Ziele nur 45 Minuten oder weniger Teleskopzeit benötigen, einschließlich Overheads wie der Erfassung des Ziels. Schnappschussbeobachtungen werden verwendet, um Lücken im Teleskopplan zu schließen, die durch reguläre allgemeine Beobachterprogramme nicht geschlossen werden können. [118]

Astronomen können Vorschläge für „Target of Opportunity“ machen, bei denen Beobachtungen geplant werden, wenn während des Planungszyklus ein vorübergehendes Ereignis eintritt, das von dem Vorschlag abgedeckt wird. Darüber hinaus werden bis zu 10 % der Teleskopzeit als "Director's Discretionary" (DD)-Zeit bezeichnet. Astronomen können sich zu jeder Jahreszeit für die Verwendung der DD-Zeit bewerben, und sie wird normalerweise für das Studium unerwarteter vorübergehender Phänomene wie Supernovae vergeben. [119]

Andere Verwendungen der DD-Zeit umfassen die Beobachtungen, die zu Ansichten des Hubble Deep Field und des Hubble Ultra Deep Field führten, und in den ersten vier Zyklen der Teleskopzeit Beobachtungen, die von Amateurastronomen durchgeführt wurden.

Die öffentliche Bildverarbeitung von Hubble-Daten wird empfohlen, da die meisten Daten in den Archiven nicht zu Farbbildern verarbeitet wurden. [120]

Verwendung durch Amateurastronomen Bearbeiten

Der erste Direktor des STScI, Riccardo Giacconi, gab 1986 bekannt, dass er beabsichtigt, einen Teil seiner freien Zeit dafür zu verwenden, Amateurastronomen die Nutzung des Teleskops zu ermöglichen. Die insgesamt zu vergebende Zeit betrug nur wenige Stunden pro Zyklus, stieß aber bei Amateurastronomen auf großes Interesse. [121]

Vorschläge für Amateurzeit wurden von einem Komitee von Amateurastronomen streng geprüft, und Zeit wurde nur an Vorschläge vergeben, die als echte wissenschaftliche Verdienste angesehen wurden, die Vorschläge von Fachleuten nicht duplizierten und die einzigartigen Fähigkeiten des Weltraumteleskops erforderten. Dreizehn Amateurastronomen erhielten Zeit am Teleskop, wobei zwischen 1990 und 1997 Beobachtungen durchgeführt wurden. [122] Eine solche Studie war "Transition Comets - UV Search for OH". Der erste Vorschlag, "A Hubble Space Telescope Study of Posteclipse Brightening and Albedo Changes on Io", wurde veröffentlicht in Ikarus, [123] eine Zeitschrift für Sonnensystemstudien. Eine zweite Studie einer anderen Gruppe von Amateuren wurde ebenfalls in . veröffentlicht Ikarus. [124] Nach dieser Zeit jedoch machten Budgetkürzungen am STScI die Unterstützung der Arbeit von Amateurastronomen unhaltbar, und es wurden keine zusätzlichen Amateurprogramme durchgeführt. [122] [125]

Regelmäßige Hubble-Vorschläge beinhalten immer noch Funde oder entdeckte Objekte von Amateuren und Bürgerwissenschaftlern. Diese Beobachtungen erfolgen oft in Zusammenarbeit mit professionellen Astronomen. Eine der frühesten Beobachtungen dieser Art ist der Große Weiße Fleck von 1990 [126] auf dem Planeten Saturn, der vom Amateurastronomen S. Wilber [127] entdeckt und von HST nach einem Vorschlag von J. Westphal (Caltech) beobachtet wurde. [128] [129] Spätere professionelle Amateurbeobachtungen von Hubble umfassen Entdeckungen des Galaxy Zoo-Projekts, wie die Galaxien Voorwerpjes und Green Pea. [130] [131] Das Programm "Gems of the Galaxies" basiert auf einer Liste von Objekten von Freiwilligen des Galaxienzoos, die mit Hilfe einer Online-Abstimmung gekürzt wurde. [132] Dazu kommen Beobachtungen von Kleinplaneten, die von Amateurastronomen entdeckt wurden, wie 2I/Borisov und Veränderungen in der Atmosphäre der Gasriesen Jupiter und Saturn oder der Eisriesen Uranus und Neptun. [133] [134] In den Hinterhofwelten der Pro-Am-Kollaboration wurde das HST verwendet, um ein planetarisches Massenobjekt namens WISE J0830+2837 zu beobachten. Die Nichtentdeckung durch das HST half, dieses eigentümliche Objekt zu klassifizieren. [135]

Schlüsselprojekte Bearbeiten

In den frühen 1980er Jahren haben NASA und STScI vier Panels einberufen, um Schlüsselprojekte zu diskutieren. Dies waren Projekte, die sowohl wissenschaftlich wichtig waren als auch erhebliche Teleskopzeit erfordern würden, die jedem Projekt explizit gewidmet werden würde. Dies garantierte, dass diese speziellen Projekte frühzeitig abgeschlossen würden, falls das Teleskop früher als erwartet ausfallen sollte. Die Panels identifizierten drei solcher Projekte: 1) eine Untersuchung des nahen intergalaktischen Mediums unter Verwendung von Quasar-Absorptionslinien, um die Eigenschaften des intergalaktischen Mediums und den Gasgehalt von Galaxien und Galaxiengruppen zu bestimmen [136] 2) eine mitteltiefe Durchmusterung mit dem Wide Feldkamera, um Daten aufzunehmen, wann immer eines der anderen Instrumente verwendet wurde [137] und 3) ein Projekt zur Bestimmung der Hubble-Konstanten innerhalb von zehn Prozent durch Reduzierung der externen und internen Fehler bei der Kalibrierung der Entfernungsskala. [138]

Wichtige Entdeckungen Bearbeiten

Hubble hat dazu beigetragen, einige seit langem bestehende Probleme in der Astronomie zu lösen und gleichzeitig neue Fragen aufgeworfen. Einige Ergebnisse erforderten neue Theorien, um sie zu erklären.

Zeitalter des Universums Bearbeiten

Zu den Hauptzielen der Mission gehörte es, Entfernungen zu veränderlichen Sternen der Cepheiden genauer als je zuvor zu messen und so den Wert der Hubble-Konstanten, dem Maß für die Expansionsrate des Universums, das auch mit seinem Alter zusammenhängt, einzuschränken. Vor der Einführung von HST wiesen Schätzungen der Hubble-Konstanten typischerweise Fehler von bis zu 50 % auf, aber Hubble-Messungen von Cepheiden-Variablen im Virgo-Cluster und anderen entfernten Galaxienhaufen lieferten einen Messwert mit einer Genauigkeit von ±10 %, was konsistent ist mit anderen genaueren Messungen, die seit der Einführung von Hubble mit anderen Techniken durchgeführt wurden. [139] Das geschätzte Alter beträgt jetzt etwa 13,7 Milliarden Jahre, aber vor dem Hubble-Teleskop sagten Wissenschaftler ein Alter von 10 bis 20 Milliarden Jahren voraus. [140]

Erweiterung des Universums Bearbeiten

Hubble half zwar dabei, Schätzungen des Alters des Universums zu verfeinern, ließ aber auch Theorien über seine Zukunft in Frage stellen. Astronomen des High-z Supernova Search Teams und des Supernova Cosmology Project verwendeten bodengestützte Teleskope und HST, um entfernte Supernovae zu beobachten, und entdeckten Beweise dafür, dass sich die Expansion des Universums nicht unter dem Einfluss der Schwerkraft verlangsamt, sondern tatsächlich beschleunigt. Drei Mitglieder dieser beiden Gruppen wurden anschließend mit dem Nobelpreis für ihre Entdeckung ausgezeichnet. [141] Die Ursache dieser Beschleunigung ist noch wenig verstanden [142] die am häufigsten zugeschriebene Ursache ist dunkle Energie. [143]

Schwarze Löcher Bearbeiten

Die hochauflösenden Spektren und Bilder des HST eignen sich besonders gut, um die Prävalenz von Schwarzen Löchern im Zentrum naher Galaxien zu ermitteln. Während in den frühen 1960er Jahren die Hypothese aufgestellt wurde, dass Schwarze Löcher in den Zentren einiger Galaxien gefunden werden würden, und Astronomen in den 1980er Jahren eine Reihe guter Kandidaten für Schwarze Löcher identifizierten, zeigt die mit Hubble durchgeführte Arbeit, dass Schwarze Löcher wahrscheinlich in den Zentren üblich sind aller Galaxien. [144] [145] [146] Die Hubble-Programme stellten ferner fest, dass die Massen der nuklearen Schwarzen Löcher und die Eigenschaften der Galaxien eng miteinander verbunden sind. Das Erbe der Hubble-Programme zu Schwarzen Löchern in Galaxien besteht daher darin, eine tiefe Verbindung zwischen Galaxien und ihren zentralen Schwarzen Löchern zu demonstrieren.

Erweitern von Bildern mit sichtbarer Wellenlänge Bearbeiten

Ein einzigartiges, von Hubble ermöglichtes Fenster zum Universum sind die Hubble Deep Field-, Hubble Ultra-Deep Field- und Hubble Extreme Deep Field-Bilder, die die unübertroffene Empfindlichkeit von Hubble bei sichtbaren Wellenlängen nutzten, um Bilder von kleinen Himmelsflecken zu erstellen, die die tiefsten jemals erhaltenen sind bei optischen Wellenlängen. Die Bilder zeigen Galaxien, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, und haben eine Fülle wissenschaftlicher Arbeiten hervorgebracht, die ein neues Fenster zum frühen Universum bieten. Die Wide Field Camera 3 verbesserte die Sicht auf diese Felder im Infraroten und Ultravioletten und unterstützte die Entdeckung einiger der am weitesten entfernten bisher entdeckten Objekte wie MACS0647-JD.

Das Nicht-Standard-Objekt SCP 06F6 wurde im Februar 2006 vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckt. [147] [148]

Am 3. März 2016 gaben Forscher mit Hubble-Daten die Entdeckung der bisher am weitesten bekannten Galaxie bekannt: GN-z11. Die Hubble-Beobachtungen fanden am 11. Februar 2015 und 3. April 2015 im Rahmen der CANDELS/GOODS-North-Erhebungen statt. [149] [150]

Entdeckungen des Sonnensystems Bearbeiten

HST wurde auch verwendet, um Objekte in den äußeren Bereichen des Sonnensystems zu untersuchen, einschließlich der Zwergplaneten Pluto [151] und Eris. [152]

Die Kollision des Kometen Shoemaker-Levy 9 mit Jupiter im Jahr 1994 war für Astronomen ein zufälliger Zeitpunkt und ereignete sich nur wenige Monate, nachdem Wartungsmission 1 die optische Leistung von Hubble wiederhergestellt hatte. Hubble-Bilder des Planeten waren schärfer als alle, die seit dem Pass von aufgenommen wurden Voyager 2 im Jahr 1979 und waren entscheidend für die Untersuchung der Dynamik der Kollision eines Kometen mit Jupiter, einem Ereignis, von dem angenommen wird, dass es alle paar Jahrhunderte auftritt.

Im Juni und Juli 2012 entdeckten US-Astronomen mit Hubble Styx, einen winzigen fünften Mond, der Pluto umkreist. [153]

Im März 2015 gaben Forscher bekannt, dass Messungen von Polarlichtern um Ganymed, einem der Monde des Jupiter, ergeben haben, dass es einen unterirdischen Ozean gibt. Mit Hubble untersuchten die Forscher die Bewegung seiner Polarlichter und stellten fest, dass ein großer Salzwasserozean dazu beiträgt, die Wechselwirkung zwischen Jupiters Magnetfeld und dem von Ganymed zu unterdrücken. Der Ozean wird auf eine Tiefe von 100 km (60 Meilen) geschätzt und ist unter einer 150 km (90 Meilen) langen Eiskruste gefangen. [154] [155]

Von Juni bis August 2015 wurde Hubble verwendet, um nach einem Kuiper Belt Object (KBO)-Ziel für die Neue Horizonte Kuiper Belt Extended Mission (KEM), als bei ähnlichen Suchen mit Bodenteleskopen kein geeignetes Ziel gefunden wurde. [156] Dies führte zur Entdeckung von mindestens fünf neuen KBOs, einschließlich des späteren KEM-Ziels 486958 Arrokoth, das Neue Horizonte führte am 1. Januar 2019 einen knappen Vorbeiflug durch. [157] [158] [159]

Im August 2020 haben Astronomen mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA eine totale Mondfinsternis ausgenutzt und die irdische Sonnencreme der Erde – Ozon – in unserer Atmosphäre entdeckt. Diese Methode simuliert, wie Astronomen und Astrobiologieforscher nach Beweisen für Leben außerhalb der Erde suchen, indem sie potenzielle "Biosignaturen" auf Exoplaneten (Planeten um andere Sterne) beobachten. [160]

Supernova-Wiederauftauchen Bearbeiten

Am 11. Dezember 2015 nahm Hubble ein Bild des ersten vorhergesagten Wiederauftretens einer Supernova mit dem Namen "Refsdal" auf, das mit verschiedenen Massenmodellen eines Galaxienhaufens berechnet wurde, dessen Schwerkraft das Licht der Supernova verzerrt. Die Supernova wurde zuvor im November 2014 hinter dem Galaxienhaufen MACS J1149.5+2223 im Rahmen des Frontier Fields-Programms von Hubble beobachtet. Astronomen entdeckten vier separate Bilder der Supernova in einer Anordnung, die als Einstein-Kreuz bekannt ist. Das Licht des Haufens hat etwa fünf Milliarden Jahre gebraucht, um die Erde zu erreichen, obwohl die Supernova vor etwa 10 Milliarden Jahren explodierte. Basierend auf frühen Linsenmodellen wurde prognostiziert, dass bis Ende 2015 ein fünftes Bild wieder auftauchen wird. [162] Die Entdeckung von Refsdals Wiederauftauchen im Dezember 2015 bot Astronomen eine einzigartige Gelegenheit, ihre Modelle der Masse, insbesondere der Dunklen Materie, zu testen innerhalb dieses Galaxienhaufens verteilt. [163]

Masse und Größe der Milchstraße Bearbeiten

Im März 2019 wurden Beobachtungen von Hubble und Daten des Weltraumobservatoriums Gaia der Europäischen Weltraumorganisation ESA kombiniert, um festzustellen, dass die Milchstraße etwa 1,5 Billionen Sonneneinheiten wiegt und einen Radius von 129.000 Lichtjahren hat. [164]

Andere Entdeckungen Bearbeiten

Andere Entdeckungen, die mit Hubble-Daten gemacht wurden, umfassen protoplanetare Scheiben (proplyds) im Orionnebel [165], die das Vorhandensein extrasolarer Planeten um sonnenähnliche Sterne [166] und die optischen Gegenstücke der immer noch mysteriösen Gammastrahlenausbrüche belegen. [167]

Auswirkungen auf die Astronomie Bearbeiten

Viele objektive Messgrößen zeigen den positiven Einfluss von Hubble-Daten auf die Astronomie. Über 15.000 auf Hubble-Daten basierende Arbeiten wurden in peer-reviewed Journals veröffentlicht, [168] und unzählige weitere sind in Konferenzbänden erschienen. Betrachtet man Papiere mehrere Jahre nach ihrer Veröffentlichung, so enthält etwa ein Drittel aller Astronomie-Papiere keine Zitate, während nur zwei Prozent der auf Hubble-Daten basierenden Veröffentlichungen keine Zitate aufweisen. Im Durchschnitt erhält eine auf Hubble-Daten basierende Arbeit etwa doppelt so viele Zitate wie eine auf Nicht-Hubble-Daten basierende Arbeit. Von den 200 pro Jahr veröffentlichten Artikeln, die die meisten Zitate erhalten, basieren etwa 10 % auf Hubble-Daten. [169]

Obwohl das HST der astronomischen Forschung eindeutig geholfen hat, waren seine finanziellen Kosten hoch. Eine Studie über die relativen astronomischen Vorteile von Teleskopen unterschiedlicher Größe ergab, dass auf HST-Daten basierende Veröffentlichungen 15-mal so viele Zitate generieren wie ein 4 m (13 ft) bodengestütztes Teleskop wie das William Herschel-Teleskop, das HST jedoch etwa 100 . kostet mal so viel zu bauen und zu warten. [170]

Die Entscheidung zwischen dem Bau von bodengestützten oder weltraumgestützten Teleskopen ist komplex. Schon vor dem Start von Hubble hatten spezielle bodengestützte Techniken wie die Aperturmaskierungs-Interferometrie optische und infrarote Bilder mit höherer Auflösung erhalten, als Hubble erreichen würde, obwohl sie auf Ziele beschränkt waren, die etwa 10 8 mal heller waren als die schwächsten von Hubble beobachteten Ziele. [171] [172] Seitdem haben Fortschritte in der adaptiven Optik die hochauflösenden Abbildungsmöglichkeiten bodengestützter Teleskope auf die Infrarotabbildung lichtschwacher Objekte ausgeweitet. Der Nutzen der adaptiven Optik gegenüber HST-Beobachtungen hängt stark von den besonderen Details der gestellten Forschungsfragen ab. In den sichtbaren Bändern kann adaptive Optik nur ein relativ kleines Sichtfeld korrigieren, während HST hochauflösende optische Abbildungen über ein breites Feld durchführen kann. Nur ein kleiner Bruchteil der astronomischen Objekte ist für hochauflösende bodengestützte Bildgebung zugänglich, während Hubble hochauflösende Beobachtungen von jedem Teil des Nachthimmels und von Objekten durchführen kann, die extrem lichtschwach sind.

Auswirkungen auf die Luft- und Raumfahrttechnik Bearbeiten

Neben seinen wissenschaftlichen Ergebnissen hat Hubble auch bedeutende Beiträge zur Luft- und Raumfahrttechnik geleistet, insbesondere zur Leistung von Systemen in der erdnahen Umlaufbahn (LEO). Diese Erkenntnisse resultieren aus Hubbles langer Lebensdauer im Orbit, umfangreicher Instrumentierung und der Rückkehr von Baugruppen zur Erde, wo sie im Detail untersucht werden können. Hubble hat insbesondere zu Studien des Verhaltens von Graphitverbundstrukturen im Vakuum, optischer Kontamination durch Restgas und menschlicher Wartung, Strahlungsschäden an Elektronik und Sensoren und des Langzeitverhaltens von Mehrschichtisolierungen beigetragen. [173] Eine Lektion war, dass Gyroskope, die mit unter Druck stehendem Sauerstoff zur Abgabe von Suspensionsflüssigkeit zusammengebaut wurden, anfällig für Fehler aufgrund von Korrosion der elektrischen Drähte waren. Gyroskope werden jetzt mit Druckstickstoff zusammengebaut. [174] Eine andere ist, dass optische Oberflächen in LEO überraschend lange Lebensdauern haben können. Hubble sollte nur 15 Jahre halten, bevor der Spiegel unbrauchbar wurde, aber nach 14 Jahren gab es keine messbare Verschlechterung. [93] Schließlich haben Hubble-Wartungsmissionen, insbesondere solche, bei denen Komponenten gewartet wurden, die nicht für die Wartung im Weltraum ausgelegt waren, zur Entwicklung neuer Werkzeuge und Techniken für die Reparatur im Orbit beigetragen. [175]

Übertragung zur Erde Bearbeiten

Hubble-Daten wurden ursprünglich auf dem Raumschiff gespeichert. Beim Start waren die Speichereinrichtungen altmodische Reel-to-Reel-Tonbandgeräte, die jedoch während der Wartungsmissionen 2 und 3A durch Festkörper-Datenspeichereinrichtungen ersetzt wurden. Ungefähr zweimal täglich sendet das Hubble-Weltraumteleskop Daten an einen Satelliten im geosynchronen Tracking and Data Relay Satellite System (TDRSS), der die wissenschaftlichen Daten dann an eine von zwei 18-Meter-Durchmesser-Mikrowellenantennen mit hoher Verstärkung herunterleitet befindet sich in der White Sands Test Facility in White Sands, New Mexico. [177] Von dort werden sie an das Space Telescope Operations Control Center im Goddard Space Flight Center und schließlich zur Archivierung an das Space Telescope Science Institute geschickt. [177] Jede Woche downlinkt HST etwa 140 Gigabit Daten. [2]

Farbbilder Bearbeiten

Alle Bilder von Hubble sind monochromatische Graustufen, die durch eine Vielzahl von Filtern aufgenommen wurden, von denen jeder bestimmte Lichtwellenlängen durchlässt, und in jede Kamera integriert. Farbbilder werden durch die Kombination separater monochromer Bilder erstellt, die durch verschiedene Filter aufgenommen wurden. Dieser Prozess kann auch Falschfarbenversionen von Bildern erstellen, einschließlich Infrarot- und Ultraviolettkanälen, wobei Infrarot typischerweise als tiefes Rot und Ultraviolett als tiefes Blau gerendert wird. [178] [179] [180]

Archiv Bearbeiten

Alle Hubble-Daten werden schließlich über das Mikulski-Archiv für Weltraumteleskope am STScI, [181] CADC [182] und ESA/ESAC zur Verfügung gestellt. [183] ​​Die Daten sind in der Regel proprietär – sie stehen nur dem Hauptforscher (PI) und den vom PI bestimmten Astronomen zur Verfügung – für zwölf Monate nach der Erfassung. Unter bestimmten Umständen kann der PI beim Direktor des STScI beantragen, die Eigentumsfrist zu verlängern oder zu verkürzen. [184]

Beobachtungen, die zur freien Zeit des Direktors gemacht werden, sind von der Schutzfrist ausgenommen und werden unverzüglich der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Auch Kalibrierdaten wie Flatfields und Darkframes sind sofort öffentlich verfügbar. Alle Daten im Archiv liegen im FITS-Format vor, das für astronomische Analysen geeignet, aber nicht für die öffentliche Verwendung geeignet ist. [185] Das Hubble Heritage Project verarbeitet und veröffentlicht eine kleine Auswahl der beeindruckendsten Bilder im JPEG- und TIFF-Format. [186]

Pipeline-Reduzierung Bearbeiten

Mit CCDs aufgenommene astronomische Daten müssen mehrere Kalibrierungsschritte durchlaufen, bevor sie für die astronomische Analyse geeignet sind. STScI hat eine ausgeklügelte Software entwickelt, die Daten automatisch kalibriert, wenn sie aus dem Archiv angefordert werden, wobei die besten verfügbaren Kalibrierdateien verwendet werden. Diese „on-the-fly“-Verarbeitung bedeutet, dass die Bearbeitung und Rückgabe großer Datenanforderungen einen Tag oder länger dauern kann. Der Prozess, bei dem Daten automatisch kalibriert werden, wird als „Pipeline-Reduktion“ bezeichnet und wird in großen Observatorien immer häufiger verwendet. Astronomen können die Kalibrierungsdateien auf Wunsch selbst abrufen und die Pipeline-Reduktionssoftware lokal ausführen. Dies kann wünschenswert sein, wenn andere Kalibrierungsdateien als die automatisch ausgewählten verwendet werden müssen. [187]

Datenanalyse Bearbeiten

Hubble-Daten können mit vielen verschiedenen Paketen analysiert werden. STScI unterhält die maßgeschneiderte Software des Space Telescope Science Data Analysis System (STSDAS), die alle Programme enthält, die für die Pipeline-Reduktion von Rohdatendateien erforderlich sind, sowie viele andere astronomische Bildverarbeitungswerkzeuge, die auf die Anforderungen von Hubble-Daten zugeschnitten sind. Die Software läuft als Modul von IRAF, einem beliebten Programm zur astronomischen Datenreduktion. [188]

Es war schon immer wichtig für das Weltraumteleskop, die Vorstellungskraft der Öffentlichkeit zu wecken, da der Steuerzahler einen erheblichen Beitrag zu seinen Bau- und Betriebskosten leistet. [189] Nach den schwierigen Anfangsjahren, in denen der fehlerhafte Spiegel den Ruf von Hubble in der Öffentlichkeit stark beeinträchtigte, ermöglichte die erste Wartungsmission seine Wiederherstellung, da die korrigierte Optik zahlreiche bemerkenswerte Bilder produzierte.

Mehrere Initiativen haben dazu beigetragen, die Öffentlichkeit über die Aktivitäten von Hubble zu informieren. In den Vereinigten Staaten werden die Bemühungen um Öffentlichkeitsarbeit vom Office for Public Outreach des Space Telescope Science Institute (STScI) koordiniert, das im Jahr 2000 gegründet wurde, um sicherzustellen, dass die US-Steuerzahler die Vorteile ihrer Investition in das Weltraumteleskopprogramm sehen. Zu diesem Zweck betreibt STScI die Website HubbleSite.org. Das Hubble Heritage Project, das vom STScI ausgeht, bietet der Öffentlichkeit hochwertige Bilder der interessantesten und auffälligsten beobachteten Objekte. Das Heritage-Team besteht aus Amateur- und professionellen Astronomen sowie Personen mit einem Hintergrund außerhalb der Astronomie und betont die ästhetische Natur von Hubble-Bildern. Dem Heritage Project wird ein kleiner Zeitraum eingeräumt, um Objekte zu beobachten, deren Bilder aus wissenschaftlichen Gründen möglicherweise nicht bei ausreichenden Wellenlängen aufgenommen wurden, um ein Vollfarbbild zu erstellen. [186]

Seit 1999 ist das Hubble European Space Agency Information Center (HEIC) die führende Hubble-Outreach-Gruppe in Europa. [190] Dieses Büro wurde bei der European Coordinating Facility des Weltraumteleskops in München eingerichtet. Die Mission von HEIC besteht darin, HST-Aufklärungs- und Bildungsaufgaben für die Europäische Weltraumorganisation zu erfüllen. Die Arbeit konzentriert sich auf die Produktion von Nachrichten und Fotomitteilungen, die interessante Hubble-Ergebnisse und Bilder hervorheben. Diese sind oft europäischen Ursprungs und erhöhen so das Bewusstsein sowohl für den Hubble-Anteil der ESA (15%) als auch für den Beitrag europäischer Wissenschaftler zum Observatorium. Die ESA produziert Lehrmaterial, darunter eine Videocast-Serie namens Hubblecast, die der Öffentlichkeit wissenschaftliche Nachrichten von Weltrang zur Verfügung stellen soll. [191]

Das Hubble-Weltraumteleskop hat 2001 und 2010 zwei Space Achievement Awards der Space Foundation für seine Outreach-Aktivitäten gewonnen. [192]

Eine Nachbildung des Hubble-Weltraumteleskops befindet sich auf dem Rasen des Gerichtsgebäudes in Marshfield, Missouri, der Heimatstadt des Namensgebers Edwin P. Hubble.

Feier Bilder Bearbeiten

Das Hubble-Weltraumteleskop feierte am 24. April 2010 sein 20-jähriges Jubiläum im Weltraum. Aus diesem Anlass haben die NASA, die ESA und das Space Telescope Science Institute (STScI) ein Bild des Carina-Nebels veröffentlicht. [193]

Anlässlich des 25-jährigen Jubiläums von Hubble im Weltraum am 24. April 2015 veröffentlichte STScI auf seiner Hubble 25-Website Bilder des Westerlund-2-Clusters, der sich etwa 20.000 Lichtjahre (6.100 pc) entfernt im Sternbild Carina befindet. [194] Die Europäische Weltraumorganisation hat auf ihrer Website eine eigene Seite zum 25-jährigen Jubiläum eingerichtet. [195] Im April 2016 wurde für Hubbles 26. "Geburtstag" ein besonderes feierliches Bild des Blasennebels veröffentlicht. [196]

Gyroskop-Rotationssensoren Bearbeiten

HST verwendet Gyroskope, um Drehungen zu erkennen und zu messen, damit es sich in der Umlaufbahn stabilisieren und genau und gleichmäßig auf astronomische Ziele zeigen kann. Normalerweise sind drei Gyroskope für den Betrieb erforderlich. Beobachtungen sind immer noch mit zwei oder einem möglich, aber der einsehbare Himmelsbereich wäre etwas eingeschränkt, und Beobachtungen, die eine sehr genaue Ausrichtung erfordern, sind schwieriger. [197] Im Jahr 2018 war geplant, in den Ein-Gyroskop-Modus zu wechseln, wenn weniger als drei Arbeitskreisel in Betrieb waren. Die Gyroskope sind Teil der Zeigekontrollsystem, das fünf Arten von Sensoren (Magnetsensoren, optische Sensoren und die Gyroskope) und zwei Arten von Aktoren (Reaktionsräder und magnetische Torques) verwendet. [198] Hubble trägt insgesamt sechs Gyroskope.

Nach dem Columbia Katastrophe im Jahr 2003 war unklar, ob eine weitere Wartungsmission möglich wäre, und die Lebensdauer des Gyroskops wurde wieder ein Problem. Daher entwickelten Ingenieure eine neue Software für den Zwei- und den Einkreiselmodus, um die potenzielle Lebensdauer zu maximieren. Die Entwicklung war erfolgreich, und 2005 wurde beschlossen, für den regulären Teleskopbetrieb auf den Zwei-Gyroskop-Modus umzuschalten, um die Lebensdauer der Mission zu verlängern. Die Umstellung auf diesen Modus wurde im August 2005 vorgenommen, sodass Hubble zwei Gyroskope im Einsatz hatte, zwei auf Backup und zwei funktionsunfähig. [199] Ein weiteres Gyroskop fiel 2007 aus. [200]

Zum Zeitpunkt der letzten Reparaturmission im Mai 2009, bei der alle sechs Gyroskope ersetzt wurden (mit zwei neuen Paaren und einem überholten Paar), funktionierten nur noch drei. Die Ingenieure stellten fest, dass die Ausfälle des Gyroskops durch Korrosion der elektrischen Kabel verursacht wurden, die den Motor antreiben, die durch Sauerstoffdruckluft ausgelöst wurde, die verwendet wurde, um die dicke Suspensionsflüssigkeit zu liefern. [174] Die neuen Gyroskopmodelle wurden mit Druckstickstoff zusammengebaut [174] und sollten viel zuverlässiger sein. [201] In der Wartungsmission 2009 wurden alle sechs Gyroskope ersetzt, und nach fast zehn Jahren fielen nur drei Gyroskope aus, und erst nachdem die durchschnittliche erwartete Laufzeit für das Design überschritten wurde. [202]

Von den sechs Gyroskopen, die 2009 ersetzt wurden, waren drei des alten Designs anfällig für Ausfälle der flexiblen Kabel und drei waren vom neuen Design mit einer längeren erwarteten Lebensdauer. Der erste der alten Gyroskope fiel im März 2014 aus, der zweite im April 2018. Am 5. Oktober 2018 fiel der letzte der alten Gyroskope aus und einer der neuen Gyroskope wurde aus dem Standby-Modus eingeschaltet Zustand. Dieses Reservegyroskop funktionierte jedoch nicht sofort innerhalb der Betriebsgrenzen, und so wurde das Observatorium in den "sicheren" Modus versetzt, während die Wissenschaftler versuchten, das Problem zu beheben. [203] [204] Die NASA twitterte am 22. Oktober 2018, dass die „Rotationsraten, die vom Backup-Gyro erzeugt werden, sich verringert haben und jetzt im normalen Bereich liegen. Zusätzliche Tests [sind] durchzuführen, um sicherzustellen, dass Hubble zu wissenschaftlichen Operationen zurückkehren kann“. mit diesem Kreisel." [205]

Die Lösung, die das Backup-Gyroskop im neuen Stil wieder in den Betriebsbereich brachte, wurde weithin als "Aus- und Wiedereinschalten" bezeichnet. [206] Es wurde ein "laufender Neustart" des Kreisels durchgeführt, der jedoch keine Wirkung hatte, und die endgültige Auflösung des Fehlers war komplexer. Der Fehler wurde einer Inkonsistenz in der Flüssigkeit zugeschrieben, die den Schwimmer innerhalb des Gyroskops umgibt (z. B. eine Luftblase). Am 18. Oktober 2018 leitete das Hubble Operations Team das Raumschiff in eine Reihe von Manövern – wobei das Raumschiff in entgegengesetzte Richtungen bewegt wurde – um die Inkonsistenz zu mildern. Erst nach den Manövern und einer weiteren Reihe von Manövern am 19. Oktober funktionierte das Gyroskop wirklich innerhalb seines normalen Bereichs. [207]

Instrumente und Elektronik Bearbeiten

Vergangene Wartungsmissionen haben alte Instrumente gegen neue ausgetauscht, Misserfolge vermieden und neue Arten der Wissenschaft ermöglicht. Ohne Wartungsmissionen werden alle Instrumente irgendwann versagen. Im August 2004 fiel das Stromversorgungssystem des Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) aus, wodurch das Instrument funktionsunfähig wurde. Die Elektronik war ursprünglich vollständig redundant, aber der erste Satz Elektronik fiel im Mai 2001 aus. [208] Diese Stromversorgung wurde während der Wartungsmission 4 im Mai 2009 repariert.

In ähnlicher Weise fiel im Juni 2006 die Primärelektronik der Hauptkamera der Advanced Camera for Surveys (ACS) aus, und die Stromversorgung der Backup-Elektronik fiel am 27. Januar 2007 aus. [209] Nur der Solar Blind Channel (SBC) des Instruments war mit dem Seite 1 Elektronik. Ein neues Netzteil für den Weitwinkelkanal wurde während SM 4 hinzugefügt, aber schnelle Tests ergaben, dass dies dem hochauflösenden Kanal nicht weiterhilft. [210] Der Wide Field Channel (WFC) wurde von STS-125 im Mai 2009 wieder in Betrieb genommen, der High Resolution Channel (HRC) bleibt jedoch offline. [211]

Am 8. Januar 2019 wechselte Hubble nach vermuteten Hardwareproblemen in seinem fortschrittlichsten Instrument, der Wide Field Camera 3-Instrument, in einen teilweise abgesicherten Modus. Die NASA berichtete später, dass die Ursache für den abgesicherten Modus innerhalb des Instruments die Erkennung von Spannungspegeln außerhalb eines definierten Bereichs war. Am 15. Januar 2019 sagte die NASA, die Ursache des Fehlers sei ein Softwareproblem. Die technischen Daten innerhalb der Telemetrieschaltungen waren nicht genau. Darüber hinaus enthielten auch alle anderen Telemetriedaten innerhalb dieser Schaltkreise fehlerhafte Werte, die darauf hindeuteten, dass es sich um ein Telemetrieproblem und nicht um ein Stromversorgungsproblem handelte. Nach dem Zurücksetzen der Telemetrieschaltungen und der zugehörigen Platinen funktionierte das Instrument wieder. Am 17. Januar 2019 ging das Gerät wieder in den Normalbetrieb und am selben Tag absolvierte es seine ersten wissenschaftlichen Beobachtungen. [212] [213]

Am 13. Juni 2021 wurde der Nutzlastcomputer von Hubble aufgrund eines vermuteten Problems mit einem Speichermodul angehalten. Ein Versuch, den Computer am 14. Juni neu zu starten, schlug fehl. Weitere Versuche, auf eines von drei anderen Backup-Speichermodulen an Bord der Raumsonde umzuschalten, schlugen am 18. Juni fehl. Am 19. Juni wurden die wissenschaftlichen Operationen ausgesetzt, während die NASA das Problem weiterhin diagnostiziert und löst. [214] [215]

Orbitalzerfall und kontrollierter Wiedereintritt Bearbeiten

Hubble umkreist die Erde in der extrem dünnen oberen Atmosphäre, und im Laufe der Zeit zerfällt seine Umlaufbahn aufgrund des Luftwiderstands. Wenn es nicht wieder aufgeladen wird, wird es innerhalb einiger Jahrzehnte wieder in die Erdatmosphäre eintreten, wobei das genaue Datum davon abhängt, wie aktiv die Sonne ist und wie sie sich auf die obere Atmosphäre auswirkt. Wenn Hubble in einem völlig unkontrollierten Wiedereintritt absteigen würde, würden wahrscheinlich Teile des Hauptspiegels und seiner Stützstruktur überleben und das Potenzial für Schäden oder sogar menschliche Todesfälle hinterlassen. [216] Im Jahr 2013 projizierte der stellvertretende Projektmanager James Jeletic, dass Hubble bis in die 2020er Jahre überleben könnte. [4] Basierend auf der Sonnenaktivität und dem atmosphärischen Widerstand oder dessen Fehlen wird ein natürlicher atmosphärischer Wiedereintritt für Hubble zwischen 2028 und 2040 stattfinden. [4] [217] Im Juni 2016 verlängerte die NASA den Servicevertrag für Hubble bis Juni 2021. [ 218]

Der ursprüngliche Plan der NASA, Hubble sicher aus der Umlaufbahn zu bringen, bestand darin, es mit einem Space Shuttle zu bergen. Hubble wäre dann höchstwahrscheinlich in der Smithsonian Institution ausgestellt worden. Dies ist seit dem Ausscheiden der Space-Shuttle-Flotte nicht mehr möglich und aufgrund der Kosten der Mission und des Risikos für die Besatzung sowieso unwahrscheinlich. Stattdessen erwog die NASA, ein externes Antriebsmodul hinzuzufügen, um einen kontrollierten Wiedereintritt zu ermöglichen. [219] Im Jahr 2009 installierte die NASA schließlich im Rahmen von Servicing Mission 4, der letzten Servicemission des Space Shuttles, den Soft Capture Mechanism (SCM), um den Deorbit entweder durch eine bemannte oder eine Robotermission zu ermöglichen. Das SCM, zusammen mit dem Relative Navigation System (RNS), das auf dem Shuttle montiert ist, um Daten zu sammeln, um "der NASA zu ermöglichen, zahlreiche Optionen für den sicheren Abflug von Hubble zu verfolgen", bildet das Soft Capture and Rendezvous System (SCRS). [103] [220]

Mögliche Service-Missionen Bearbeiten

Ab 2017 [Update] erwog die Trump-Administration einen Vorschlag der Sierra Nevada Corporation, eine bemannte Version ihres Dream Chaser-Raumschiffs für die Wartung zu verwenden Hubble irgendwann in den 2020er Jahren sowohl als Fortführung seiner wissenschaftlichen Fähigkeiten als auch als Versicherung gegen etwaige Fehlfunktionen des zu startenden James Webb-Weltraumteleskops. [221] Im Jahr 2020 sagte John Grunsfeld, dass SpaceX Crew Dragon oder Orion innerhalb von zehn Jahren eine weitere Reparaturmission durchführen könnten. Während die Robotertechnologie noch nicht ausgereift genug sei, sagte er bei einem weiteren bemannten Besuch "Wir könnten Hubble noch einige Jahrzehnte am Laufen halten" mit neuen Kreiseln und Instrumenten. [222]

Nachfolger Bearbeiten

Sichtbarer Spektrumbereich
Farbe Wellenlänge
violett 380–450 nm
Blau 450–475 nm
cyan 476–495 nm
Grün 495–570 nm
Gelb 570–590 nm
Orange 590–620 nm
rot 620–750 nm

Es gibt keinen direkten Ersatz für Hubble als Weltraumteleskop für ultraviolettes und sichtbares Licht, da kurzfristige Weltraumteleskope die Wellenlängenabdeckung von Hubble (nahe ultraviolette bis nahinfrarote Wellenlängen) nicht duplizieren, sondern sich auf die weiteren Infrarotbänder konzentrieren. Diese Bänder werden bevorzugt, um Objekte mit hoher Rotverschiebung und niedriger Temperatur zu untersuchen, Objekte, die im Allgemeinen älter und weiter entfernt im Universum sind. Diese Wellenlängen sind auch vom Boden aus schwer oder gar nicht zu untersuchen, was die Kosten für ein weltraumgestütztes Teleskop rechtfertigt. Große bodengebundene Teleskope können einige der gleichen Wellenlängen wie Hubble abbilden, manchmal das HST in Bezug auf die Auflösung durch den Einsatz von adaptiver Optik (AO) herausfordern, haben eine viel größere Lichtsammelleistung und können einfacher aufgerüstet werden, können aber noch nicht mit Hubbles ausgezeichnete Auflösung über ein breites Sichtfeld mit dem sehr dunklen Hintergrund des Weltraums.

Pläne für einen Hubble-Nachfolger materialisierten sich als das Next Generation Space Telescope-Projekt, das in Plänen für das James Webb Space Telescope (JWST), den formellen Nachfolger von Hubble, gipfelte. [223] Ganz anders als ein vergrößerter Hubble, ist er so konzipiert, dass er am Lagrange-Punkt L2 kälter und weiter von der Erde entfernt arbeitet, wo thermische und optische Interferenzen von Erde und Mond verringert werden. Es ist nicht so konstruiert, dass es vollständig gewartet werden kann (z. B. austauschbare Instrumente), aber das Design umfasst einen Andockring, um Besuche von anderen Raumfahrzeugen zu ermöglichen. [224] Ein wissenschaftliches Hauptziel des JWST besteht darin, die am weitesten entfernten Objekte im Universum zu beobachten, die über die Reichweite bestehender Instrumente hinausgehen. Es wird erwartet, dass es Sterne im frühen Universum entdeckt, die ungefähr 280 Millionen Jahre älter sind als Sterne, die HST jetzt erkennt. [225] Das Teleskop ist eine internationale Zusammenarbeit zwischen der NASA, der European Space Agency und der Canadian Space Agency seit 1996, [226] und soll mit einer Ariane-5-Rakete gestartet werden. [227] Obwohl JWST in erster Linie ein Infrarot-Instrument ist, reicht seine Abdeckung bis hinunter zu Licht mit einer Wellenlänge von 600 nm oder ungefähr orange im sichtbaren Spektrum. Ein typisches menschliches Auge kann Licht mit einer Wellenlänge von etwa 750 nm sehen, daher gibt es eine gewisse Überlappung mit den längsten sichtbaren Wellenlängenbändern, einschließlich orangefarbenem und rotem Licht.

Ein ergänzendes Teleskop, das noch längere Wellenlängen als Hubble oder JWST betrachtet, war das Weltraumobservatorium Herschel der Europäischen Weltraumorganisation, das am 14. Mai 2009 gestartet wurde. Wie das JWST war Herschel nicht für die Wartung nach dem Start ausgelegt und hatte einen Spiegel, der wesentlich größer als . war Hubbles, aber nur im fernen Infrarot und im Submillimeterbereich beobachtet. Es benötigte Helium als Kühlmittel, von dem es am 29. April 2013 ausging.

Ausgewählte Weltraumteleskope und Instrumente [228]
Name Jahr Wellenlänge Öffnung
Menschliches Auge 0,39–0,75 μm 0,01 m
Spitzer 2003 3–180 μm 0,85 m
Hubble STIS 1997 0,115–1,03 μm 2,4 m
Hubble WFC3 2009 0,2–1,7 μm 2,4 m
Herschel 2009 55–672 μm 3,5 m
JWST Geplant 0,6–28,5 μm 6,5 m

Weitere Konzepte für fortschrittliche Weltraumteleskope des 21. Jahrhunderts umfassen den Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR), [229] ein konzipiertes optisches Weltraumteleskop von 8 bis 16,8 Metern (310 bis 660 Zoll), das, wenn es realisiert würde, ein direkterer Nachfolger des HST sein könnte, mit der Fähigkeit, astronomische Objekte im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Wellenlängenbereich zu beobachten und zu fotografieren, mit einer wesentlich besseren Auflösung als Hubble oder das Spitzer-Weltraumteleskop. Diese Bemühungen sind für den Zeitraum 2025–2035 geplant.

Bestehende bodengestützte Teleskope und verschiedene vorgeschlagene Extremely Large Telescopes können das HST in Bezug auf die reine Lichtsammelleistung und Beugungsgrenze aufgrund größerer Spiegel übertreffen, aber andere Faktoren beeinflussen Teleskope. In einigen Fällen können sie die Auflösung von Hubble erreichen oder übertreffen, indem sie adaptive Optik (AO) verwenden. AO auf großen bodengestützten Reflektoren wird Hubble und andere Weltraumteleskope jedoch nicht obsolet machen. Die meisten AO-Systeme schärfen die Sicht über ein sehr enges Feld – Lucky Cam beispielsweise erzeugt scharfe Bilder mit einer Breite von nur 10 bis 20 Bogensekunden, während die Kameras von Hubble scharfe Bilder über ein Feld von 150 Bogensekunden (2½ Bogenminuten) erzeugen. Darüber hinaus können Weltraumteleskope das Universum über das gesamte elektromagnetische Spektrum untersuchen, das größtenteils von der Erdatmosphäre blockiert wird. Schließlich ist der Hintergrundhimmel im Weltraum dunkler als am Boden, weil Luft tagsüber Sonnenenergie aufnimmt und nachts wieder abgibt, wodurch ein schwaches, aber dennoch wahrnehmbares Luftglühen erzeugt wird, das kontrastarme astronomische Objekte ausspült. [230]


Außerirdische gibt es mit ziemlicher Sicherheit. Können wir jetzt das Geld auftreiben, um sie zu finden?

Dan Werthimer findet, dass seine Aussage letzte Woche vor dem Unterausschuss des Repräsentantenhauses für Wissenschaft, Weltraum und Technologie ziemlich gut gelaufen ist. Als Direktor des SETI-Forschungszentrums in Berkeley informierte Werthimer die Ausschussmitglieder über die Suche nach außerirdischem Leben und gab eine allgemein positive Einschätzung ab: Mikrobielles Leben von ET ist wahrscheinlich in der gesamten Galaxie allgegenwärtig, und neue Technologien haben die Chancen verbessert, Signale von fortgeschrittenen fremde Zivilisationen.

"Sie waren sehr engagiert", sagt Werthimer über die Abgeordneten, Mitglieder eines Kongresses, der für seine ideologische Parteilichkeit berüchtigt ist und nicht gerade für ein tiefes Engagement für die Wissenschaft bekannt ist. "Sie stellten vernünftige Fragen und schienen nicht geneigt, aufeinander loszugehen."

Andererseits räumt Werthimer ein, dass es entmutigend ist, dass der derzeitige Wissenschaftsausschuss mehr Anhörungen zum außerirdischen Leben als zum Klimawandel einberufen hat.

"Diese allgemeine Gegenreaktion gegen die Wissenschaft ist erschreckend", sagt er. "(Klimawandel leugnen) ist wie russisches Roulette mit 99 Kugeln in der Waffe zu spielen. Ich vermute, es liegt daran, dass alle Untersuchungen darauf hinweisen, dass wir in Schwierigkeiten sind. Die Leute wollen den Kopf in den Sand stecken."

Aber zurück zum glücklicheren (hoffentlich) Thema Aliens. Einer der Gründe, warum Werthimer die trostlose Wanderung zum Hügel unternahm, war nicht überraschend Geld. Es ist etwas, von dem die Forscher von SETI – ein Akronym für die Suche nach außerirdischer Intelligenz – mehr brauchen, wenn sie den Kosmos weiter erforschen wollen.

"Es gibt vielleicht zwei Dutzend Vollzeit-SETI-Forscher auf der Welt, und wir alle arbeiten mit knappen Mitteln", sagt er. "Wir brauchen keine Millionen Dollar für diese Arbeit. Unsere Forschung ist recht günstig, aber wir brauchen etwas Geld. Genauer gesagt brauchen wir eine zuverlässige Finanzierung. Die Fluktuationen bei der Finanzierung waren problematischer als die Höhe der Gelder." Manchmal bekommen wir zum Beispiel Geld von der NASA und manchmal nicht. Das macht es schwierig, Experimente zu planen."

Werthimer ist seit 1972 an SETI beteiligt, und er ist nicht entmutigt, dass noch kein außerirdisches Gähnen entdeckt wurde. Er hätte nie wirklich erwartet, ET zu seinen Lebzeiten zu entdecken, sagt er.

„Ich dachte, vielleicht würden meine Schüler etwas bestätigen oder vielleicht ihre Schüler“, sagte er. "Das Universum ist ein großer Ort, und wir stecken wirklich in den Kinderschuhen dieser Wissenschaft. Wir sind uns immer noch nicht sicher, ob wir überhaupt nach den richtigen Dingen suchen. Vor zweihundert Jahren hätten die Menschen nach Rauchzeichen gesucht." , oder geometrische Designs. Jetzt überwachen wir das elektromagnetische Spektrum und haben enorme Fortschritte gemacht. In den 1970er und 1980er Jahren konnten wir ungefähr hundert Kanäle gleichzeitig abhören. Jetzt sind wir in der Lage, ungefähr fünf Milliarden gleichzeitig zu überwachen ."

Aber es ist sehr gut möglich, dass fortgeschrittene Zivilisationen die flächendeckende Übertragung elektromagnetischer Signale aufgeben, während sie fortschreiten, sagt Werthimer. Auch die Erde wird im kosmischen Sinne leiser: Da unsere Übertragungen zunehmend in Glasfaser- und Kupferkabeln enthalten sind, geben wir weniger elektromagnetische Signale in den Äther. Außerirdische können über Laser oder künstlich erzeugte Röntgen- oder Gammastrahlenausbrüche oder Neutrinos oder Gravitationswellen kommunizieren. Auch die Suche nach einem Kommunikationsmedium kann sich letztendlich als erfolglos erweisen. Stattdessen könnten wir eines Tages fortgeschrittene ETs identifizieren, indem wir große Artefakte in fernen Sonnensystemen entdecken – wie Dyson-Kugeln, hypothetische Energiesammelstrukturen, die ganze Sterne umschließen.

"Eine neue Sache, die wir machen, ist das Abhören", sagt er. "Wenn sich fortgeschrittene Zivilisationen entwickeln, können sie nahegelegene Planeten kolonisieren und eine Kommunikation zwischen ihnen wird hergestellt. Wenn diese Planeten gleichzeitig miteinander und auf der Erde ausgerichtet sind, wenn sie sich alle auf derselben Ebene befinden, wäre es viel einfacher, elektromagnetische Signale zu erkennen." -Emissionen. Und glücklicherweise kommt diese Art der Abstimmung ziemlich oft vor. Wir zielen auf etwa hundert Systeme ab."

Wertheimer betont, dass SETI auch nach primitivem Leben sucht. Für ferne Welten könnte dies letztendlich durch spektrographische Analyse möglich sein: die Auswertung des Lichts, das von den Atmosphären von Kandidaten-Exoplaneten reflektiert wird.

„Sauerstoff zum Beispiel würde die Photosynthese verraten“, sagt Werthimer. "Wir sind mit diesem Ansatz noch nicht ganz am Ziel, aber ich denke, wir werden es in 10 bis 20 Jahren schaffen."

Außerirdisches Leben könnte auch in unserem eigenen Sonnensystem existieren. Der Jupitermond Europa hat ein riesiges Wassermeer, das von 80 Kilometern Eis umgeben ist. Unter dieser gefrorenen Kappe könnte alles von Exobakterien bis zu außerirdischen Mondwalen sein, Teilnehmer an einem Nahrungsnetz, das von Sulfidverbindungen geladen wird, die aus hydrothermalen Quellen strömen. (Solche Schlote wurden in den Meeresabgründen der Erde entdeckt, die Kolonien von Riesenröhrenwürmern und anderen exotischen Kreaturen unterhalten – eine bemerkenswerte Ausnahme von der allgemeinen Regel, dass Nahrungsnetze strukturell von der Photosynthese abhängig sind.)

Ein weiterer Kandidat ist Enceladus, ein Mond, der den Saturn umkreist, der ebenfalls von Eis bedeckt ist und genügend Wasser enthält, um das Becken des Lake Superior zu füllen.

"Letztendlich möchten wir etwas auf diese Welten setzen, etwas, das durch das Eis dringen und sehen könnte, was da unten ist", sagte Wertheimer. Er hielt inne und kicherte. „Das ist schon lustig. Ich halte manchmal Vorträge an Schulen über unsere Arbeit, und wenn ich kleinen Kindern von den Möglichkeiten auf Europa erzähle, stelle ich das Problem vor, durch das Eis zu kommen, und frage sie, wie sie damit umgehen würden wollen Maschinengewehre, Bomben, Sprengstoffe einsetzen. Aber die Mädchen geben normalerweise überlegtere Antworten, wie die Verwendung riesiger Spiegel, um Sonnenenergie zu reflektieren, um das Eis zu schmelzen."

Neben Finanzierungsengpässen hat SETI ein weiteres Problem. Die meisten Forscher nähern sich dem Rentenalter, und es ist unklar, ob es genug junges Blut gibt, um das Projekt am Laufen zu halten.

"Hier in Berkeley haben wir nur einen Mann, Andrew Siemion, der in SETI promoviert hat und bei dem Programm bleibt", sagte Wertheimer. (Siemion sagte mit Wertheimer in Washington aus.) "Er leistet hervorragende Arbeit, aber er ist nur eine Person. Wir müssen eine neue Generation von Forschern rekrutieren und ausbilden."


Würden wir die Aliens kommen sehen?

Klassische Science-Fiction-Tropenzeit. Die Luftwaffe entdeckt eine Flotte außerirdischer Raumschiffe hinter dem Jupiter und lässt genug Zeit, um in Panik zu geraten und zu demonstrieren, was für schreckliche Monster wir wirklich sind, bevor sie bei uns klingeln.
So würde das funktionieren?

Stellen Sie sich eine entscheidende Szene in Ihrem Lieblings-Mega-Katastrophenfilm von Außerirdischen vor. Wie die, in der die riesigen außerirdischen Schiffe über London, Washington, Tokio und Paris auftauchen und ihren explodierenden Lichtstrahl abfeuern und eine Montage ikonischer Gebäude auslöschen. Wir zeigen, dass unsere wegweisende Bautechnologie nichts gegen ihre überlegene Feuerkraft ist.

Was können wir machen? Wir sind nur Fleisch-Muppets mit erbärmlicher Technologie auf Siliziumbasis. Wie konnten wir jemals hoffen, diese Außerirdischen mit ihren Tarnkappen-Raumschiffen und den Navigatoren der dritten Stufe zu entdecken? Wenn wir das tun, werde ich einige Regeln aufstellen. Wenn dir meine Regeln nicht gefallen, hol dir deine eigene Show und dann kannst du deine eigenen Regeln haben.

Alternativ können Sie, wie einige von Ihnen eindeutig wissen, in den Kommentaren unten gegen den Guide To Space wettern. Ungeachtet der Dünenreferenz gehe ich davon aus, dass Außerirdische in unserem Universum leben und den Gesetzen der Physik gehorchen, wie wir sie verstehen. Und ich weiß, Sie werden sagen, was ist, wenn sie Physik verwenden, die wir noch nicht entdeckt haben?

Dann pausieren Sie einfach dieses Video und holen Sie es aus Ihrem System. Sie können dies zu Ihrem ersten Erlass gegen den Staat direkt in den Kommentaren unten machen. Wie ich schon sagte, physische Außerirdische, physisches Universum. Wir werden in einem zukünftigen Video über die metaphysischen Außerirdischen in einem magischen Universum sprechen. Diejenigen, die Kristalle haben und Ihre Leber durch die Kraft des Gesangs heilen können.

Eine Grundregel des Universums ist, dass man nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein kann. Also werde ich alle Aliens haben, die versuchen, uns anzugreifen, die mit Sublight-Geschwindigkeit reisen.

Wir werden also sagen, dass sie Zugang zu einem riesigen Machtberg haben. Sie können es sich leisten, mit 10 % Lichtgeschwindigkeit zu reisen, was bedeutet, dass sie, bevor sie bei uns ankommen, langsamer werden müssen. Bei dieser Geschwindigkeit ist das Abbremsen teuer. Wir würden die Energiesignatur ihrer Bremsen sehen, lange bevor sie die Erde erreichten.

Nehmen wir an, sie passieren die Umlaufbahn des Zwergplaneten Pluto, der 4 Lichtstunden entfernt ist. Da sie mit 10 % der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sind, hätten wir ungefähr 40 Stunden Zeit, um Düsenjäger zu durchqueren, diese Panzer auf die Straße zu bringen und Will Smith, Jeff Goldblum und Bruce Willis zusammenzutreiben, um sich dahinter zu verstecken.

Ein zusammengesetztes Bild mit Chandra-Daten (violett), das neben den Überresten einer Supernova eine “punktartige Quelle” zeigt, was darauf hindeutet, dass ein Begleitstern die Explosion überlebt haben könnte. Bildnachweis: Röntgen: NASA/CXC/SAO/F.Seward et al. Optisch: NOAO/CTIO/MCELS, DSS

Würden wir es überhaupt bemerken? Vielleicht, vielleicht auch nicht. Ein wachsender Trend in der Astronomie besteht darin, den Himmel regelmäßig abzusuchen, um nach Veränderungen zu suchen. Veränderungen wie Supernova-Explosionen, vorbeiziehende Asteroiden und Kometen und pulsierende veränderliche Sterne.

Eines der aufregendsten neuen Observatorien im Bau ist das Large Synoptic Survey Telescope in Chile. Sobald es 2022 den regulären Betrieb aufnimmt, wird diese Reihe von Teleskopen alle paar Nächte den gesamten Himmel in relativ hoher Auflösung fotografieren.

Computer verarbeiten die Datenflut vom Observatorium und suchen nach allem, was sich ändert. Was ist, wenn sie ihren Umhang anlegen?

Tatsächlich besagen die Gesetze der Physik, dass die Außerirdischen die Abwärme von jedem Raumantrieb, den sie verwenden, nicht verbergen können. Wir sind mit unseren Infrarotteleskopen eigentlich ziemlich gut darin, Wärme zu erkennen.

Ein Weltraumantrieb, der ein außerirdisches Raumschiff von der Größe einer Stadt von einem erheblichen Teil der Lichtgeschwindigkeit abbremst, würde einen Hitzeberg abwerfen, und das ist alles Wärme, die wir wahrnehmen könnten.

Astronomen haben nach außerirdischen Zivilisationen gesucht, indem sie nach Abwärme gesucht haben, die von Dyson-Kugeln erzeugt wird, die ganze Sterne oder sogar alle Sterne in einer Galaxie einschließen. Es ist noch nichts aufgetaucht. Was ich jedenfalls ein wenig verdächtig finde.

Freemon Dyson stellte die Theorie auf, dass eine Zivilisation schließlich in der Lage sein würde, eine Megastruktur um ihren Stern herum aufzubauen, um all ihre Energie einzufangen. Bildnachweis: SentientDevelopments.com

Wenn Sie von einer außerirdischen Rasse sind, die eine Invasion plant. Bedecke deine Ohren. Wenn Außerirdische uns überraschen wollten, können sie einen der ältesten Tricks im Luftkampfbuch anwenden, bekannt als Dicta Boelcke. Sie können uns mit der Sonne als Tarnung anfliegen. Ein ziemlich großer Teil des Himmels ist vollständig von dieser glühenden Kugel aus feurigem Plasma verdeckt. Es hat im ersten Weltkrieg funktioniert und wird auch jetzt noch funktionieren.

Okay, Außerirdische, die Sie wieder mithören können. Alle anderen möchten vielleicht den nächsten Teil stummschalten, da dies nicht besonders beruhigend ist. Astronomen entdecken oft Asteroiden, die an der Erde vorbeifliegen, kurz nachdem sie gerade vorbeigekommen sind. Das liegt daran, dass sie uns von der Sonne entgegenschleudern, genau wie clevere Außerirdische.

Um diese Asteroiden zu entdecken, müssen wir eine weltraumgestützte Himmelsvermessung durchführen, die den Himmel aus einer anderen Perspektive als die Erde betrachten kann. Pläne für diese Art von Mission sind bereits in Arbeit.

Selbst mit unserer rudimentären Technologie hätten wir eine ziemlich gute Chance, die außerirdischen Angriffsschiffe zu bemerken, bevor sie tatsächlich das Zentrum von Sektor 001 erreichten. Mit automatisierten Observatorien und weltraumgestützten Himmelsvermessungen wird es besser.

Natürlich können wir wenig tun, wenn wir wüssten, dass die Außerirdischen kommen. Wir sollten am besten mit einer Art Abschreckung beginnen, unser gesamtes Süßwasser kontaminieren, unser Vieh mit Antibiotika aufladen und unsere Städte mit giftigem Smog bedecken, um die Ernte unserer Bürger zu verhindern.

Glaubst du, wir hätten eine Chance gegen eine außerirdische Invasion? Sagen Sie uns in den Kommentaren unten, wie wir vorgehen würden.