Năm 1961, nhà thiên văn học nổi tiếng Frank Drake đã tạo ra một công thức để ước tính số lượng trí tuệ ngoài hành tinh (ETI) có thể tồn tại trong thiên hà của chúng ta. Được biết đến với tên gọi Drake Drake Equation, công thức này đã chứng minh rằng ngay cả theo ước tính bảo thủ nhất, thiên hà của chúng ta có khả năng lưu trữ ít nhất một vài nền văn minh tiên tiến tại bất kỳ thời điểm nào. Khoảng một thập kỷ sau, NASA chính thức khởi động chương trình tìm kiếm chương trình tình báo ngoài hành tinh (SETI).
Những nỗ lực này đã trải qua một sự quan tâm lớn trong những thập kỷ gần đây nhờ phát hiện ra hàng ngàn hành tinh ngoài hệ mặt trời. Để giải quyết khả năng sự sống có thể tồn tại ngoài kia, các nhà khoa học cũng đang dựa vào các công cụ tinh vi để tìm kiếm các chỉ số về quá trình sinh học (hay còn gọi là sinh học) và hoạt động công nghệ (công nghệ kỹ thuật), có thể chỉ ra sự sống mà cả trí thông minh tiên tiến.
Để giải quyết mối quan tâm ngày càng tăng trong lĩnh vực này, NASA đã tổ chức Hội thảo Kỹ thuật của NASA vào tháng 9. Mục đích của hội thảo này là để đánh giá hiện trạng nghiên cứu công nghệ, nơi đặt những con đường hứa hẹn nhất và nơi có thể tiến bộ. Gần đây, báo cáo hội thảo đã được phát hành, trong đó có tất cả những phát hiện và khuyến nghị của họ cho tương lai của lĩnh vực này.
Hội thảo này đã nổi lên như là kết quả của Dự luật Đánh giá Nhà Quốc hội đã được thông qua vào tháng 4 năm 2018, trong đó NASA được chỉ đạo bắt đầu hỗ trợ tìm kiếm khoa học về kỹ thuật như là một phần của cuộc tìm kiếm lớn hơn của họ về cuộc sống ngoài Trái đất. Sự kiện này đã đưa các nhà khoa học và các nhà điều tra nguyên tắc đến với nhau từ các lĩnh vực khác nhau tại Viện Mặt trăng và Hành tinh (LPI) ở Houston, trong khi nhiều người khác tham gia thông qua Adobe Connect.
Trong hội thảo kéo dài ba ngày rưỡi, nhiều bài thuyết trình đã được thực hiện nhằm giải quyết nhiều chủ đề liên quan. Chúng bao gồm các loại công nghệ khác nhau, tìm kiếm vô tuyến cho trí thông minh ngoài trái đất (SETI), hệ thống năng lượng mặt trời SETI, siêu cấu trúc, khai thác dữ liệu và tìm kiếm ánh sáng quang học và cận hồng ngoại (NIL). Theo Dự luật Đánh giá Nhà, kết quả của hội thảo đã được tổng hợp thành một báo cáo được đệ trình vào ngày 28 tháng 11 năm 2018.
Cuối cùng, mục đích của hội thảo là bốn lần:
- Xác định trạng thái hiện tại của trường kỹ thuật. Những thí nghiệm đã xảy ra? Các công nghệ tiên tiến để phát hiện công nghệ là gì? Những giới hạn nào chúng ta hiện đang có về kỹ thuật?
- Hiểu được những tiến bộ sắp tới trong lĩnh vực công nghệ. Những tài sản nào được đặt ra để có thể áp dụng cho việc tìm kiếm kỹ thuật? Những dự án được lên kế hoạch và tài trợ sẽ thúc đẩy công nghệ tiên tiến trong những năm tới, và bản chất của sự tiến bộ đó là gì?
- Hiểu tiềm năng trong tương lai của lĩnh vực công nghệ. Những khảo sát mới, công cụ mới, phát triển công nghệ, thuật toán khai thác dữ liệu mới, lý thuyết và mô hình hóa mới, v.v., sẽ quan trọng cho những tiến bộ trong tương lai trong lĩnh vực này?
- NASA có thể đóng vai trò gì trong quan hệ đối tác với khu vực tư nhân và các tổ chức từ thiện trong việc thúc đẩy sự hiểu biết của chúng ta về lĩnh vực công nghệ?
Báo cáo bắt đầu bằng cách cung cấp thông tin cơ bản về việc săn tìm các kỹ thuật viên và đưa ra định nghĩa về thuật ngữ này. Đối với điều này, các tác giả đã trích dẫn Jill Tarter, một trong những nhà lãnh đạo quan trọng nhất trong lĩnh vực nghiên cứu SETI và là người tự đặt ra thuật ngữ này. Ngoài việc là giám đốc của Trung tâm Nghiên cứu SETI (một phần của Viện SETI) trong 35 năm, cô còn là nhà khoa học dự án cho chương trình NASA SET SETI trước khi nó bị hủy bỏ vào năm 1993.
Như cô đã chỉ ra trong bài báo năm 2007, có tựa đề là Sự tiến hóa của sự sống trong vũ trụ: chúng ta có đơn độc không?
Nếu chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng kỹ thuật, bằng chứng của một số công nghệ điều chỉnh môi trường của nó theo cách có thể phát hiện được thì chúng ta sẽ được phép suy ra sự tồn tại, ít nhất là tại một số nhà công nghệ thông minh. Như với sinh trắc học, không thể liệt kê tất cả các công nghệ tiềm năng của công nghệ - như chúng ta không biết, nhưng chúng ta có thể định nghĩa các chiến lược tìm kiếm có hệ thống cho các công nghệ trên mặt đất của thế kỷ 21.
Nói cách khác, kỹ thuật là những gì con người chúng ta sẽ nhận ra là dấu hiệu của hoạt động công nghệ tiên tiến. Ví dụ nổi tiếng nhất là tín hiệu vô tuyến, mà các nhà nghiên cứu của SETI đã dành vài thập kỷ qua để tìm kiếm. Nhưng có nhiều chữ ký khác chưa được khám phá đầy đủ, và nhiều hơn nữa đang được hình thành mọi lúc.
Chúng bao gồm phát xạ laser, có thể được sử dụng cho truyền thông quang học hoặc như một phương tiện đẩy; dấu hiệu của siêu đô thị, mà một số người tin là lý do đằng sau sự mờ ảo bí ẩn của Tabby Ngôi sao; hoặc một bầu không khí chứa đầy carbon dioxide, metan, CFC và các chất gây ô nhiễm đã biết khác (để lấy một trang từ cuốn sách của chúng ta).
Khi nói đến việc tìm kiếm sinh trắc học, các nhà khoa học bị hạn chế bởi thực tế là chỉ có một hành tinh mà chúng ta biết là hỗ trợ sự sống: Trái đất. Nhưng những thách thức mở rộng vượt xa để bao gồm các vấn đề về tài trợ và. Như Jason Wright - một giáo sư tại PSU và Trung tâm Ngoại hành tinh và Thế giới sống (CEHW) và là một trong những tác giả của báo cáo - đã nói với Tạp chí Không gian qua email:
Những thách thức kỹ thuật là rất nhiều. Những loại công nghệ mà một loài công nghệ ngoài trái đất sẽ tạo ra? Những cái nào có thể được phát hiện? Làm thế nào chúng ta sẽ biết nếu chúng ta đã tìm thấy một? Nếu chúng ta tìm thấy nó, làm thế nào chúng ta có thể chắc chắn rằng nó là một dấu hiệu của công nghệ và không phải là điều gì đó bất ngờ nhưng tự nhiên?
Về mặt này, các hành tinh được coi là có khả năng có thể sống được trên cơ sở dữ liệu dựa trên việc chúng có giống như Trái đất hay không. Theo cách tương tự, việc săn lùng các kỹ thuật viên được giới hạn trong các công nghệ mà chúng ta biết là khả thi. Tuy nhiên, cũng có một số khác biệt chính giữa kỹ thuật và sinh trắc học.
Như họ giải thích, nhiều công nghệ tiên tiến được đề xuất là hoặc tự phát sáng (tức là laser hoặc sóng vô tuyến) hoặc liên quan đến việc thao túng năng lượng từ các nguồn tự nhiên sáng (ví dụ Dyson Spheres và các siêu tầng khác xung quanh các ngôi sao). Cũng có khả năng các kỹ thuật số sẽ được phân phối rộng rãi vì các loài trong câu hỏi có thể đã lan truyền nền văn minh của chúng đến các hệ sao lân cận và thậm chí cả các thiên hà.
Như Wright đã giải thích, có nhiều loại công nghệ, loại được tìm kiếm nhiều nhất trong số đó là tín hiệu vô tuyến:
Những thứ này có nhiều ưu điểm: rõ ràng là nhân tạo, chúng là một trong những cách rẻ nhất và dễ nhất để truyền thông tin qua khoảng cách xa, chúng không yêu cầu bất kỳ sự ngoại suy nào trong công nghệ từ chúng ta để tạo ra và chúng ta có thể phát hiện ra các tín hiệu khá yếu tại khoảng cách giữa các vì sao. Các kỹ thuật phổ biến khác là laser Laser hoặc xung hoặc chùm liên tục có nhiều ưu điểm giống nhau. Cả hai kỹ thuật đã được đề xuất gần 50 năm trước và hầu hết các công việc được thực hiện trên kỹ thuật cho đến nay vẫn đang tìm kiếm chúng.
Do đó, đối với mỗi chữ ký này, do đó cần phải thiết lập giới hạn trên, để các nhà khoa học biết chính xác những gì không phải tìm kiếm. Khi bạn tìm kiếm thứ gì đó và don Tìm thấy nó, bạn phải ghi chép cẩn thận chính xác những tín hiệu bạn đã chứng minhdon lồng tồn tại, ông nói Wright. Một cái gì đó giống như: không có tín hiệu mạnh hơn một số mức, tại một số thời điểm, trong một số phạm vi của các ngôi sao nhất định, hẹp hơn một số băng thông, trong một số dải tần số.
Báo cáo sau đó giải quyết các giới hạn trên của phát hiện là gì đối với từng kỹ thuật và phương pháp và công nghệ hiện tại tồn tại để tìm kiếm chúng. Để đặt điều này trong viễn cảnh, họ trích dẫn từ một nghiên cứu năm 2005 của Chyba và Hand:
Các nhà vật lý học Astro đã dành hàng thập kỷ để nghiên cứu và tìm kiếm các lỗ đen trước khi tích lũy bằng chứng ngày hôm nay. Điều tương tự cũng có thể được nói cho việc tìm kiếm các chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, phân rã proton, vi phạm thuyết tương đối đặc biệt, hoặc cho vấn đề đó là boson Higgs. Thật vậy, phần lớn nghiên cứu quan trọng và thú vị nhất trong thiên văn học và vật lý liên quan chính xác đến nghiên cứu các vật thể hoặc hiện tượng mà sự tồn tại của chúng chưa được chứng minh - và thực tế, điều đó có thể không tồn tại. Theo nghĩa này, sinh vật học chỉ đơn thuần đối mặt với những gì là một tình huống quen thuộc, thậm chí phổ biến trong nhiều ngành khoa học chị em của nó.
Nói cách khác, tiến bộ trong tương lai trong lĩnh vực này sẽ bao gồm các cách phát triển để săn lùng các công nghệ kỹ thuật có thể và xác định hình thức những chữ ký này không thể được loại trừ dưới dạng hiện tượng tự nhiên. Họ bắt đầu bằng cách xem xét các công việc sâu rộng đã được thực hiện trong lĩnh vực thiên văn vô tuyến.
Khi nói đến nó, chỉ có một nguồn vô tuyến thiên văn cực kỳ hẹp có thể được cho là có nguồn gốc nhân tạo, vì truyền phát vô tuyến băng rộng là một sự xuất hiện phổ biến trong thiên hà của chúng ta. Do đó, các nhà nghiên cứu của SETI đã thực hiện các cuộc khảo sát tìm kiếm cả nguồn sóng vô tuyến và sóng liên tục mà các hiện tượng tự nhiên không thể giải thích được.
Một ví dụ điển hình cho điều này là món WOW WOW nổi tiếng! Tín hiệu được phát hiện vào ngày 15 tháng 8 năm 1977 bởi nhà thiên văn học Jerry R. Ehman sử dụng kính viễn vọng vô tuyến Big Ear tại Đại học bang Ohio. Trong quá trình khảo sát chòm sao Nhân Mã, gần cụm sao cầu M55, kính viễn vọng đã ghi nhận một bước nhảy đột ngột trong việc truyền sóng vô tuyến.
Thật không may, nhiều cuộc điều tra tiếp theo đã không thể tìm thấy bất kỳ dấu hiệu nào nữa của tín hiệu vô tuyến từ nguồn này. Điều này và các ví dụ khác đặc trưng cho công việc khó khăn và khó khăn đi kèm với việc tìm kiếm các kỹ thuật sóng vô tuyến, được đặc trưng là tìm kiếm một cây kim trong Nhà máy vũ trụ Haystack.
Ví dụ về các công cụ và phương pháp khảo sát hiện có bao gồm Mảng Kính viễn vọng Allen của Viện SETI, Đài quan sát Arecibo, Kính viễn vọng Ngân hàng Xanh Robert C. Byrd, Kính viễn vọng Parkes và Mảng rất lớn (VLA), Dự án [được bảo vệ qua email] và Nghe đột phá . Nhưng do khối lượng không gian đã được tìm kiếm cho cả tìm kiếm vô tuyến liên tục và xung, các giới hạn trên hiện tại đối với chữ ký sóng vô tuyến là khá yếu.
Tương tự, tín hiệu ánh sáng quang học và cận hồng ngoại (NIL) cũng cần được nén về tần số và thời gian để được coi là nhân tạo có nguồn gốc. Ở đây, các ví dụ bao gồm thiết bị SETI Quang học cận hồng ngoại (NIROSETI), Hệ thống Mảng kính viễn vọng hình ảnh bức xạ rất năng lượng (VERITAS), Máy dò tìm trường rộng đối tượng gần trái đất (NEOWISE) và Máy quang phổ Echelle độ phân giải cao CON NGƯỜI).
Khi nói đến việc tìm kiếm các siêu vật liệu (như Dyson Spheres), các nhà thiên văn học tập trung vào cả nhiệt thải từ các ngôi sao và các điểm sáng trong độ sáng của chúng (che khuất). Trong trường hợp trước đây, các cuộc khảo sát đã được tiến hành nhằm tìm kiếm năng lượng hồng ngoại dư thừa đến từ các ngôi sao gần đó. Đây có thể được coi là một dấu hiệu cho thấy ánh sao đang bị bắt bởi công nghệ (như tấm pin mặt trời).
Phù hợp với các định luật nhiệt động lực học, một phần năng lượng này sẽ được tỏa ra dưới dạng nhiệt thải của Cameron. Trong trường hợp sau này, che khuất đã được nghiên cứu bằng cách sử dụng dữ liệu từ Kepler và K2 nhiệm vụ để xem liệu họ có thể chỉ ra sự hiện diện của các cấu trúc quỹ đạo khổng lồ hay không - giống như cách chúng được sử dụng để xác nhận quá cảnh hành tinh và sự tồn tại của các ngoại hành tinh.
Tương tự, các cuộc khảo sát đã được thực hiện đối với các thiên hà khác bằng cách sử dụng Công cụ khảo sát hồng ngoại trường rộng (WISE) và Khảo sát toàn bộ hai micron (2MASS) để tìm kiếm các dấu hiệu che khuất. Các cuộc tìm kiếm khác đang được tiến hành với Vệ tinh Thiên văn Hồng ngoại (IRAS) và Nguồn Biến đổi & Xuất hiện trong Thế kỷ Quan sát (VASCO).
Báo cáo cũng đề cập đến các công nghệ kỹ thuật có thể tồn tại trong Hệ mặt trời của chính chúng ta. Ở đây, trường hợp ‘Oumuamua được nêu ra. Theo các nghiên cứu gần đây, có thể vật thể này thực sự là đầu dò của người ngoài hành tinh và hàng ngàn vật thể như vậy có thể tồn tại trong Hệ Mặt trời (một số trong đó có thể được nghiên cứu trong tương lai gần).
Thậm chí đã có những nỗ lực tìm kiếm bằng chứng về các nền văn minh trong quá khứ ở đây trên Trái đất mặc dù các công nghệ hóa học và công nghiệp, tương tự như cách các chỉ số như vậy trên một hành tinh ngoài mặt trời có thể được coi là bằng chứng của một nền văn minh tiên tiến.
Một khả năng khác là sự tồn tại của các cổ vật ngoài hành tinh dựa trên không gian hoặc tin nhắn đóng chai trên mạng. Những thứ này có thể ở dạng tàu vũ trụ có chứa các thông điệp tương tự như Pl Pioneer Pioneer Plaque 'của Tiên phong 10 và 11 nhiệm vụ, hay kỷ lục vàng của Golden Hành trình 1 và 2 nhiệm vụ.
Cuối cùng, các giới hạn trên đối với các công nghệ này khác nhau và không có nỗ lực tìm kiếm nào đã thành công cho đến nay. Tuy nhiên, khi họ tiếp tục lưu ý, có nhiều cơ hội đáng kể để phát hiện công nghệ trong tương lai nhờ vào sự phát triển của các công cụ thế hệ tiếp theo, phương pháp tìm kiếm tinh tế và quan hệ đối tác sinh lợi.
Những điều này sẽ cho phép độ nhạy cao hơn khi tìm kiếm các ví dụ về công nghệ truyền thông, cũng như các dấu hiệu của chữ ký hóa học và công nghiệp nhờ khả năng trực tiếp hình ảnh ngoại hành tinh.
Ví dụ bao gồm các thiết bị trên mặt đất như Kính thiên văn cực lớn (ELT), Kính thiên văn khảo sát khái quát lớn (LSST) và Kính thiên văn Magellan khổng lồ (GMT). Ngoài ra còn có các công cụ dựa trên không gian hiện có, bao gồm cả các công cụ đã nghỉ hưu gần đây Kepler nhiệm vụ (có dữ liệu vẫn đang dẫn đến những khám phá có giá trị), Gaia nhiệm vụ, và Xuyên qua vệ tinh khảo sát Exoplanet (BÀI).
Các dự án dựa trên không gian hiện đang được phát triển bao gồm Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST), Kính thiên văn khảo sát hồng ngoại trường rộng (WFIRST) và Quá trình chuyển tiếp và dao động của các ngôi sao (PLATO) nhiệm vụ. Những công cụ này, kết hợp với phần mềm cải tiến và phương pháp chia sẻ dữ liệu dự kiến sẽ mang lại kết quả mới và thú vị trong tương lai không xa.
Nhưng như Wright đã tóm tắt, điều sẽ tạo ra sự khác biệt lớn nhất là rất nhiều thời gian và sự kiên nhẫn:
Mặc dù đã 50 tuổi nhưng SETI (hoặc, nếu bạn thích, tìm kiếm kỹ thuật số) theo nhiều cách vẫn còn trong giai đoạn trứng nước. Không có nhiều tìm kiếm so với tìm kiếm những thứ khác (vật chất tối, lỗ đen, đời sống vi sinh vật, v.v.) vì thiếu kinh phí trong lịch sử; thậm chí còn có rất nhiều công việc định lượng, cơ bản về những gì công nghệ tìm kiếm! Hầu hết các công việc cho đến nay là mọi người nghĩ về những gì họ sẽ làm nếu họ có kinh phí. Hy vọng, chúng tôi sẽ sớm có thể bắt đầu đưa những ý tưởng đó vào thực tế!
Sau nửa thế kỷ, việc tìm kiếm trí thông minh ngoài hành tinh vẫn không tìm thấy bằng chứng nào về sự sống thông minh ngoài Hệ mặt trời của chúng ta - tức là câu hỏi nổi tiếng của Fermiiến, tất cả mọi người ở đâu? Nhưng đó là điều tốt về Nghịch lý Fermi, bạn chỉ phải giải quyết nó một lần. Tất cả nhu cầu của nhân loại là tìm ra một ví dụ duy nhất, và câu hỏi không kém phần thời gian, có phải chúng ta chỉ có một mình không?
Báo cáo cuối cùng, NASA NASA và Tìm kiếm Kỹ thuật viên, được biên soạn bởi Jason Wright và Dawn Gelino - một giáo sư tại PSU và Trung tâm Exoplanets và Habitable Worlds (CEHW) và một nhà nghiên cứu của Viện Khoa học Exoplanet của NASA (NExScI) , tương ứng.
