جست‌وجوی نشانه‌های احتمالی هوش فرازمینی
پرانرژی‌ترین نوع از امواج رادیویی، طولی در حدود یک‌میلیون‌بار بلندتر از امواج نور مرئی دارد و این یعنی سطوح لازم برای کانونی‌کردن (و بنابراین بزرگ‌نمایی) حتی پرانرژی‌ترین امواج رادیویی، اگرچه باید بزرگ‌تر باشند، اما چنانچه تا یک‌میلیون‌بار نسبت به یک آینه معمولی کمتر صیقل بخورند هم اختلالی را در فرایند بازتاب ایجاد نخواهند کرد.
کد خبر :
۲۴۱۱۵
بازدید :
۱۴۵۴
احسان سنایی در شرق نوشت: با گذشت بالغ بر ٦٣ سال از احداث رادیوتلسکوپ غول‌آسای آرسیبو، واقع در کشور پورتوریکو، مهندسان چینی با اتمام فرایند ساخت «تلسکوپ کروی با دهانه500 متری» (به اختصارFAST)، رکورد بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ تک‌بشقابی جهان را جابه‌جا کردند. FAST که عملیات علمی خود را تا پایان شهریورماه سال جاری آغاز خواهد کرد، با بهره‌مندی از دهانه بزرگ و سطح بازتابنده یکدست خود، توقعات جامعه علمی برای پیشبرد تحقیقات رادیو- اخترشناختی، از جمله جست‌وجوها پی نشانه‌های احتمالی هوش فرازمینی را بالاتر برده است.
پرانرژی‌ترین نوع از امواج رادیویی، طولی در حدود یک‌میلیون‌بار بلندتر از امواج نور مرئی دارد و این یعنی سطوح لازم برای کانونی‌کردن (و بنابراین بزرگ‌نمایی) حتی پرانرژی‌ترین امواج رادیویی، اگرچه باید بزرگ‌تر باشند، اما چنانچه تا یک‌میلیون‌بار نسبت به یک آینه معمولی کمتر صیقل بخورند هم اختلالی را در فرایند بازتاب ایجاد نخواهند کرد. همین موجب می‌شود تا ساخت «رادیوتلسکوپ»ها باوجود ابعاد لاجرم بزرگشان، مقرون‌به‌صرفه‌تر از ساخت حتی تلسکوپ‌های کوچک‌تر فعال در نور مرئی باشد؛ چراکه فرایند ذوب و قالب‌گیری و صیقل یک آینه مقعر معمولی، وقت و هزینه‌ای به‌مراتب بیشتر از طراحی یک بشقاب رادیویی (از طریق چینش موزاییک‌وار چند صفحه فلزی بر یک سطح بسیار وسیع‌تر) خواهد برد.
اما درعین‌حال ابعاد بزرگ‌تر بشقاب‌های رادیوتلسکوپی، مشکل طراحی یک «مقر» مقاوم برای تحمل وزن این بشقاب‌ها را پررنگ‌تر می‌کند و محدودیت‌های مهندسی تازه‌ای را برای بزرگ‌ترین ابعاد ممکن یک رادیوتلسکوپ متحرک پیش می‌کشد. مصداق بارز تبعات عبور از این محدودیت‌ها، فروریزش رادیوتلسکوپ «٣٠٠ فوتی» (با قطر بشقاب ٩١ متر)، در «رصدخانه ملی اخترشناسی رادیویی» ایالات متحده (NRAO)، واقع در دره گرین‌بنک ویرجینیا، در پانزدهم نوامبر ١٩٨٨ بود. حتی با گذشت ٢٨ سال از آن واقعه، قطر بشقاب بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ متحرک امروز جهان («رادیوتلسکوپ رابرت سی. بایرد»، واقع در همان رصدخانه)، تنها ٢٠درصد از رادیوتلسکوپ ٣٠٠ فوتی بزرگ‌تر است (این در حالی است که در مقطعی مشابه، قطر بزرگ‌ترین تلسکوپ نور مرئی وقت جهان، ٧٣ درصد افزایش یافته است). برای فائق‌آمدن بر محدودیت‌های ساختاری مقر رادیوتلسکوپ‌ها، مهندسان از دو روش بهره می‌گیرند:
الف- روش تداخل‌سنجی
ب- ساخت رادیوتلسکوپ‌های غیرمتحرک
در روش اول، مهندسان از طریق تلفیق امواج دریافتی به وسیله چند رادیوتلسکوپ مستقل، اقدام به تقویت سیگنال نهایی می‌کنند. هرچه این رادیوتلسکوپ‌ها در فاصله‌ای دورتر از هم واقع شده باشند، «رزولوشن» سیگنال نهایی هم بیشتر خواهد بود و هرچه سطح نورگیری بیشتری را پوشش دهند، «شدت» این سیگنال افزایش خواهد یافت. ازهمین‌رو مهندسان برای تقویت توأمان شدت و رزولوشن سیگنال در عین پرهیز از مواجهه با مشکلات ساخت رادیوتلسکوپ‌های بزرگ و متحرک، اقدام به ساخت مجموعه‌ای از رادیوتلسکوپ‌های کوچک‌تر در یک فضای محدود می‌کنند و درعوض امکان جابه‌جایی را به خود این رادیوتلسکوپ‌های کوچک‌تر می‌دهند (تا به این وسیله بتوان بنا با نیاز، رزولوشن یا شدت سیگنال را افزایش داد؛ هرچند که در این روش نمی‌توان هم‌زمان این دو مؤلفه را افزایش داد).
همین‌گونه «ارائه‌تلسکوپ»ها را برای تقویت امواج نور مرئی هم می‌‌توان طراحی کرد و به کار بست، اما با صرف هزینه‌ای بسیار بیشتر و بهره‌وری‌ای نسبتا پایین‌تر (مثلا تلسکوپ‌های نور مرئی و دوقلوی کِک در هاوایی، یا تلسکوپ‌های چهارقلوی VLT در صحرای آتاکامای شیلی، عملا دو «ارائه‌تلسکوپ» در نور مرئی‌اند)، اما چنین روشی رهیافت بسیار پرطرفدارتری در امواج کم‌انرژی‌تر (اعم از امواج رادیویی) به‌شمار می‌رود. بزرگ‌ترین ارائه‌تلسکوپ رادیویی جهان، موسوم به ارائه VLA (مخفف «ارائه بسیار بزرگ»)، مجموعه‌ای از ٢٧ رادیوتلسکوپ متحرک با قطر بشقاب ٢٥ متر است که به شکل حرف Y در محدوده‌ای به قطر حداکثر ٤٢ کیلومتر، روی ریل مستقر شده‌اند. رزولوشن این ارائه، از دودهم تا چهارهزارم ثانیه قوس متغیر است (معادل تشخیص عوارضی به قطر چهار متر در سطح ماه).
دومین رهیافت مهندسان برای عبور از محدودیت‌های ساخت رادیوتلسکوپ‌های بزرگ و متحرک، ساخت بشقاب‌های غیرمتحرک و تکیه بر چرخش زمین به‌عنوان مکانیسم جابه‌جایی میدان دید این تلسکوپ‌هاست. در این روش، سطح یک گودال غول‌آسا را با صفحات بازتابنده می‌پوشانند و سپس با آویزان‌کردن گیرنده در محل کانون این حفره، با روشی شبیه به جابه‌جایی دوربین‌های عنکبوتی در استادیوم‌های ورزشی، به تلسکوپ امکان جابه‌جایی بسیار اندک میدان دیدش را می‌دهند.
بارزترین نمونه از این رادیوتلسکوپ‌های غول‌آسای غیرمتحرک، رادیوتلسکوپ آرسیبو در حومه شهری به همین نام، واقع در کشور پورتوریکو است. این تلسکوپ که فرایند ساخت آن در سال ١٩٦٢ به اتمام رسید، از مجموعا ٣٨ هزار و ٧٧٨ صفحه آلومینیومی مستطیلی‌شکل (به ابعاد یک در دو متر) که سطحی کروی به قطر ٣٠٥ متر را پوشانده‌اند، تشکیل شده است و گیرنده آن نیز از طریق سه کابل متصل به دو دکل ٨١ متری و یک دکل ١١١ متری در اطراف حفره، در نقطه کانون حفره آویزان شده است.
طراحی منحصربه‌فرد رادیوتلسکوپ‌هایی از این دست، طبیعتا محدودیت‌هایی را در اهداف علمی‌شان هم به‌دنبال خواهد داشت؛ چراکه میدان دیدشان فقط در اطراف بالاترین نقطه آسمان (موسوم به نقطه سمت‌الرأس) متمرکز است و فقط با ضرباهنگ چرخش زمین نیز جابه‌جا می‌شود. اما در عین چنین محدودیت‌هایی، این‌گونه تلسکوپ‌ها گزینه‌های خوبی برای مساحی بُرش‌های تصادفی از آسمان، به‌ویژه به‌منظور کسب داده‌های خام و دقیقی که می‌توانند حاوی نشانه‌هایی احتمالی از هوش فرازمینی باشند، به‌شمار می‌روند.
و حال، چندروزی می‌شود که آخرین قطعه از جورچین چهارهزارو ٤٥٠ تایی صفحات بازتابنده تلسکوپ ٥٠٠متری FAST در جای خود قرار گرفته تا فرایند تکمیل بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ تک‌بشقابی جهان به اتمام برسد. این رادیوتلسکوپ در حومه شهر کدو، واقع در رشته‌کوه دائودانگ در استان گوئیژوی چین شده است و محیط کوهستانی پیرامون آن، شرایط ایده‌آلی را برای دفع امواج مزاحمِ پیرامون فراهم کرده است.
طرح تلسکوپ FAST در سال ١٩٩٤ ارائه شد و ١٤ سال بعد هم به تصویب کمیسیون توسعه و اصلاح ملی چین رسید تا فرایند ساخت آن در سال ٢٠١١ آغاز شود. به این‌منظور، لازم بود تا روستایی ٦٥نفره تخلیه شود و جمعیتی ٩هزارو ١١٠ نفره از ساکنان شعاع پنج کیلومتری تلسکوپ هم (به منظور پیشگیری از بروز نویزهای رادیویی) به سکونتگاهی دیگر نقل‌مکان کنند. این مهم، با پرداخت غرامتی ١٠ هزار یوانی (معادل ١٥٠٠ دلار آمریکا) به هر خانوار، علاوه بر تأمین مسکنشان، محقق شد.
ساخت تلسکوپ FAST، مجموعا ١/٥ میلیارد یوان (معادل ١٨٠ میلیون دلار آمریکا) هزینه در پی داشت و قرار است که پس از اتمام فاز آزمایشی آن، عملیات خود را در سپتامبر سال میلادی جاری آغاز کند. این تلسکوپ، رصدهای دو سال اول خود را به اهداف اخترشناسان چینی اختصاص خواهد داد و سپس وقت آن در اختیار اخترشناسان بین‌المللی هم قرار خواهد گرفت. تخمین زده می‌شود که چنانچه بتوان روزی نشانه‌های هوش فرازمینی را در امواج رادیویی یافت، تلسکوپ FAST از توانی معادل پنج تا ١٠ برابر بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ‌های کنونی برای تحقق این رؤیا برخوردار باشد.
پرانرژی‌ترین نوع از امواج رادیویی، طولی در حدود یک‌میلیون‌بار بلندتر از امواج نور مرئی دارد و این یعنی سطوح لازم برای کانونی‌کردن (و بنابراین بزرگ‌نمایی) حتی پرانرژی‌ترین امواج رادیویی، اگرچه باید بزرگ‌تر باشند، اما چنانچه تا یک‌میلیون‌بار نسبت به یک آینه معمولی کمتر صیقل بخورند هم اختلالی را در فرایند بازتاب ایجاد نخواهند کرد. همین موجب می‌شود تا ساخت «رادیوتلسکوپ»ها باوجود ابعاد لاجرم بزرگشان، مقرون‌به‌صرفه‌تر از ساخت حتی تلسکوپ‌های کوچک‌تر فعال در نور مرئی باشد؛ چراکه فرایند ذوب و قالب‌گیری و صیقل یک آینه مقعر معمولی، وقت و هزینه‌ای به‌مراتب بیشتر از طراحی یک بشقاب رادیویی (از طریق چینش موزاییک‌وار چند صفحه فلزی بر یک سطح بسیار وسیع‌تر) خواهد برد.
اما درعین‌حال ابعاد بزرگ‌تر بشقاب‌های رادیوتلسکوپی، مشکل طراحی یک «مقر» مقاوم برای تحمل وزن این بشقاب‌ها را پررنگ‌تر می‌کند و محدودیت‌های مهندسی تازه‌ای را برای بزرگ‌ترین ابعاد ممکن یک رادیوتلسکوپ متحرک پیش می‌کشد. مصداق بارز تبعات عبور از این محدودیت‌ها، فروریزش رادیوتلسکوپ «٣٠٠ فوتی» (با قطر بشقاب ٩١ متر)، در «رصدخانه ملی اخترشناسی رادیویی» ایالات متحده (NRAO)، واقع در دره گرین‌بنک ویرجینیا، در پانزدهم نوامبر ١٩٨٨ بود. حتی با گذشت ٢٨ سال از آن واقعه، قطر بشقاب بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ متحرک امروز جهان («رادیوتلسکوپ رابرت سی. بایرد»، واقع در همان رصدخانه)، تنها ٢٠درصد از رادیوتلسکوپ ٣٠٠ فوتی بزرگ‌تر است (این در حالی است که در مقطعی مشابه، قطر بزرگ‌ترین تلسکوپ نور مرئی وقت جهان، ٧٣ درصد افزایش یافته است). برای فائق‌آمدن بر محدودیت‌های ساختاری مقر رادیوتلسکوپ‌ها، مهندسان از دو روش بهره می‌گیرند:
الف- روش تداخل‌سنجی
ب- ساخت رادیوتلسکوپ‌های غیرمتحرک
در روش اول، مهندسان از طریق تلفیق امواج دریافتی به وسیله چند رادیوتلسکوپ مستقل، اقدام به تقویت سیگنال نهایی می‌کنند. هرچه این رادیوتلسکوپ‌ها در فاصله‌ای دورتر از هم واقع شده باشند، «رزولوشن» سیگنال نهایی هم بیشتر خواهد بود و هرچه سطح نورگیری بیشتری را پوشش دهند، «شدت» این سیگنال افزایش خواهد یافت. ازهمین‌رو مهندسان برای تقویت توأمان شدت و رزولوشن سیگنال در عین پرهیز از مواجهه با مشکلات ساخت رادیوتلسکوپ‌های بزرگ و متحرک، اقدام به ساخت مجموعه‌ای از رادیوتلسکوپ‌های کوچک‌تر در یک فضای محدود می‌کنند و درعوض امکان جابه‌جایی را به خود این رادیوتلسکوپ‌های کوچک‌تر می‌دهند (تا به این وسیله بتوان بنا با نیاز، رزولوشن یا شدت سیگنال را افزایش داد؛ هرچند که در این روش نمی‌توان هم‌زمان این دو مؤلفه را افزایش داد).
همین‌گونه «ارائه‌تلسکوپ»ها را برای تقویت امواج نور مرئی هم می‌‌توان طراحی کرد و به کار بست، اما با صرف هزینه‌ای بسیار بیشتر و بهره‌وری‌ای نسبتا پایین‌تر (مثلا تلسکوپ‌های نور مرئی و دوقلوی کِک در هاوایی، یا تلسکوپ‌های چهارقلوی VLT در صحرای آتاکامای شیلی، عملا دو «ارائه‌تلسکوپ» در نور مرئی‌اند)، اما چنین روشی رهیافت بسیار پرطرفدارتری در امواج کم‌انرژی‌تر (اعم از امواج رادیویی) به‌شمار می‌رود. بزرگ‌ترین ارائه‌تلسکوپ رادیویی جهان، موسوم به ارائه VLA (مخفف «ارائه بسیار بزرگ»)، مجموعه‌ای از ٢٧ رادیوتلسکوپ متحرک با قطر بشقاب ٢٥ متر است که به شکل حرف Y در محدوده‌ای به قطر حداکثر ٤٢ کیلومتر، روی ریل مستقر شده‌اند. رزولوشن این ارائه، از دودهم تا چهارهزارم ثانیه قوس متغیر است (معادل تشخیص عوارضی به قطر چهار متر در سطح ماه).
دومین رهیافت مهندسان برای عبور از محدودیت‌های ساخت رادیوتلسکوپ‌های بزرگ و متحرک، ساخت بشقاب‌های غیرمتحرک و تکیه بر چرخش زمین به‌عنوان مکانیسم جابه‌جایی میدان دید این تلسکوپ‌هاست. در این روش، سطح یک گودال غول‌آسا را با صفحات بازتابنده می‌پوشانند و سپس با آویزان‌کردن گیرنده در محل کانون این حفره، با روشی شبیه به جابه‌جایی دوربین‌های عنکبوتی در استادیوم‌های ورزشی، به تلسکوپ امکان جابه‌جایی بسیار اندک میدان دیدش را می‌دهند.
بارزترین نمونه از این رادیوتلسکوپ‌های غول‌آسای غیرمتحرک، رادیوتلسکوپ آرسیبو در حومه شهری به همین نام، واقع در کشور پورتوریکو است. این تلسکوپ که فرایند ساخت آن در سال ١٩٦٢ به اتمام رسید، از مجموعا ٣٨ هزار و ٧٧٨ صفحه آلومینیومی مستطیلی‌شکل (به ابعاد یک در دو متر) که سطحی کروی به قطر ٣٠٥ متر را پوشانده‌اند، تشکیل شده است و گیرنده آن نیز از طریق سه کابل متصل به دو دکل ٨١ متری و یک دکل ١١١ متری در اطراف حفره، در نقطه کانون حفره آویزان شده است.
طراحی منحصربه‌فرد رادیوتلسکوپ‌هایی از این دست، طبیعتا محدودیت‌هایی را در اهداف علمی‌شان هم به‌دنبال خواهد داشت؛ چراکه میدان دیدشان فقط در اطراف بالاترین نقطه آسمان (موسوم به نقطه سمت‌الرأس) متمرکز است و فقط با ضرباهنگ چرخش زمین نیز جابه‌جا می‌شود. اما در عین چنین محدودیت‌هایی، این‌گونه تلسکوپ‌ها گزینه‌های خوبی برای مساحی بُرش‌های تصادفی از آسمان، به‌ویژه به‌منظور کسب داده‌های خام و دقیقی که می‌توانند حاوی نشانه‌هایی احتمالی از هوش فرازمینی باشند، به‌شمار می‌روند.
و حال، چندروزی می‌شود که آخرین قطعه از جورچین چهارهزارو ٤٥٠ تایی صفحات بازتابنده تلسکوپ ٥٠٠متری FAST در جای خود قرار گرفته تا فرایند تکمیل بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ تک‌بشقابی جهان به اتمام برسد. این رادیوتلسکوپ در حومه شهر کدو، واقع در رشته‌کوه دائودانگ در استان گوئیژوی چین شده است و محیط کوهستانی پیرامون آن، شرایط ایده‌آلی را برای دفع امواج مزاحمِ پیرامون فراهم کرده است.
طرح تلسکوپ FAST در سال ١٩٩٤ ارائه شد و ١٤ سال بعد هم به تصویب کمیسیون توسعه و اصلاح ملی چین رسید تا فرایند ساخت آن در سال ٢٠١١ آغاز شود. به این‌منظور، لازم بود تا روستایی ٦٥نفره تخلیه شود و جمعیتی ٩هزارو ١١٠ نفره از ساکنان شعاع پنج کیلومتری تلسکوپ هم (به منظور پیشگیری از بروز نویزهای رادیویی) به سکونتگاهی دیگر نقل‌مکان کنند. این مهم، با پرداخت غرامتی ١٠ هزار یوانی (معادل ١٥٠٠ دلار آمریکا) به هر خانوار، علاوه بر تأمین مسکنشان، محقق شد.
ساخت تلسکوپ FAST، مجموعا ١/٥ میلیارد یوان (معادل ١٨٠ میلیون دلار آمریکا) هزینه در پی داشت و قرار است که پس از اتمام فاز آزمایشی آن، عملیات خود را در سپتامبر سال میلادی جاری آغاز کند. این تلسکوپ، رصدهای دو سال اول خود را به اهداف اخترشناسان چینی اختصاص خواهد داد و سپس وقت آن در اختیار اخترشناسان بین‌المللی هم قرار خواهد گرفت. تخمین زده می‌شود که چنانچه بتوان روزی نشانه‌های هوش فرازمینی را در امواج رادیویی یافت، تلسکوپ FAST از توانی معادل پنج تا ١٠ برابر بزرگ‌ترین رادیوتلسکوپ‌های کنونی برای تحقق این رؤیا برخوردار باشد.
۰
