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寻找地外无线电信号

2021-08-23 John Dunn 阅读:
要想寻找起源于地外文明的无线电信号具有巨大技术挑战,其中一个挑战就是其他恒星与我们的星球之间存在路径损耗。忽略尘埃云等障碍物可能的影响,基本几何结构本身就产生了检测问题。

要想寻找起源于地外文明的无线电信号具有巨大技术挑战,其中一个挑战就是其他恒星与我们的星球之间存在路径损耗。忽略尘埃云等障碍物可能的影响,基本几何结构本身就产生了检测问题。24uednc

在2021年2月出版的IEEE Spectrum中,可以找到Danny Price的文章“SETI’s Million Star Search”(第34页)。阅读这篇文章就可了解为寻找地外无线电信号而进行的技术工作。24uednc

在2021年3月的Scientific American杂志上,还有一篇Joanna Thompson发表的论文“Traveling Photons”(第18页),其中指出:“从月球向地球发射的无线电波束‘通常会发散到整个大陆的大小’。”这一说法引起了一些思考。24uednc

北美洲大约有3000英里宽,因此可以将本文所假设的无线电波束的照射范围定为半径为1500英里的圆形,而月球本身大约有240,000英里远(图1)。从这些数字中可以想象一个圆锥,其尖端到圆形平面之间的距离为240,000英里,该圆的半径为1500英里。然后,可以进一步假定该圆锥体的平面以某种功率密度接收无线电信号,单位可以是瓦特/平方英里。24uednc

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图1:用圆锥表示从月球到地球的无线电路径。24uednc

SETI(寻找外星情报)项目正在寻找来自其他恒星系统的外星无线电信号。如果从这些恒星系统构建相似的圆锥,每个圆锥的顶点都在所考虑的恒星上,而地球则在该圆锥圆平面的中心,那么就可以对从远处的恒星到地球的路径衰减与从月球到地球的归一化路径衰减进行比较。24uednc

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表1:外太阳无线电路径。24uednc

从太阳最接近的星际邻居普罗希玛·半人马座(Proxima Centauri)所产生的外太阳路径约为4.3光年。从那里传播到地球的无线电波束所经历的信号衰减,要比从月球到地球的波束路径大约高160dB。24uednc

所谓的本星团是由距此50光年以内的那些恒星所组成的,相对于来自月球的波束路径,其衰减会恶化到大约180dB。在1000光年到100亿光年的距离处,衰减进一步恶化。24uednc

如果一个外星文明像我们一样使用无线电通信,那么它们的天线与我们自己的天线并不会有特别不同,因为每个人都将受到相同物理定律的约束。我敢肯定他们也会有相控阵和抛物线反射镜。24uednc

他们可能进行的任何传输都不会特别针对我们。我们会去搜索偶然碰巧遇到的无线电信号,而此类信号会经历表1中所推算的路径衰减。24uednc

SETI项目的接收器灵敏度是否足以通过数百dB的星际路径衰减来进行信号检测?24uednc

老实说,我不知道,但这确实是项艰巨的任务!24uednc

本文授权编译自EDN美国版,原文参考链接:The search for extraterrestrial radio signals。由赵明灿编译。)24uednc

本文为《电子技术设计》2021年8月刊杂志文章,版权所有,禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里24uednc

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John Dunn
John Dunn是资深电子顾问,毕业于布鲁克林理工学院(BSEE)和纽约大学(MSEE)。
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