Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI – rozbudowany, wieloletni projekt naukowy, którego celem jest znalezienie kontaktu z pozaziemskimi cywilizacjami poprzez poszukiwanie sygnałów radiowych i świetlnych sztucznie wytworzonych, pochodzących z przestrzeni kosmicznej, a niebędących dziełem człowieka.
Wstęp Ograniczenia fizyczne Bezpośredni kontakt z pozaziemskimi cywilizacjami mógłby być fascynujący i przynieść trudne do wyobrażenia rezultaty dla całej ludzkości, jednak podróż do odległych światów jest obecnie technicznie (i ekonomicznie) niewykonalna. Dotarcie ze zbliżoną do maksymalnej możliwej we Wszechświecie prędkości światła w próżni do najbliższej gwiazdy Proxima Centauri zajęłoby ponad 4 lata czasu ziemskiego – jednak uzyskanie zbliżonej prędkości jest niemożliwe przy użyciu obecnie istniejących technik astronautycznych (patrz Szczególna teoria względności). Wahadłowiec kosmiczny potrzebowałby na dotarcie do Proximy 30 000 lat. Projektowane teoretycznie sondy potrzebowałyby na to 100 lat.
Możliwości współczesnej techniki wydają się jednak wystarczające do ustanowienia komunikacji radiowej z pozaziemskimi cywilizacjami poprzez użycie wystarczająco silnego urządzenia nadawczego wysyłającego sygnały radiowe oraz bardzo czułego odbiorczego. W istocie już w tej chwili ludzkość wysyła niezamierzenie w kosmos mnóstwo sygnałów elektromagnetycznych, które mogłyby być zauważone przez pozaziemskie cywilizacje, gdyby zaczęły one analizować fale radiowe emitowane z Układu Słonecznego.
Podstawowe założenia SETI Pierwszym etapem prób ustanowienia łączności międzygwiezdnej stał się projekt SETI. Polega on na poszukiwaniu planet, z których emitowane są sygnały wskazujące na istnienie tam inteligentnych form życia pozaziemskiego. SETI nie jest jednak trywialnym zadaniem. Galaktyka Drogi Mlecznej, w której znajduje się Słońce, ma średnicę ok. 100 000 lat świetlnych i zawiera około 200 miliardów gwiazd. Szukanie sygnałów pozaziemskich cywilizacji w całej galaktyce bez odpowiedniej selekcji mogłoby zająć setki lat.
Jednakże, cztery proste założenia pomagają zmniejszyć rozmiary tego zadania: Wszystkie formy życia w naszej galaktyce są oparte na chemii węgla, podobnie jak to jest na Ziemi. Koncepcja ta jest dość dobrze uzasadniona naukowo, gdyż tylko węgiel z energetycznego punktu widzenia jest w stanie samorzutnie tworzyć wystarczająco złożone związki chemiczne. Niezbędna jest obecność wody w postaci ciekłej. Założenie to wynika z faktu, że tylko w środowisku wodnym możliwy jest złożony metabolizm niezbędny do utrzymania przemiany materii koniecznej dla istot ożywionych. Poszukiwania powinny być skoncentrowane na gwiazdach o podobnych parametrach do Słońca należących do ciągu głównego. Bardzo duże gwiazdy mają za krótkie czasy trwania, aby mogły wytworzyć trwałe układy planetarne, z kolei bardzo małe generują za mało światła i ciepła do powstania życia opartego na chemii węgla. Cywilizacje pozaziemskie umyślnie wysyłają sygnały, aby SETI mogła je odnaleźć.
Około 10% gwiazd w Drodze Mlecznej ma parametry zbliżone do Słońca i tylko ok. 1000 z nich znajduje się w odległości mniejszej niż 100 lat świetlnych od Ziemi. Te gwiazdy są głównymi celami programu SETI. Jednakże, istnieje zawsze ryzyko, że powyższe założenia są częściowo błędne i dlatego program SETI obejmuje też wyrywkowe badanie innych obszarów kosmosu. Innym założeniem SETI jest to, iż poszukuje specjalnie wysyłanych sygnałów komunikacyjnych, które mają być zamierzoną próbą komunikacji, nie zaś „szumu” cywilizacyjnego, czyli wszystkich elektromagnetycznych sygnałów wytwarzanych przez teoretyczną cywilizację.
Trudności w poszukiwaniu sygnałów Sporym utrudnieniem jest fakt, że trudno jest przewidzieć, na jakiej częstotliwości radiowej mogą wysyłać sygnały przedstawiciele obcych cywilizacji. Emisja silnych sygnałów w zbyt szerokim zakresie częstotliwości byłaby kosztowna energetycznie i bardziej prawdopodobne jest, że takie sygnały mogą być nadawane w stosunkowo wąskich zakresach częstotliwości. Oznacza to, że program SETI musi analizować całe, jak najszersze spektrum fal, dla każdej badanej gwiazdy.
Inny problem to pytanie: Jaki sposób modulacji i kodowania może stosować obca cywilizacja? Pozaziemska technologia prawdopodobnie jest zupełnie inna od naszej, co utrudnia odgadnięcie rozwiązań telekomunikacyjnych opracowanych przez kosmitów. Specjalistom z tej dziedziny wydaje się jednak, że należy poszukiwać silnego sygnału nadawanego w wąskim zakresie częstotliwości o złożonej strukturze charakteryzującej się pewną regularnością.
Z energetycznego punktu widzenia wydaje się mało prawdopodobne, aby jakaś obca cywilizacja zdecydowała się wysłać wystarczająco silny sygnał, aby mógł on dotrzeć do każdej gwiazdy w swoim kosmicznym sąsiedztwie. Bardziej rozsądne jest wysyłanie sygnałów w „najbardziej obiecujących kierunkach”, wybranych na podstawie założeń zbliżonych do tych z projektu SETI, opisanych powyżej.
Jednak „usłyszenie” nawet takich kierunkowych sygnałów może być bardzo trudnym zadaniem, gdyż na potencjalnej drodze takich sygnałów znajduje się cały szereg źródeł zakłóceń. Każda z gwiazd wysyła bowiem swój własny „szum radiowy”, który może interferować z poszukiwanymi sygnałami, a oprócz dobrze znanych gwiazd występują w kosmosie jeszcze obszary pyłu międzygwiazdowego.
Początki SETI Współczesny program SETI został zapoczątkowany 19 września 1959 roku. W artykule pt. Searching for Interstellar Communications opublikowanym w „Nature” przez dwóch fizyków Philipa Morrisona i Giuseppe Cocconiego została opisana możliwość komunikowania się w przestrzeni kosmicznej za pomocą fal radiowych o długości 21 cm (1420 MHz).
Wybór akurat tej częstotliwości był podyktowany wieloma racjonalnymi przesłankami: Sygnały o zbyt małych częstotliwościach są zbyt silnie tłumione, stąd wydaje się, że komunikacja na długich dystansach jest możliwa tylko w zakresie fal ultrakrótkich. W grę wchodzi więc zakres od 100 do 10 000 MHz. Przy częstotliwości poniżej 1400 MHz, sygnały radiowe są silne zakłócane przez emisję generowaną przez wolne elektrony przemieszczające się przez silne pola magnetyczne występujące wokół gwiazd. Z kolei sygnały powyżej 1600 MHz są silnie zagłuszane przez emisje pochodzące od przemian jądrowych zachodzących wewnątrz gwiazd. W grę wchodzi więc tylko zakres 1400–1600 MHz. Ze względów energetycznych łatwiej jest generować fale radiowe, o możliwie jak najniższej częstotliwości, a tutaj występuje bardzo charakterystyczny i wąski sygnał emisji wodoru – 1420 MHz.
Badanie sygnałów radiowych Trudne początki Cocconiemu nie dano sprawdzić swojej teorii w praktyce i nie pozwolono mu skorzystać z największego w tym czasie radioteleskopu Mark IA (obecnie Lovell Telescope).
W 1960 astronom Frank Drake z Uniwersytetu Cornella przeprowadził pierwszą serię eksperymentów SETI, które zostały nazwane Projektem Ozma. Drake posługiwał się radioteleskopem o średnicy 26 m, umieszczonym w miejscowości Green Bank, w Wirginii Zachodniej. Badał on szum radiowy z okolic najbliżej Ziemi położonych gwiazd średniej wielkości Tau Ceti i Epsilon Eridani, odległych od Słońca odpowiednio 10,5 i 11,9 lat świetlnych. Przez 200 godzin obserwował 7200 kanałów o szerokości 100 Hz położonych wokół centralnej częstotliwości 1420 MHz. Nagrywał on ten szum na kasety magnetofonowe, a następnie je odsłuchiwał na zwykłym magnetofonie. Niczego szczególnego jednak nie udało mu się w ten sposób wyłowić.
Pierwsza konferencja naukowa na temat SETI odbyła się w Green Park w 1961. Zainteresowała ona radioastronomów z ZSRR, którzy wspólnie z Carlem Saganem rozpoczęli regularne badania SETI, korzystając z radzieckich anten wielokierunkowych. W 1966 roku, Sagan razem z radzieckim astrofizykiem Iosifem Szkłowskim opublikowali książkę Inteligentne życie we wszechświecie, która stała się rodzajem biblii dla późniejszych badaczy SETI.
W 1971 NASA zdecydowała się finansować projekt zgłoszony przez Drake’a i Bernarda Oliviera z firmy Hewlett-Packard o nazwie Projekt Cyclops. Pomysł polegał na budowie gigantycznej instalacji składającej się z 1500 radioteleskopów i miał kosztować ponad 10 miliardów dolarów. Jednak na skutek krytyki i przesunięcia środków w NASA na loty na Księżyc, projekt został zarzucony na wstępnym etapie realizacji.
thumb|90px|Wiadomość Arecibo W 1974 podjęto pierwszą próbę aktywnego kontaktu, wysyłając sygnał, który miałby szansę dotrzeć do cywilizacji pozaziemskich. Sygnał był emitowany przez radioteleskop w Arecibo. Był to przekaz liczący 1679 bitów, na który składała się mapa bitowa o rozmiarach 23 x 73 piksele, zawierająca podstawowe informacje o składzie chemicznym naszych ciał, schematyczny rysunek człowieka i samego radioteleskopu oraz położenie kuli ziemskiej w Układzie Słonecznym. Sygnał był wysyłany do grupy gwiazd M13, położonej ok. 25 000 lat świetlnych od Ziemi. Na skutek krytyki tego projektu został on jednak szybko zarzucony.
W 1979 na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley uruchomiono kolejny projekt SETI o nazwie SERENDIP (ang. Search for Extraterrestrial Radio from Nearby Developed Populations), który jest kontynuowany po dziś dzień. Równolegle w 1980 Sagan, Bruce Murray i Louis Friedman zapoczątkowali działanie prywatnego stowarzyszenia Planetary Society, którego jednym z zadań miało być wspieranie projektów SETI.
W 1977 dokonano najbardziej tajemniczego odkrycia w ramach programu SETI – był to tzw. sygnał Wow!. Do dziś nie udało się ustalić wiarygodnego naturalnego źródła jego pochodzenia, co pozostawia sugestię, że jego źródłem mogło być życie pozaziemskie.
Rewolucja cyfrowa W początkach lat 80. fizyk z Uniwersytetu Harvarda, Paul Horowitz zaprojektował analizator widma radiowego specjalnie dla celów projektu SETI. Tradycyjne analizatory stosowane dotąd posiadały bowiem filtry analogowe, które mogły „wycinać” interesujące sygnały i były one w stanie analizować tylko bardzo wąskie zakresy fal radiowych. Horowitz zaadaptował dla celów SETI układy cyfrowej analizy sygnałów, stosowane dotąd przez wojsko. W 1981 wybudowano pierwszy tego rodzaju analizator o nazwie „Suitcase SETI” (walizkowe SETI), który był w stanie analizować naraz 131 000 wąskich kanałów radiowych. W 1983 „Suitcase SETI” został przyłączony do 25-metrowego radioteleskopu należącego do Uniwersytetu Harvarda i Instytutu Smithsona. Ten projekt został nazwany „Sentinel” i był kontynuowany do 1985.
Okazało się jednak, że 131 000 kanałów to wciąż za mało, aby szczegółowo zbadać szum radiowy z kosmosu w rozsądnym przedziale czasu i projekt „Sentinel” został zastąpiony projektem „META” (Megachannel Extra-Terrestrial Array). Analizator zbudowany w ramach tego projektu posiadał już zdolność analizy 8 milionów kanałów naraz. Szefem projektu „META” był Horowitz, zaś jego sponsorami było Planetary Society oraz Steven Spielberg. Kontynuacja tego projektu o nazwie „META II” rozpoczęła się w 1990 r. z użyciem radioteleskopu położonego w Argentynie – aby przebadać część kosmosu widoczną z południowej półkuli. Projekt META II jest kontynuowany.
W 1973 Uniwersytet Stanu Ohio włączył się w program SETI, z własnym radioteleskopem, nazwanym „The Big Ear” (Wielkie Ucho). Radioteleskop ten wcześniej używany był do badań astronomicznych, jednak w roku 1971 odcięto fundusze na te badania i zwolniono większość personelu obserwatorium. Wykorzystanie radioteleskopu do SETI zostało również wsparte przez fundusze z Planetary Society. Teleskop ten działał do roku 1995, kiedy to nowy właściciel gruntów, na których był ustawiony, zażądał jego zdemontowania, by powiększyć sąsiednie pole golfowe.
W 1986 władze Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley zdecydowały się uruchomić drugi, równoległy, projekt SERENDIP (o nazwie SERENDIP II), który jest kontynuowany do dziś.
Najnowsze projekty