「奧茲瑪」計劃:探索地外文明的旗手

2020-10-18 伊維薩島的太陽

號名稱「奧茲瑪」計劃

規範稱法】被動式「尋找遙遠地外文明之音」

起國】美國

起者】康耐爾大學射電天文學家法蘭克·德雷克

】1960年4月11日-70年代初

目的搜索、收聽「外星人」的來電


【簡述

「奧茲瑪」計劃是人類開始嘗試接收地外文明世界發出的無線電信號,並通過獲得的大量信息,不斷尋找可能存在地外文明的位置。

「奧茲瑪」計劃的觀測地點設在美國西維吉尼亞州西部綠岸鎮附近的國家射電天文臺,由美國射電天文學家康耐爾大學的天文學家法蘭克·德雷克負責組織。

法蘭克·德雷克先生

【背景】

1、「綠岸公式

德雷克是地外文明研究的尖端人物,曾經在1960年代將研究成果推導出著名的「綠岸公式

德雷克先生當初的「綠岸公式手書

讓我們來還原 「綠岸公式的準確表達式:

N=R*×Fp×Ne×F1×Fi×Fc×L

「綠岸公式是德雷克於提出的一條用來推測「可能與人類接觸的銀河系內外星球高智文明的數量」之公式。「綠岸公式共有7個變量,其含義分別是:

N——銀河系中的文明數量;

R*——每年銀河系中誕生的恆星數;

Fp——擁有行星的恆星比率;

Ne——行星系中的類地行星平均數;

Fl——類地行星中具有生命的行星比率;

Fi——演化出智能生命的比率;

Fc——能夠進行星際無線電通訊的智能生命比率;

L——通訊文明的平均生命。

「綠岸公式」因德雷克在綠岸鎮提出故而得名,又被稱為「德雷克方程式」(Drake equation),又稱「薩根公式」(Sagan equation)、「格林班克公式」(Green Bank equation)。「奧茲瑪」計劃的產生,在某種程度上,是「綠岸公式」與人類好奇心形結合的產物。

2、「奧茲瑪」計劃的數學基礎

根據該方程式,美國天文學家卡爾·薩根估計,銀河系中存在的文明大概有100萬個,而德雷克本人的估計數是大約10萬個。根據上述各項因素的估計值,可以算出,銀河系中可能擁有高技術文明的天體是2484顆。然而,每個要素目前都還沒有具體的數值。代入的數值不同,結果也會大相逕庭。假如銀河系中一共有1000億顆行星,其中具備生命誕生條件的佔1/1000,然而這些星球中,只有1/100實際上誕生出了生命。這麼算下來銀河系中約有100萬顆行星存在生命。然而,即使這100萬顆行星上的生命體都已進化為我們人類這樣高級的生命體,而且還掌握著與其他星球進行通信的技術,人類和外星人相遇的概率還是很低。從概率學上說,在銀河系中,存在和人類一樣有智慧的生命體的行星就有100萬個。即使這100萬顆行星均勻地分布在銀河系中,其中距離最近的行星離地球也有500光年。這就是說,以光的速度行進,從地球要走500年才能到達該行星。此外,除了距離上的阻礙外,生命體的存在時間上也有差異。

德雷克的堅定支持者,美國著名科學家、科普作家卡爾·薩根

「綠岸公式」一共有7個變量,分別為銀河系內恆星形成速率、恆星周圍存在行星的可能性、可居住帶上存在巖質行星的概率、行星可演化出生命的概率、行星生命演化至高級文明的概率、外星高級文明可發展出星際通訊技術的概率、銀河系內可能與我們發生聯繫的高級文明數量。但其中有一個變量在當時還不得而知,即系外恆星存在行星的可能性有多少。這個最關鍵的變量,還在隨著人類天文觀測技術的不斷提升與積累,也在不斷地變化。

正是有這二人的「理論」作為依據,德雷克教授才大膽發起了這項計劃。

【行動經過】

1960年4月11日,「奧茲瑪」計劃正式登上歷史舞臺。

它以「綠岸」望遠鏡對準了遙遠的星空,試圖根據測算和現代天文學的研究成果,去發現心慕中的答案。

遺憾的是,過去的近60年內,系外行星的發現報告很多,但至今沒有任何外星生命結果,更遑論外星文明。

「克卜勒」望遠鏡的發現佔據了相當大的比例,該探測器自2009年發射後,已經發現130多個系外行星世界,顯然系外行星在恆星周圍是普遍存在的。對此,麻省理工學院的研究人員薩拉·西格認為對「綠岸公式」進行修改的時機已經成熟。

2013年5月,在麻薩諸塞州舉行的會議上,西格提出了該議案,並作了題為「後克卜勒時代系外行星探索」的報告。雖然克卜勒望遠鏡出現了故障,但是該探測器在4年時間內的觀測資料庫十分龐大,其中可能包含了恆星周圍可居住帶上巖質行星的信號,可揭示銀河系龐大紅矮星周圍的宇宙文明。

根據克卜勒望遠鏡已經發現的系外行星世界,等待確認的數量達到3000顆左右。也就是說,3000顆左右的「地球」等待科學家們確認是否有人。

為「奧茲瑪」計劃立下不世功勳的「克卜勒」望遠鏡

3、接收信號的頻率

德雷克使用直徑85英尺(26米)的射電望遠鏡,以頻率1.420G赫茲的電波觀察天苑4和天倉5,這兩顆都是在太陽系附近,並且似乎是有適於生物居住的行星;接收器的波長調整在21釐米的附近;掃描的帶寬是40萬赫茲,而每一臺接收機單帶寬是100赫茲,獲得的資料以磁帶保存以供事後的分析。

26米的射電望遠鏡,選擇21釐米的波長來接收外界信號——無線電信號的波長有無窮多個,我們怎麼知道宇宙人用的是哪個波長呢?為什麼要作這樣的選擇呢?

科學家們的邏輯是:任何無線電波的發射都只能用某個波長!因為宇宙中最多的元素是「」,因此任何智慧生物都會對氫加以透徹的研究。21釐米波長是氫原子發出的微波的波長,它可能是被宇宙間一切智慧生物最早認識和運用的物理知識。因此,這種波長被認為是試圖跨越星際進行無線電通訊的生物所熟悉的,並被作為一種宇宙通訊的標準。

不知道這是不是科學家們註定犯下的「地球沙文主義」毛病,雖然聽起來他們振振有詞。

位於美國維吉尼亞州綠岸鎮的「 綠岸」天文望遠鏡

4、監測成果

1960年4月8日,童心未泯的科學家們首先將射電天線對準了類似太陽的恆星鯨魚座星,它距地球11.9光年,結果是一無所獲,不過這天曾經偵測到一個信號,正當科學家們心境蕩漾的時候,信號被確認是來自在高空飛過的飛機;不出所料的出師不利後,幾天之後他們又把天線對準了距地球l0.7光年的另一個目標波江座ε星,這是兩顆與太陽十分相像的恆星,所以當時人們對於它們寄予厚望,希冀能夠有幸聽到「宇宙人」的喁喁而語……最初收到了一個每秒8個脈衝的強天線電信號,10天之後此信號又出現了——不過這並不是人們期待的「外星人」電報信號;「奧茲瑪」計劃在3個月中,累計「監聽」150小時,最終未獲得任何成功的結果;在4個月斷斷續續的觀測,累積了超過150小時的訊息,但沒有發現可供辨識的訊號;工作了近200個小時後,他們也的確發現了8個很強的信號,當時有些人還因此激動不已,可是深入研究以後卻讓人氣餒,原來它們都來自地球上。

雖然「奧茲瑪」計劃沒有獲得拿得出手的成果,但此舉卻使美國的科學家們腦洞大開,一個含有「奧茲瑪」計劃與另外3個計劃的更加龐大的「搜尋地外文明」計劃(SETI)很快開始孕育。當然這是後話。

1977年8月16日事態突然出現了一個令人驚爆的場面:搜尋地外文明」計劃的一個子項目巨耳」計劃,使用俄亥俄州立大學巨耳」無線電望遠鏡從人馬座收到一個非常強而短暫、但不可思議的訊號,持續72秒。72秒這麼長的時間,加上訊號強度強到明顯的不自然,因此當場讓監測人員寫出了「 Wow!」 這幾個字。這段Wow !」(訊號就此成名。

操作員埃曼在電腦印表機的報表上圈出了這個訊號,並在旁邊寫上了「Wow!」,而這個註記就成為這個訊號的名稱

科學家們認為「哇」信號是迄今唯一被發現的最有可能來源於外星文明的信息。

無疑,這是非常振奮人心的發現!

但是,這也是非常讓人氣餒的發現。

因為從這72秒之後,就沒有再發現任何天外訊號,不論後續數十年如何努力搜尋都一樣。

【後續】

美國人決定代表地球人主動去登門拜訪外星人。「奧茲瑪」計劃由此產生了四個子項目:「先驅者」(也譯作「先鋒」)10號和11號、「旅行者」1號和2號,在70年代中後期先後升空,都在完成對太陽系內的探測任務後,帶著各自不同的人類信息,作為人類文明的使者,漫遊在恆星際空間。如果巧遇人類的知音,他們將從探測器中了解人類的活動,確定進一步交往的可能。由此可見,探索地外文明是一項綜合性的科學使命,過於樂觀是不現實的,過於悲觀也是沒有根據的。

「先驅者」10號

「先驅者」11號

「旅行者」1號

「旅行者」2號

1977年,「奧茲瑪」計劃達到了高峰。在這一年,德雷克成功遊說美國國家航空航天局(NASA),在「旅行者」2號探測器上配帶了一張鍍金銅板聲像碟片,碟片的一面有關於地球的信息,另一面則錄製了流行音樂和古典音樂。這是唯一一次將物理信息發向太空深處。

鍍金銅板聲像碟片

隨著四艘宇宙飛船距離地球越來越遠, 「奧茲瑪」計劃也在70年代初期進入歷史。

【關 聯 性】

1、「奧茲瑪」計劃實施後,「奧茲瑪」Ⅱ計劃」(1972年)、「大耳朵」計劃(1973年)、「獨眼神」計劃(又譯作「獨眼巨人」計劃,1974年)、「錫蘭」項目(又譯作「斯裡蘭卡」項目,1979年)、「在家搜尋外星生命」計劃(1984年)、「米塔」計劃(1985年)、「太空多通道分析」計劃(1985年)、「哥倫布光學」計劃(1990年)、「高解析度微波巡天」計劃(1992年)、「鳳凰」計劃(也譯作「菲尼克斯」項目,1993年至今)、「十億頻道級地外檢測」項目(1995年)、「阿耳戈斯」項目(1996年)、「南半球」項目(1998年)、「達爾文」計劃(2007年)、「克卜勒」計劃(2008年)、「多蘿西」計劃(2012年)等應運而生了——這些計劃的精彩之處,「歷史脈動」將逐一展開。

1972年,規模更大的「奧茲瑪」Ⅱ計劃又開始啟動,由美國兩個大學牽頭,由班傑明·薩克曼和派翠克·帕默共同執行的,在同一個天文臺,花了四年(1973-1976)的時間,斷斷續續對700顆距離在80光年之內的恆星進行聯測,他們使用了最靈敏的接收機開通了384個頻道。幾個月後,他們也曾篩選出了若干一時無法解釋的「自轉突變」信號,引起了一些人的極大興趣。

「奧茲瑪」計劃、「獨眼神」計劃、「太空多通道分析」計劃和「鳳凰」計劃組成了舉世聞名的「地外文明探索」計劃(SETI),「地外文明探索」計劃於1993年就在這項政府計劃因耗資甚巨又沒有結果而被終止時。

美國加州SETI 研究所在民間資助下又啟動了同樣目標的「鳳凰」計劃,開始對1000顆類太陽恆星進行搜索。

90年代初,美國國家航天局開始支持一項更加龐大的「搜索地外智慧生命」計劃。

未來,尚看不到人類探索未知文明興趣的終點。而這一切,都由「奧茲瑪」計劃而起。

2、2009年,英國沃裡克大學教師、 30歲的單身漢彼得·巴克斯在發表的論文《為何我沒有女朋友》中,利用「綠岸公式」算出了找到適合人生伴侶的機率只有0.0000034%,也就是約28.5萬分之一。

巴克斯以本人為例套用這一公式:他的擇偶範圍是年齡在24歲至34歲之間、居住在倫敦的單身女性。根據公式計算,全英國3000萬名女性中只有26人可能成為他的女朋友。

巴克斯在計算時還考慮了「公式」以外的3個因素:只有1/20的女性會對他有好感,只有一半女性是單身,他只能和其中的1/10相處融洽。

彼得·巴克斯計算自己相親的成功率猶如尋找外星人的機率

【影 響】

「奧茲瑪」計劃開創了人類尋找地外智慧生命的新紀元。從此,各種光怪陸離的地外文明探索計劃如火山一樣噴發。

【評 論】

科學家們承認,這樣觀測的效果跟亂找一氣沒什麼分別,然而誰也不知道智慧信號會從哪邊來。迄今無結果,只證明了地球人類尋找同伴的探索精神。

「奧茲瑪」計劃讓人感覺很刺激,實際非常枯燥,人類苦苦等候的那個警示音從未響起——當然,除了讓科學家和愛好者失望以外,也讓無數對可能存在的「外來災禍」憂心忡忡的人們的心情得以舒緩。

代號來源

「奧茲」,是美國童話作家萊曼·弗朗克·鮑莫名著《綠野仙蹤》中的一個非常遙遠、奇異和難以到達的地方,在那裡有一個翡翠城,居住著一位名叫「奧茲瑪」的公主。

哈哈!這個才是奧茲瑪公主

之所以以此命名這個行動,展示了德雷克教授對待外星文明的美好嚮往。

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