プロジェクト・サイクロプス
NASA SETIプロジェクト（1971年）

プロジェクト・サイクロプスは、1971年にNASAが実施した地球外知的生命体探査（SETI）の実施方法を調査し、その報告書を公開したプロジェクトです。NASAの成果物であるため、報告書はパブリックドメインとなっています。プロジェクトチームは、多数の電波望遠鏡を連携させ、最大1,000光年の距離から地球に似た電波信号を探索し、知的生命体を発見するための設計を作成しました。直径100mの可動式パラボラアンテナを1,000台から2,500台設置するという設計案は、コストの問題で棚上げされました。しかし、この報告書はその後のSETI研究の多くの基盤となりました。

NASAがSETIのために考案したアプローチは、宇宙に関する現在の理解に基づいた枠組みを構築し、それを基盤として地球外生命体の発見確率を高めるというものでした。地球外からの電波信号が存在するという前提以外は一切置かず、知的生命体の存在を示唆する可能性のある信号を探して空をスキャンすることに重点を置きました。[1]

当初の結論

報告書から逐語的に引用した主要な結論。太字部分は原文のままであり、装飾的な表現も原文のままである（例えば結論12を参照）。

1. 宇宙船や探査機による接触を試みるよりも、信号を探して送信する方がはるかに費用がかからない。この結論は、現在の私たちの技術力ではなく、物理法則に関する現在の知識に基づいている。

2. 銀河系内の通信可能な文明間の平均距離が桁違いに不確実であることは、拡張可能な探索システムの必要性を強く示唆している。探索は、近傍の恒星に有効な最小限のシステムから開始することができる。その後、システムは拡張され、探索は宇宙空間のさらに奥深くまで進められ、成功するか、新たな探索戦略が開始されるまで続けられる。

3. 利用可能なあらゆる通信手段の中で、マイクロ波は最も優れています。他の人種にとっても、同様の理由から、マイクロ波は最適です。これらの波長では必要なエネルギーが最も少なく、必要な安定性と集光領域は、より短い波長よりも基本的に容易に実現でき、費用も安価です。

地上システムから見たマイクロ波窓。NASA報告書SP-419「SETI - 地球外知的生命体の探査」より

4. マイクロ波領域で最も優れた点は、「マイクロ波ウィンドウ」の低周波側、つまり約1GHzから2GHzまたは3GHzの周波数です。繰り返しますが、これは、この領域では絶対的な周波数安定性が高く、ドップラー効果が低く、一定の利得に対してビーム幅が広く、集光面積がウィンドウの高周波側よりも安価であるためです。

5. 自然は、スペクトルのこの最良の領域に、星間接触に特に顕著と思われる、比較的狭く静かな帯域を与えてくれました。それは水素（1420MHz）のスペクトル線とヒドロキシルラジカル（1662MHz）のスペクトル線の間に位置しています。水の解離生成物であるこの2つの放射は、門の両側に「オム」と「ウム」のように立ち並び、あらゆる水生生物を、古来よりあらゆる種が出会う場所、水場へと誘います。

6. 現在、1～3GHz帯で動作し、総集光面積が100平方キロメートル以上のフェーズドアンテナアレイを構築することは技術的に可能です。Cyclopsシステムはこれほど大規模ではありませんが、このような規模への拡張を妨げる 技術的制約は見当たりません。

7. 送信側と受信側の両方に直径数キロメートルの単一アンテナに相当するアンテナアレイを配置することで、銀河間距離でのマイクロ波通信や、長距離の星間距離での高速通信が可能になります。これにより、2つの文明間の接触が確認されれば、迅速な情報伝送が可能になります。

8. 探索段階では、指向性アンテナから発射される信号を受信できるとは期待できません。また、この可能性を無視することもできません。通信レースから発射される信号は、比較的低出力で、最長1,000個の近傍の可能性のある恒星に非常に長時間にわたって放射される可能性があります。1,000光年以内の100万個程度の可能性のある恒星のいずれかで検出できるように設計された長距離ビーコンは、おそらく全方向性で非常に高出力（W）になるでしょう。 > 10 9 {\displaystyle >10^{9}}

9. ビーコンは円偏波である可能性が高く、高度に単色化されます。スペクトル幅は1Hz以下になると思われます。ビーコンは低速で情報を伝達しますが、検知能力を著しく低下させることはありません。最適な対応策は、この情報に記載されています。

10. ビーコンを効率的に検出するには、周波数領域で非常に高い分解能（1Hz以下）で探索を行う必要があります。Cyclops研究の主要な貢献の一つは、100MHzの周波数帯域を0.1Hzの分解能で同時に探索できるデータ処理方法です。Cyclopsシステムは、受信機に10億個の狭帯域出力を同時に供給します。Cyclopsシステムの帯域幅は100MHzですが、200MHzまで拡張することを妨げる大きな技術的障壁はありません。これにより、「水場」全体を同時に探索することが可能になります。この帯域の適切性に関する我々の結論が正しければ、探索の周波数領域によって生じる問題は解決されたとみなすことができます。

11. 我々が検討した技術を用いて効果的な捜索を行うことができるシステムのコストは、60億ドルから100億ドル程度であり、この金額は10年から15年かけて費やされることになる。もしこの期間の早い段階で接触が達成されれば、システムの拡張を中止するか、さらなる接触を継続する意欲が高まる可能性がある。サイクロプスの設計における主なコストはアンテナ構造にある。上限周波数を10GHzではなく3GHzにすることで、アンテナコストを半分に削減できる可能性がある。

12. 探索にはほぼ確実に数年、場合によっては数十年、あるいは数世紀かかるでしょう。これほど長期にわたる計画を実行するには、探索を高度に自動化するだけでなく、長期的な資金提供も必要です。そして、そのためには信念が必要です。探求に労力をかけるだけの価値があるという信念、人類が生き残って成功の恩恵を享受できるという信念、そして他の種族も同様に好奇心旺盛で、自らの視野を広げようと決意しているという信念です。私たちは、この探索に着手した最初の知的生命体ではないことはほぼ確実です。最初の種族は、間違いなく聴取段階の後に長期にわたる通信時代を経ており、後に探索に参入した種族も同様です。彼らの粘り強さは、私たちの初期の聴取段階における最大の財産となるでしょう。

13. 地球外知的生命体の探査は正当な科学的取り組みであり、包括的かつバランスの取れた宇宙計画の一部として組み込まれるべきです。太陽系の探査は宇宙計画における適切な最初のステップであり、現在もそうであると私たちは考えていますが、唯一の最終目標と見なすべきではありません。他の知的生命体の探査は人々の想像力を刺激し、「死んだ」惑星や衛星への着陸の価値に疑問を呈する批評家からも支持される可能性があります。

14. 探索プログラムへの資金提供を約束する前に、問題と最適なシステム設計について、より詳細な研究を行う必要がある。しかし、これらの研究への資金提供は時期尚早ではない。こうした研究から、我々が提案した最初のサイクロプス設計よりも、性能対費用比の高いシステムが間違いなく生まれるだろう。

15. サイクロプスのようなシステムが複数存在することは、全天の完全なカバー、検出された信号の継続的な受信、そして長基線研究において非常に大きな価値を持つため、情報の完全な発信を通じて国際協力を要請し、促進すべきである。結局のところ、この探索は一国だけの努力ではなく、全人類の努力の成果であるべきである。

より現代的な視点

結論の多くは、すべてではないものの、時の試練に耐えてきました。SETI 2020 [2]には、サイクロプス報告書の結論を再検討した章があります。具体的な違いとしては、以下の点が挙げられます。

  • ポイント4と5：Cyclopsはマイクロ波帯の低周波数帯を好みました。技術の進歩により、高周波帯のデメリットは小さくなり、他のメリットも生まれています。マイクロ波から光まで、どれもほぼ同等に見えます。
  • ポイント 6: このようなアレイの最高周波数は、はるかに高くなる可能性があり、また高くなる必要があります。
  • ポイント8：ビーコンは全方向ではなく、おそらく特定の方向を向くことになるでしょう。現代の処理能力によってこれが可能になり、エネルギー効率もはるかに向上します。
  • ポイント9：SETI 2020では言及されていないものの、「ビーコンは…間違いなく高度に単色化されるだろう」という点は、かなりの批判を受けています。地球の通信技術が拡散スペクトル信号へと移行するにつれ、SETI観測は高帯域幅信号の探索によって強化されています。さらに、単色信号とほぼ同等に検出が容易でありながら、情報も含むことができるビーコンの提案も出ています。[3]
  • ポイント 10: Cyclops の光学処理は、デジタル信号処理に置き換える必要があります。

現在の在庫状況

1970年代、NASAはサイクロプス報告書を1万部配布しました。現在のSETIコミュニティの主要人物のほとんどがこの文書を目にしたと推測するのは妥当でしょう。

1990年代の時点で、サイクロプス報告書は長らく絶版となっていました。1995年、SETIリーグはSETI研究所と協力し、この重要な歴史的文書を再版しました。[4]プロジェクト・サイクロプス第2刷は現在、SETIリーグから入手可能です。[5] 1996年6月に、プロジェクト・サイクロプスの開催25周年を記念して発売されました。サイクロプス・チームの共同議長を務めたジョン・ビリンガムは、バーナード・M・オリバーに献辞を寄せており、この献辞は新版に掲載されています。また、SETIリーグ会長リチャード・ファクターと事務局長H・ポール・シュックによる序文も掲載されています。

2000年代にNASAはオリジナルの報告書をデジタル化し、無料でオンラインで利用できるようにした。[6]

参照

参考文献

  1. ^ Kuiper, TBH; Morris, M. (1977-05-06). 「地球外文明の探査：地球外知的生命体の探査は、銀河系が既に植民地化されているという仮定から始めるべきである」 . Science . 196 (4290): 616– 621. doi :10.1126/science.196.4290.616. ISSN  0036-8075. PMID  17760037.
  2. ^ Ekers, RD; Cullers, DK; Scheffer, L. & Zajdel, T. (2002). SETI 2020: 地球外知的生命体探査ロードマップ. SETI Institute Press. ISBN 0-9666335-3-9。
  3. ^ ハープ、ジェラルド・R.、ロバート・F・アッカーマン、サマンサ・K・ブレア、ジャック・アーブニッチ他 (2011). 「情報を含むSETIビーコンの新種」. ダグラス・ヴォコッホ編著. 『地球外知能とのコミュニケーション』. SUNY出版. p. 45. arXiv : 1211.6470 .
  4. ^ オリバー、バーニー他 (1996).プロジェクト・サイクロプス、第2刷. レットルフェリー、ニュージャージー州: SETIリーグおよびSETI研究所. ISBN 0-9650707-0-0。
  5. ^ 「サイクロプス報告書の再版を発表」 SETIリーグとSETI研究所2008年5月12日閲覧。
  6. ^ NASA技術報告書 CR-114445 - プロジェクト・サイクロプス：地球外知的生命体検出システムの設計研究 Archived 2015-09-20 at the Wayback Machine . 14.5 MB pdfファイル。
  • SETIの簡単な年表
  • SETIとフェニックス計画の背景
  • プロジェクト・サイクロプス文書における光学SETIに関する参考文献
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