Радиотелескоп на обратной стороне Луны: охота за сигналами внеземных цивилизаций

Поиск сигналов внеземных цивилизаций в радиодиапазоне представляет собой одну из сложнейших задач современной астрофизики. Главным препятствием для земных обсерваторий служит «электромагнитный смог»: насыщенность атмосферы сигналами глобальных систем связи, навигационных сетей, радаров и бесчисленных спутников создает колоссальный уровень техногенных помех. Чтобы преодолеть это ограничение, авторитетная международная группа, объединившая экспертов китайских лунных миссий и ветеранов проекта SETI, перенесла поиски непосредственно на обратную сторону Луны.

Идеальной площадкой для амбициозного эксперимента стала китайская автоматическая станция «Чанъэ-4» (Chang’E-4). Поскольку обратная сторона Луны надежно экранирована от любых земных радиошумов мощным телом планеты, там создаются условия для уникальной «зоны радиомолчания». Ученые проанализировали архивные сведения бортового низкочастотного радиоспектрометра LFRS, полученные непосредственно с лунной поверхности. Учитывая, что ионосфера Земли блокирует низкие частоты, а наземная инфраструктура перегружает этот спектр помехами, данный эксперимент позволил заглянуть в диапазон, ранее недоступный для науки.

Основная трудность заключалась в том, что станция «Чанъэ-4» изначально не предназначалась для поиска внеземного разума. Ее антенны стационарно закреплены на корпусе, а сам аппарат работает в режиме пассивного мониторинга: он не способен наводиться на конкретные космические объекты, поэтому обзор неба происходит крайне медленно — лишь благодаря естественным колебаниям Луны (либрации). В результате потенциальный сигнал от инопланетного источника попадает в поле зрения приборов лишь на короткое время. Чтобы выявить слабые техногенные маркеры на фоне шумов самого модуля, исследователям потребовалось создать принципиально новые математические методы обработки данных.

Для анализа огромного массива данных астрофизики применили метод главных компонент. Этот алгоритм декомпозиции позволяет разделить сложный радиосигнал на независимые составляющие и эффективно отсеять фоновые шумы от потенциально значимых периодических всплесков. Разработку инструментов возглавил Чжэнь-Чжао Тао из Колледжа компьютерных наук и информационных технологий Китая, а первичные данные предоставили специалисты Национальной астрономической обсерватории КНР Мин-Юань Ван и Цзинь-Сун Пин.

Идейным вдохновителем проекта выступил Тун-Цзе Чжан из Пекинского педагогического университета, признанный эксперт Китая в области SETI. Совместно с ним методику тестировали ведущие американские специалисты: Вишал Гаджар из Института SETI и легендарный исследователь Дэн Вертимер из Калифорнийского университета, стоявший у истоков проекта распределенных вычислений SETI@home. Ранее эта команда занималась поиском следов внеземной активности с помощью гигантского радиотелескопа FAST, а теперь они реализовали систему перекрестной проверки, объединив возможности трех пятиметровых антенн лунного модуля.

Алгоритмический комплекс сработал как строгий фильтр: если подозрительный радиосигнал одновременно фиксировался всеми антеннами, математическая модель оценивала вероятность его происхождения и классифицировала как внутреннюю наводку электроники аппарата. Всего исследователи изучили 235 964 сигнала. Абсолютное большинство из них оказались «гребенчатыми» структурами, характерными для работы внутренних систем «Чанъэ-4». Даже 81 сигнал, первоначально вызвавший интерес, после тщательного анализа Фурье оказался продуктом деятельности аппаратуры станции. Следов внеземных цивилизаций обнаружено не было.

Несмотря на «тишину» в эфире, авторы работы добились серьезного технологического успеха, определив фундаментальные границы чувствительности для лунной радиоастрономии. Разработанная система фильтрации подтвердила, что с обратной стороны Луны можно обнаружить гипотетический передатчик мощностью около 2 × 1028 Ватт на расстоянии 10 парсек (примерно 32,6 световых года), что охватывает значительное число близлежащих звезд. Земные обсерватории из-за фоновых помех достичь подобной чувствительности на низких частотах не способны.

Миссия «Чанъэ-4» стала первопроходцем, заложившим методологический фундамент для будущих лунных радиотелескопов. Опробованные алгоритмы станут золотым стандартом для грядущих масштабных проектов. Среди них — китайский низкочастотный телескоп «Гуанханьцзин» (GLFST), запланированный к установке на южном полюсе Луны в рамках миссии «Чанъэ-8», совместная инициатива Дэна Вертимера и NASA под названием LuSEE-Night, а также перспективная орбитальная группировка DSL.

 

Источник: iXBT