Einleitende Worte zu SETA
The Search for ExtraTerrestrial Artifacts
Die Artefakt-Hypothese behauptet, das eine fortgeschrittene außerirdische Intelligenz ein Langzeitprogramm zur Untersuchung der Galaxis mittels Entsendung von materiellen Artefakten unternommen hat. Ein Versuch diese Hypothese experimentell zu bestätigen, die Suche nach außerirdischen Artefakten, wurde unternommen um Beweise im Sonnensystem durch Teleskope, Radar, Infrarot, Raumsonden oder anderen vorhandenen Möglichkeiten zu entdecken.
Dr. Robert A. Freitas jr. studierte Physik und Psychologie am Harvard Mudd College und Jura (Spezialisierung auf Weltraum-Recht) an der University of Santa Clara School of Law. Freitas beschäftigt sich insbesondere mit der Erforschung der Lagrangeschen Punkte und ist Mitarbeiter in mehreren NASA-Studiengruppen, die sich mit Projektstudien unbemannter Raumflugkörper befassen.
Das Fermi Paradox
Das Fermi Paradox besagt folgendes:
Wenn es uns technologisch überlegene Zivilisationen in den Weiten des Weltraums gibt, besteht die Möglichkeit, dass diese bereits eine interstellare Sonde in unser Sonnensystem entsandt haben. Bisher ist nichts dergleichen entdeckt worden, weshalb einige Forscher meinen, es könne folglich keine solchen Zivilisationen im Universum geben.
Die Artefakt Hypothese
Das derzeitige Interesse der Wissenschaft an der Suche nach außerirdischen Intelligenzen (SETI) ist motiviert durch die Anerkennung, dass die Technologie für interstellare Kommunikation jetzt verfügbar ist. In den letzten Jahrzehnten wurden viele Projekte zur Suche nach interstellaren Radio-Leuchtfeuern und Signalen vorgeschlagen und tatsächlich auch durchgeführt. Die zwei prinzipiellen Vermutungen in diesen Bemühungen sind:
Es existieren fortschrittliche außerirdische Intelligenzen im Universum.
Diese Intelligenzen versuchen jetzt uns zu entdecken, zu untersuchen oder vielleicht mit uns zu kommunizieren.
Eine frühere Veröffentlichung von Freitas argumentiert er das interstellare Raumfahrzeuge grundsätzlich der Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen zur Erkundung und Kommunikation außerhalb des Sonnensystems vorzuziehen sind. Des weiteren sind frühere Einwände gegen die Existenz von außerirdischer Intelligenz die auf dem Fermi Paradox aufbauen ungültig, da sie auf der nicht unterstützen Annahme basieren , dass außerirdische Intelligenzen oder deren Artefakte zur Zeit nicht im Sonnensystem präsent sind.
Im Hinblick auf diese Resultate und im Auftrag das Fermi Paradox zum Gegenstand benötigter experimenteller Überprüfungen zu machen, offeriert Freitas folgende Artefakt Hypothese:
Eine technologisch fortgeschrittenen außerirdische Zivilisation hat ein Langzeitprogramm zur interstellaren Erforschung durch Entsendung materieller Artefakte unternommen.
Wenn diese Hypothese korrekt ist, dann sollte wenn das Programm nicht gerade erst begonnen hat, ein Beweiß dieser außerirdischen Erforschungsaktivitäten innerhalb der Grenzen des Sonnensystems vorhanden, und diese mit einer angemessenen Observierungsbemühung zu entdecken sein. Andererseits, wenn eine Überprüfung durch die Observierung die Hypothese wiederlegt, und die Argumentation für die Überlegenheit physischer Sonden als schlüssig betrachtet wird, dann werden die Argumente für die Nichtexistenz außerirdischer Intelligenzen basierend auf dem Fermi Paradox immer zwingender.
Theoretischer Hintergrund
Die Natur eines sicht- und erkennbaren künstlichen Objekts hängt zum Teil von den unbekannten Motiven jener Außerirdischen ab, die es hierher sandten. Sonden, die nicht dazu bestimmt sind, von uns gefunden zu werden, dürften sich unserer Entdeckung tatsächlich vollständig entziehen. Man könnte sich auch vorstellen, dass sich eine solche Sonde nur unvollständig tarnt. Auf diese Weise kann bereits ein erster Test über die Technologie oder Intelligenz der beobachteten Spezies durchgeführt werden, ein Test, den diese Spezies erst bestehen muss, bevor eine Kommunikation mit dem Gerät gestattet wird. Die technologische Überlegenheit der aussendenden Zivilisation gewährleistet die Ergiebigkeit einer in dieser Form angelegten Mission und die Unmöglichkeit einer Entdeckung des Objekts bis zu einem Zeitpunkt, an dem die vorherbestimmten Bedingungen eines Kontaktes erfüllt sind. Da diese Bedingungen nicht von vornherein angegeben werden können, dürfte es im Moment keine Möglichkeit zum Aufspüren einer solchen Sonde geben. In einer anderen denkbaren Variante würde sich die Sonde verbergen, um durch geheime Überwachung des Zielsystems die militärische Sicherheit der Aussenderzivilisation zu gewährleisten. Auch in diesem Fall wäre aufgrund der technologisch begründeten Undurchdringbarkeit der Tarnung die Suche im in Frage kommenden Raum sinn- und erfolglos.
Aus all dem kann geschlossen werden, dass nur solche Objekte von uns auffind- und beobachtbar wären, die nicht Teil einer Politik der vollkommenen Verborgenheit sind. Wirkliche Beweise werden wir nur dann erhalten, wenn die Sonde von Außerirdischen gesandt wurde, denen es gleichgültig ist, ob wir von ihrem Dasein wissen, oder die tatsächlich an einer Kommunikation mit uns interessiert, aber nicht oder nur bedingt bereit sind, diesen Kontakt selbst einzuleiten. Eine solche Vorgehensweise dürfte auf eine auf Sicherheit und Unaufdringlichkeit bedachte Beobachtung schließen lassen ohne ein ausdrückliches Bemühen, die eigene Anwesenheit zu verbergen. Die Stationierungsorte für ein solches Objekt würden in einem solchen Fall strikt nach Gründen der Ergiebigkeit, der Überlebensfähigkeit und der umweltbedingten Risiken ausgewählt werden. Aufgrund dieser auf einem Vorsichtsprinzip beruhenden Annahmen kann gezeigt werden, warum es überhaupt zum Aufstellen des Fermi-Paradox kam. Deutlich macht dies unter anderem das Beispiel der vielen prä-technologisch ausgerichteten Menschen auf dieser Erde, die auch heute noch nur ein sehr beschränktes Wissen über die moderne Welt besitzen. Die weiter einschränkende Annahme, die außerirdische Tätigkeit sei vollkommen getarnt, führt wieder zur Lösung des Fermi-Paradox.
Es gibt vier Arten der unverborgenen, möglicherweise beobachtbaren Artefakte:
1. Sternenmanipulation (Astroengineering)
Wenn eine auf umfangreiche Ausbeutung bedachte Zivilisation existiert oder je existiert hat, müsste das Sonnensystem vollständig umgewandelt sein (z. B. zur Herstellung gewaltiger Mengen an Erzeugungsfaktoren = ''industry-forming''), und die Sonne selbst wäre ihres Brennstoffes beraubt. In diesem Falle wäre allein die Existenz der Menschheit ein negativer Beweis für eine solche Tätigkeit. Stephenson schlägt vor, Plutos ungewöhnlicher Umlauf könnte ein Hinweis auf eine einstige außerirdische Manipulation sein, und Papagiannis spekuliert, ob der Asteroidenring nicht ein gigantischer Schlackenhaufen sein könnte, der von einer extraterrestrischen Schwerindustrie zurückgelassen wurde. Aber auch die Existenz der Saturnringe, exzentrische Kometen, die axiale Neigung des Uranus, Tritons rückwärtig gerichteter Umlauf, die ebenfalls gegenläufige Drehung der Venus, sogar die Evolution irdischen Lebens - all das könnte uns ähnliche ''Beweise'' liefern. Ohne nähere Informationen, die diese These erhärten würden, ist keine dieser Annahmen überzeugend, denn in allen Fällen liegen mehrere andere nüchterne Erklärungen vor. Kuiper und Morris und Stephenson argumentieren, der einzig plausible Grund für eine interstellare Mission sei der der reinen Wissenserweiterung (Wissenschaft verstanden als Ursprung des Wohlstandes), und Tipler führt aus, dass ebendiese Informationstheorie weitgehend von der modernen Ökonomie gestützt wird. All das zeigt die Unwahrscheinlichkeit großangelegter Plünderungsmaßnahmen außerirdischer Intelligenzen.
2. Sich-selbstreplizierende Artefakte
Sich-selbstreplizierende Maschinensysteme könnten im Sonnensystem existieren, das heißt Maschinen, die weitere interstellare Sonden erbauen und zu anderen Sternensystemen starten (Explorationsmotiv), die die Gewinnung und Verschiffung örtlicher Vorräte für eine materialbedürftige oder von einer ''Energiekrise'' bedrohte außerirdische Zivilisation organisieren (Ausbeutungsmotiv), die interstellare Archen, Weltraumkolonien, bemannte interstellare Sonden oder Stationen auftanken, aufbauen, ausbessern, entwickeln, replizieren (Depot-Motiv) oder die für eine dauernde Stationierung im Sonnensystem vorgesehen sind (Kolonisationsmotiv). Liegt eine der oben beschriebenen Tätigkeiten vor, könnten wir darauf hoffen, Spuren derselben zu finden, einschließlich Überreste von Bauschutt oder Trümmern, paläomagnetische Anomalien, radioaktive Hotspots, zurückgelassene Maschinen oder Werkzeuge, aufgegebene Minen, Raketenteile von zerlegten replizierten Tochtersonden usw.
Obwohl im Prinzip nicht unmöglich, ist keine der oben angegebenen Tätigkeiten bisher beobachtet worden. Sich-selbstreplizierende oder selbstentwickelnde Sondenfabriken brauchen nur ein Dutzend oder weniger Abkömmlinge in jedem erreichten Zielsystem zu erzeugen, um die gesamte Galaxis in weniger als einem Dutzend Generationen zu erforschen (bei einer Frist von 102 - 103 Jahren für die Fertigstellung einer Generation). Das wäre insgesamt nur 10-6 - 10-7 mal das Alter der Erde - woraus sich für uns eine sehr kurze Beobachtungszeit ergäbe. Einzelne Kopiersysteme mögen bis zu 100 m im Durchmesser betragen, ein vollentwickeltes, repliziertes Fabriksystem zum Bau neuer Sonden braucht vermutlich 0,1 bis 1 km im Durchmesser nicht zu überschreiten. Die ist grob 10-12 mal die Ausdehnung des Sonnensystems. Wenn sich die Suche bei diesem Typ von Sonden überhaupt auf mathematisch-logische Punkte begrenzen lässt, werden viele dieser Geräte, die im Laufe der Zeit hier eingetroffen sein mögen und noch immer irgendwie tätig sind, nur sehr schwierig aufzuspüren sein. Interplanetare, nicht-kopierfaehige Subsonden, die von einer Fabrik gebaut und vielleicht in die Erdbahn entlassen wurden, sind wahrscheinlich einfacher zu entdecken als die Fabrik selbst.
Es gibt fernerhin einen guten Grund, anzunehmen, dass keine forschenden, replizierfähigen Systeme in unser Sonnensystem entsandt wurden. Wenn Leben nicht überaus häufig verbreitet ist, werden die meisten Sternensysteme unbewohnt sein. Damit steigt der Wert der Menschheit als eine ungestörte Art, was zur Folge hätte, dass außerirdische Intelligenzen ihre selbstreplizierenden Sondenfabriken zunächst in offensichtlich unbewohnten Systemen stationieren würden und nur nicht-selbstreplizierende Forschungssonden in hoffnungsvollere Sternsysteme schickten. Auf diese Weise wird die Störung wertvoller eingeborener intelligenter Spezies vermieden, die später gezielt untersucht werden können.
Eine nicht auf Erforschung, sondern auf Ausbeutung ausgelegte Maschinerie hat fernerhin keinen Grund, ihre Tätigkeiten zu beenden. Aber nichts dergleichen ist beobachtet worden. Interstellare Großraumschiffe, die das Sonnensystem als Versorgungsdepot benutzen, würden einen nahezu unbeobachtbaren kurzen Zwischenaufenthalt einlegen, bevor sie zu ihrem heimatlichen Sternsystem zurückkehren. Kolonisationsschiffe, die über die Replikaktionstechnik verfügen, wären in der Lage gewesen, innerhalb von 104 Jahren den gesamten Asteroidengürtel (und genauso gut viele andere Körper) in massive ''Sternenarchen'' umzuwandeln. Folglich müssten der Gürtel und insbesondere seine größten Mitglieder wie Ceres und Pallas fehlen. Dies ist aber nicht der Fall. Die meisten entstehenden und sich auf die Umwelt auswirkenden Effekte würden entweder sehr kurzlebig oder sonst kaum von natürlichen Vorgängen zu unterscheiden sein. Sie wären folglich äußerst schwer zu entdecken.
Die einzige Ausnahme wäre eine zurückgelassene Maschinerie von unbestreitbar außerirdischer Herkunft. Interstellare Archen sind notwendigerweise hochergiebige Systeme und werden eher wiederverwendet werden als ausgesonderte alte Maschinen. Eine replizierte interstellare Sondenfabrik wird aber, um die Herstellungszeit minimieren zu können, aus Gründen der Ergiebigkeit wiederverwendet. Replikative ausbeuterische oder kolonisierende Systeme sind durch ihre Nichtbeobachtung bereits ausgeschlossen und können folglich auch keine Wracks zurücklassen. Fehlkonstruktionen, künstliche Trümmer oder ähnliche Beweise sind unwahrscheinlich, wenn eine ausgereifte Technologie verwendet wird.
Eine andere interessante Alternative sind biologische Markierungen. So ist die DNA als Träger extraterrestrischer Daten vorgeschlagen worden, da diese ein sehr geringmassiges, sich-selbstreplizierendes Artefakt wäre. Aber Versuche, eine mögliche ''Viren-Botschaft'' zu entschlüsseln, zeigten keinen Erfolg. Ferner sind solche Botschaften über kurze Zeitspannen instabil, sowohl aufgrund von Entartung als auch spontaner Kreuzung. Nur der genetische Code selbst, der am ehesten eine einfache Botschaft enthalten könnte (vielleicht 100 bits) bleibt über geologische Zeiträume hinweg stabil.
3. Passive Artefakte
Die einfachste Art eines passiven Artefakts sind Denkmäler einschließlich inaktiver Blöcke oder Skulpturen, wie etwa der ''extraterrestrial message block'', der sich im ''National Air and Space Museum'', Washington, befindet. Weiterhin zählen zu dieser Kategorie Reflektoren, die optische Strahlen in Richtung des Übermittlers zurückstrahlen, gleichgültig, aus welcher Richtung diese Strahlen kommen, oder Isotopenbotschaften, die von Massenspektrometern empfangen werden können. Andere passive Artefakte könnten eingeschlossene Datenbanken enthalten oder Markierungsbojen und Signalanlagen, um auf diese Weise Minerallagerstätten, Müllhalden und Ausrüstungsvorräte zu kennzeichnen oder um Navigations- oder Warnsignale zu übermitteln. Eine weitere denkbare Möglichkeit ist die des sehr hochentwickelten passiven Artefakts. Darunter könnte man sich ein Objekt vorstellen, das sich aus einer großen Anzahl verhältnismäßig einfacher (physikalisch wahrscheinlich kleiner) Sonden zusammensetzt. Ihr Zweck könnte einfach darin bestehen, die Existenz ihrer Hersteller bekannt zumachen, aber auch darin, eine eingeschränkte Kommunikation - eingespeichert in Form von Isotopenbotschaften - zu ermöglichen. Wenn man einen Ring künstlicher Tektite auf der Erde oder dem Mond fände, wäre dies eine Möglichkeit, auf die Existenz außerirdischer Intelligenzen zu schließen, auf das Alter der Objekte und die Richtung ihres Fluges. Grosse Mengen solcher Objekte gleichen eine feindliche Umwelt aus und wären ein billiger Weg, Markierungen zu hinterlassen.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, passive Artefakte im Sonnensystem selbst beobachten zu können. Nur wenn sie Radiostrahlen aussenden würden, sichtbare Lichtsignale (oder andere auffällige Zeichen), wäre dies unzweideutig und würde zu ihrer Entdeckung führen. Diese Alternative kann jedoch ausgeschlossen werden, da nichts dergleichen bisher festgestellt werden konnte. Ein rein inaktives Gerät, lediglich betraut mit der Übermittlung von Daten an den Entdecker, das aber über keinerlei Sicherheitsvorkehrungen gegenüber schädlichen Umwelteinflüssen verfügt und keine selbstreparierenden Einheiten besitzt, wird vermutlich eine zu kurze Lebensdauer haben, um die vorbestimmte Mission zu erfüllen. Und schließlich: Es ist sehr unwahrscheinlich, dass außerirdische Ingenieure, die in der Lage dazu waren, interstellare Entfernungen zu überwinden, lediglich ein passives Gerät zurückgelassen haben sollten, das ungeeignet ist, die dauernde Überwachung eines interessanten, ''wertvollen'', bewohnten Sternensystems zu gewährleisten.
4. Aktive Sonden
Eine Sonde ist ein beobachtendes physikalisches Gerät, das Berichte über diese Beobachtung an den Absender zurückschickt. Eine andere mögliche Funktion ist die der Wechselwirkung mit den unter Beobachtung stehenden Wesen (z. B. einer planetaren Intelligenz), entweder um sie verschiedenen Prüfungen zu unterziehen und ihre Reaktion darauf auswerten zu können oder um ihre Entwicklung in irgendeiner Weise beeinflussen zu können. Eine solche Beeinflussung mag positiv motiviert sein oder aber auch nicht. Die Anforderungen, die mit der Überwachung eines ganzen Sonnensystems und der Nachrichtenlieferung an die Aussonderzivilisation verbunden sind, schließen reine biologische Sonden aus. Dennoch kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese als Subsonden unter der Kontrolle eines mechanischen Systems tätig sein könnten.
Um ihr eigenes Überleben zu gewährleisten, müssen Sonden aktiv und in der Lage dazu sein, sich selbst reparieren zu können - nicht, sich selbst replizieren zu können, wenngleich die Möglichkeit einer Maschine zur Selbstreplikation in der Logik der Selbstreparatur miteingeschlossen ist. Zur Selbstreparatur unfähige Sonden wären von unzulänglicher Lebensdauer und würden nicht gesendet werden. Eine Zivilisation, die in der Lage dazu ist, ein Programm gründlicher interstellarer Erkundung durchzuführen, und dabei Fahrzeuge benutzt, die mit großen Kosten zu bauen und zu starten sind und die nach ihrer Ankunft gewaltige komplexe Aufgaben erfüllen müssen, dürfte in der Automatiktechnik ein sehr umfassendes Wissen besitzen. Die NASA hat bereits sich-selbsttestende und -reparierende (STAR = self testing and repairing) Computer für Missionen in den interstellaren Raum - etwa für die 100-Jahre-Mission des Daedalus-Projekts - im Modell untersucht. Eine jüngst veröffentlichte NASA-Studie geht davon aus, dass sich-selbstreparierende, selbst- neugestaltende und sogar sich-selbstreproduzierende Raumfahrzeuge eine der wichtigsten technologischen Aufgaben um die Jahrtausendwende sein werden. Wie Lofgren gezeigt hat, können selbstreparierende und selbstreplizierende automatische Systeme eine theoretisch unbegrenzte operationale Lebensspanne besitzen. Technologisch erfahrene außerirdische Intelligenzen sollten dazu in der Lage sein, sehr langlebige, sich- selbstreparierende Maschinensysteme zu konstruieren.
Die Einwirkungen unfallverursachender Umwelteffekte - sowohl während des Fluges als auch am Ziel - sind unwahrscheinlich, weil solche Effekte vorgesehen und vermieden werden können. ''Verbrauchssonden'' wie LUNAR RANGER können durch die Selbstreparatur ausgeschlossen werden. Ebenso sind Aufschlagssonden unwahrscheinlich, denn es dürfte wohl sinnlos sein, eine Sonde lichtjahreweit auf die Reise zu schicken, nur, damit sie in einer Zerstörung endet. Zum Aufschlag bestimmte Subsonden können dagegen angenommen werden. Bemannte Sonden sind weniger ergiebig als automatische, sie sind unwahrscheinlich für lang angelegte Untersuchungen. Verstärker- und Übertragungsstationen (vielleicht als Teil eines galaktischen Kommunikationsnetzes), Telemetriestationen und rein erzieherisch wirkende Datenbanken (über ein gegebenes Trigger-Signal oder ein Initial-Ereignis) sind durchaus nicht unvereinbar mit der Vorstellung von einer aktiven, zur Selbstreparatur fähigen Sonde. Wahrscheinlich erfüllen einige dieser Sonden sehr viele Funktionen. In jedem Fall aber müssten wir sie alle auf sehr ähnliche Weise beobachten können.
Aktive, sich-selbstreparierende, interstellare Sonden bilden die wahrscheinlichste Klasse von ETI-Sonden innerhalb des Sonnensystems. Dieses Ergebnis erlaubt uns, ein besonderes Beobachtungsprogramm zu planen, um experimentell die Richtigkeit der Artefakt-Hypothese zu überprüfen.
Wo sollten wir suchen?
Unser durch die Umlaufbahn des Pluto begrenztes Sonnensystem besteht aus über 260.000 AE3 meist leerem interplanetarem Raum und 1011 km2 planetarer oder asteroider Oberfläche. Um die Artefakt-Hypothese bestätigen zu können, müsste theoretisch dieser gesamte Raum nach außerirdischen Sonden abgesucht werden. Glücklicherweise können die meisten Gegenden wegen der äußerst niedrigen Wahrscheinlichkeit eines dortigen Artefakt-Standortes logisch ausgeschlossen werden, so dass sich der Umfang der Suche nach extraterrestrischen Artefakten (SETA) auf vernünftige Verhältnisse verringern lässt.
Clarke und Bracewell schlagen eine Aufgabenteilung zwischen Sender und Empfänger vor. Demnach wäre es Aufgabe des Senders, eine Sonde auf eine hyperbolische Bahn des Zielsystems zu bringen, und Aufgabe des Empfängers, diese Sonde zu entdecken, einen Dialog zu beginnen oder die Sonde einzufangen. Aber selbst wenn diese Sonde bis zum Erreichen des Solarsystems in einem Jahr von 10 Prozent der Lichtgeschwindigkeit auf die solare Fluchtgeschwindigkeit abbremst, würde die benötigte Reaktionsenergie (bezogen auf eine 1-Tonnen-Rakete und in Form einer Punktquelle der Solarspektrumsstrahlung ausgestrahlt) als
ein Objekt mit einer Helligkeit von +24 bei 100 AE und als ein Objekt mit einer Helligkeit von +19 in einer Entfernung von 10 AE erscheinen. Nur im Extremfall wäre eine Entdeckung möglich. Die kleinste denkbare Geschwindigkeit in einem heliozentrisch- hyperbolischen Umlauf ist die der intramerkurialen Solar-Fluchtgeschwindigkeit, etwa 0,1 AE/Tag. Bei einem bestens reflektierenden, 10 m2 großen Körper (etwa der GEODSS-Prototypen zum Vorstoß in den Asteroidengürtel) liegt der Schwellen-Entdeckungsradius bei 0,01 AE. Das Objekt wird diesen Raum in weniger als fünf Stunden durchkreuzen, und das bedeutet eine mittlere Wahrscheinlichkeit von 7*10-5 für die Entdeckung. Bei den Möglichkeiten des Weltraumteleskops liegt diese Schwellengrenze bei 2 AE, eine Sphäre, die die Sonde in nicht mehr als einem Monat durchfliegen würde. Bremst die Sonde dagegen nicht ab, würde sich der Zeitraum einer möglichen Entdeckung auf wenige Minuten verringern. Das wäre natürlich
nahezu hoffnungslos, selbst wenn die Sonde Radiosignale aussendet. Aber die Bedeutung und die Qualität von Daten, die die Erbauer einer interstellaren Fly-by-Sonde erhalten, ist sehr begrenzt, und die Vorstellung, eine Sonde würde auf ihrem Weg zu anderen Sternen an einem Sonnensystem nur kurz vorbeifliegen, ergibt wenig Sinn in Anbetracht der enormen Entfernungen, die zur Erreichung des Sonnensystems überwunden werden müssen. Flyby-Sonden können folglich für Langzeitmissionen und zur Überwachung als ungeeignet ausgeschieden werden.
Nach der Abbremsung und einer ersten Überprüfung des Zielsystems wird eine zur Selbstreparatur fähige aktive Sonde zunächst einen bestens geeigneten Standort für die eigentliche Mission wählen. Dieser Standort muss dem Objekt die Möglichkeit geben, bedeutende Erscheinungen überwachen und nach Leben und intelligenten Arten suchen zu können. Ein solcher Ort schließt eine heliozentrische Umlaufbahn, planetozentrische Umlaufbahnen und Oberflächenstandorte ein. Unter Berücksichtigung der ''Prinzipien der Wirtschaftlichkeit'' muss das Artefakt den einfachst möglichen Mechanismus aufweisen, der für die Durchführung einer solchen Mission nötig und in der Lage dazu ist, durch Langlebigkeit und Gefahrenabwendung die Wahrscheinlichkeit des Erfolges zu maximieren. Folglich muss der im Rahmen eines SETA-Projektes abzusuchende Raum im Einklang mit zwei Kriterien stehen, die gutdefinierte Beobachtungsfolgen haben:
1. Fähigkeit zu beständiger Überwachung der Umwelt, wahrscheinlich, um intelligentes Leben zu kontrollieren oder zu entwickeln.
2. Maximale Lebensspanne des Artefakts unter gleichzeitiger minimaler Komplexität.
Wir wissen heute, dass der einzige Ort im Sonnensystem, auf dem seit Äonen Leben existiert, die Erde ist - wenngleich primitiveres Leben auch anderswo, etwa auf Mars, Titan oder Jupiter entstanden sein könnte, möglicherweise unter Verwendung einer exotischen Biochemie. Diese anderen Planeten sind zweifellos sehr interessant. Die Erde ist aber sicherlich die exotischste und komplexeste Welt, so dass unser Planet ein Hauptziel einer beständigen Überwachung darstellen würde. Im Hinblick auf die technische und wissenschaftliche Fähigkeit der Hersteller muss angenommen werden, dass die Sonde die außergewöhnliche Stellung unseres Planeten erkannt und eine Stellung in seiner Nähe bezogen hat. Kriterium 1) verlangt die Stationierung des Artefakts entweder in einer Umlaufbahn um Erde oder Mond oder in einer Bahn, die es regelmäßig nahe genug zur Erde bringt, um eine angemessene periodische Überwachung zu gewährleisten. Standorte auf der Erdoberfläche sind unwahrscheinlich, weil diese die Möglichkeiten der Sonde zur ununterbrochenen Überwachung der gesamten Umwelt einschränken würden. (Auch wenn die Hauptsonde nicht in unmittelbarer Nähe der Erde stationiert wurde, hat sie wahrscheinlich permanente Beobachtungs-Subsonden in unsere Nachbarschaft entsandt. Diese müssten dann mit dem hier vorgeschlagenen Suchprogramm entdeckt werden.)
Kriterium 2), das eine größtmögliche Lebensspanne verlangt, bedeutet den Versuch des Artefakts, so viel Zeit wie möglich in Regionen mit geringen Umweltgefahren zu verbringen (z.B. minimale Hochenergiepartikel-Intensität, geringe elektrische und magnetische Felddichte und minimale Gefahr durch Mikrometeoriten- und Trümmereinschläge). Dies schließt die Stationierung von Sonden in planetaren Magnetosphären oder Ringsystemen aus. Fernerhin muss das Artefakt Zugang zu einer hinreichend großen Energiemenge haben. Selbsterhaltende Systeme, die Energie zur Datenverarbeitung, für Selbstreparaturen, Bahn- und Fluglagekontrollen und zur interstellaren Datenübermittlung liefern, sind unwahrscheinlich. Ein bordinterner Fusionsreaktor ist nicht auszuschließen, aber vermutlich wird das Artefakt Sonnenenergie auffangen. Folglich muss es in der Nähe der Sonne stationiert werden. Diese Bedingung, genauso wie Kriterium 1) schließt alle äußeren Planeten als Standorte aus. Auch dürften Bahnen mit einem intramerkurischen Aphel instabil sein und müssen abgelehnt werden. Allein die Pointing-Robertson-Anziehungskraft kann Körper mit einem Durchmesser von 100 m über geologische Zeiträume hinweg verschwinden lassen. Da das Artefakt mit größter Wirksamkeit operieren sollte, sind lang angelegte stabile Parkbahnen (> 105 Jahre) solchen Umlaufbahnen, es zur Erhaltung der Stellung ständig Antriebsenergie verbrauchen, vorzuziehen. Dies schließt die meisten heliozentrischen Umlaufbahnen aus.
Weiterhin brauch eine sich-selbstreparierende Sonde nur thermodynamisch für Energie offen zu sein - im Prinzip benötigt sie nur eine ausreichende Menge an Solarenergie, um einer entstehenden oder sich aufbauenden strukturellen oder materiellen Entropie entgegenzuwirken. Einzelne Teile bedürfen nur dann eines Ersatzes, wenn sie durch Einschlagsplitter, Entgasungen oder Verflüchtigung beschädigt oder durch Unfälle oder Abkoppeln ausgefallen sind deshalb ist der Zugriff auf große Lagerungen von Material auf Planetenoberflächen oder in der Nähe von Asteroiden oder Kometen unnötig.
Ein Minimum an organisatorischer und operationaler Komplexität erfordert zudem, dass sich das Artefakt nicht selbst an Standorten stationiert, die von ihm den Bau größerer Außenkonstruktionen (etwa Hauptproduktionsfabriken) verlangen könnten. Vermutlich würde nur ein Artefakt der Replikationsklasse sich selbst auf einer planetaren Oberfläche installieren, und zwar mit der Absicht, einen eigenen Abwehrschirm, Kommunikationsgeräte, Subsonden (44), Transport- und Startmechanismen und eine selbstkonstruierte Produktionsfabrik zu errichten. Eine solche Operationsmethodik ist aber für interstellare Missionen eines aktiven Artefakts kaum geeignet, da sich leicht Fehler in den gesamten Plan einschleichen würden.
Auch Kriterium 2) spricht weitgehend gegen die Stationierung des Artefakts auf einem planetaren oder planetoiden Körper. Ein solcher Himmelskörper besitzt eine Fluchtgeschwindigkeit, zu deren Überwindung zusätzliche Triebwerkssysteme bereitstehen müssten. Eine vorhandene Atmosphäre verlangt fernerhin komplexe Erhaltungssysteme für einen andauernden Schutz vor beeinträchtigenden chemischen, biologischen, thermischen, erosiven, hydrologischen, klimatischen und - unabhängig von der Atmosphäre - auch geologischen Ereignissen. Schließlich verhindern Rotation, Wolken und elektromagnetische Erscheinungen einen dauernden Empfang von Sonnenenergie und stehen damit im Widerspruch zu der Aufgabe des Artefakts, Beobachtungen vorzunehmen und Berichte darüber an den Absender zu übermitteln.
Einige Faktoren dürften bei der Ausarbeitung des SETA-Projektes nur eine untergeordnete Rolle spielen. So ist zum Beispiel die Stärke der kosmischen Strahlung im gesamten Sonnensystem gleich (mit Ausnahme der Bereiche innerhalb planetarer Magnetosphären). Auch die Geschwindigkeit des Sonnenwindes verändert sich nur unmerklich im Bereich zwischen 1-5 AE, wobei die Ionentemperatur um den Faktor 2 fällt und die mittlere Ionendichte umgekehrt proportional nach dem Quadratgesetz abnimmt. Der Meteoritenfluss ändert sich um ein bis drei Größenordnungen im gleichen heliozentrischen Abstand, sogar weniger innerhalb der Orbitalregionen, die hier von Interesse sind. Schließlich sind vorläufige Umlaufbahnen ankommender Sonden vernachlässigbar. Denn Antriebssysteme, die für interstellare Flüge geeignet sind, werden vermutlich auch dazu in der Lage sein, kleine orbitale Flugkorrekturen vorzunehmen, etwa die Angleichung an die Ekliptik nach oder während der Schlussabbremsung.
Das mögliche Volumen des für die Suche nach außerirdischen Artefakten bedeutsamen Raumes kann folglich auf fünf unterschiedliche Orbitalklassen verringert werden:
1. geozentrische Umlaufbahnen zwischen zwei erdzentrierten konzentrischen Sphären mit Radien zwischen 70.000 und 326.400 km;
2. selenozentrische Umlaufbahnen (Mond als Mittelpunkt) zwischen 3.000 und 58.100 km lunarer Höhe;
3. stabile synodische Librationsbahnen im Erde-Mond-System (Lagrangesche Punkte L4 und L5);
4. Erde-Mond-Halobahnen nahe den Lagrangeschen Punkten L1 und L2; und
5. Sonne-Erde-L4/L5-Lagrange-Bahnen.
Dies sind die Punkte, an denen wir mit unserer Suche nach außerirdischen Artefakten beginnen sollten.
Zusätzlich gibt es einige weniger wahrscheinliche Kategorien von planetenkreuzenden und anderen Umlaufbahnen, die sich vielleicht als brauchbar für Langzeit-Parkbahnen außerirdischer Automaten erweisen könnten. Wetherill hat gezeigt, dass die die Erde passierenden Asteroidengruppen Aten, Apollo und Amor orbitale Lebensspannen in der Größenordnung von 107-108 Jahren besitzen, wobei hier Körper mit einem Durchmesser größer 100 m und einer mengenmäßigen Anzahl größer 105 bewertet werden. Eine besonders interessierende Umlaufbahn ist die des Asteroiden 1685 Toro um Erde und Venus, der sich bis auf 9*106 km zweimal alle acht Jahre unserem Planeten nähert und auf diese Weise stabilisiert zu werden scheint. Diese Stabilität besteht vermutlich seit etwa 5000 Jahren, und es wird angenommen, dass die durch die Gravitation des Mars verursachte Störung eine obere Librationsgrenze von 3*106 Jahren setzt. Andere, sich der Erde nähernde Librationsasteroiden wie 887 Alinda sind ebenfalls studiert worden. Die Suche nach stabilen Umlaufbahnen zwischen Erde und Venus ist ebenso vorgeschlagen worden wie ein kreisförmiger Orbit bei 0,85 AE, insbesondere für die Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle. Allerdings beruht die angenommene Stabilität von 106 Jahren auf der Basis früherer numerischer Experimente. Aktuelle Forschungen hinsichtlich der Frage von Asteroiden umkreisenden Satelliten (mögliche Stabilität etwa 104 bis 107 Jahre) könnten eine mögliche Bedeutung für ein SETA-Projekt im intramarsianischen Raum haben. Allgemein kann aber gesagt werden, dass Objekte in einer die Erdbahn lediglich kreuzenden, heliozentrischen Umlaufbahn zu viel Zeit zu weit von der Sonne und der Erde verbringen und so eine kürzere Lebensspanne besitzen werden als Objekte in geozentrischen, selenozentrischen oder Lagrangeschen Orbits. Es st jedenfalls unwahrscheinlich, dass sie lange genug überlebt haben, um von uns entdeckt zu werden.
Der Stand der Forschung
Vorbereitende SETA-Programme bezüglich drei der möglichen Stationierungsorte haben bis heute negative Ergebnisse erbracht, aber die Arbeit ist längst nicht abgeschlossen.
Eine zukünftige direkte optische Suche sollte es sich zur ersten Aufgabe machen, die enormen Lücken in den Beobachtungsaufzeichnungen zu schließen, die durch die Verwendung von erdgebundenen Instrumenten entstanden sind. Wir müssen uns darüber im klaren sein dass das Auffinden einer kleinsten wahrscheinlichen Sonde in einer geozentrischen, selenozentrischen oder einer Erde/Mond-Lagrangeschen Bahn die Suche nach einem Objekt mit einer Lichtstärke zwischen +27 und +28 bedeutet. Dies aber erfordert den Einsatz eines Weltraumteleskops oder einer ähnlichen Technologie. Selenozentrische Sonden könnten einfacher durch die Verwendung eines mondbasierenden (Oberfläche oder Orbit) Teleskops entdeckt werden, da dann eine Lichtstärke zwischen +17 und +23 für eine erschöpfende Suche ausreichen würde. Das geplante 300-inch-Very-Large-Space-Telescope (VLST) würde die sichere Entdeckung von nur 10 bis 20 Metern durchmessenden, geringreflektierenden Artefakten erlauben, die in der Sonne-Erde-Lagrange-Bahn geparkt sind. Der Einsatz von nur an die Erdoberfläche oder die Umlaufbahn gebundenen Instrumenten würde vermutlich kein Ergebnis erzielen. Dennoch, ein großes Weltraumteleskop mit einer Grenzhelligkeitserfassung von +29, stationiert in der Sonne-Erde-Lagrange-Bahn (L4/15) dürfte eine erfolgreiche Suche nach kleinen Artefakten über einen Zeitraum von etwa zehn Jahren am lohnendsten erscheinen lassen. Radar- und Infrarotbeobachtungen bieten wenige signifikante Verbesserungen gegenüber einer visuellen Suche.
Einige wenige in der Vergangenheit gemachte Vorschläge haben größeres Gewicht auf die Beobachtung der Emissionen einer Sonde gelegt als auf die Sonde selbst. Bracewell führte aus, das bekannte Phänomen der langverzögerten Echos (LDE =long delay echos) sei von dem Typ, den man als ein Rufsignal einer außerirdischen, in einer Erdumlaufbahn stationierten und zur Kommunikation bereiten Sonde erwarten dürfe. Lunan berichtet, verschiedene, auf den Daten von Stormer und van de Pol beruhende ''LDE-Botschaften'' entschlüsselt zu haben. Lawton und Newton führten dagegen eine Serie von LDE-Experimenten durch und folgerten daraus, dass die reflektierten Signale rein physikalischer Natur waren. Später regten sie jedoch an, Radio-Rufsignale zu vermuteten Sondenpositionen zu übermitteln, um bei dort geparkten Sonden eine Reaktion hervorzurufen.
Kardashev berichtete, ''codierte Signale'' aus Bereichen innerhalb des Sonnensystems erhalten zu haben, aber westliche Fachleute glauben, die Signale auf die eines US-Geheimsatelliten oder auf Energieentladungen in der Magnetosphäre zurückführen zu können. Kuiper und Morris schlugen das Abhören der Radiokommunikation zwischen außerirdischen Sonden im Solarsystem und ihren extrasolaren Entsendern vor. Aber sie räumten auch ein, dass die Signale über ein so großes Frequenzspektrum verteilt sein könnten, dass sie mit einer bescheidenen Antenne nur sehr schwer zu entdecken wären.
Gezielte Radio-Suchen könnten, in einem Abhörmodus, für ein Orbit das vermutlich Sonden beherbergt, durchgeführt werden um nicht absichtlich ausgesandte Strahlung zu entdecken. Suchen nach Radio-Funkfeuern könnten indirekt Limits für die Existenz von Sonden im Sonnensystem etablieren.
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Die Artefakt-Hypothese geht davon aus, dass eine fortgeschrittene außerirdische Zivilisation ein Langzeitprogramm der galaktischen Erforschung unternommen hat, und zwar mit Hilfe der Versendung materieller Artefakte. Vier Hauptklassen von unverborgenen, beobachtbaren Artefakten stehen als Möglichkeiten zur Verfügung, um die Hypothese experimentell beweisen zu können:
Sternenmanipulationsaktivitäten, sich-selbstreplizierende Artefakte, passive Artefakte und aktive Sonden. Von diesen , ist nur die aktive, sich-selbstreparierende Sonde die wahrscheinlichste, sowohl was ihr Existenz selbst als auch ihre Beobachtung innerhalb des Sonnensystems betrifft.
Glücklicherweise erfordert die Suche nach fremden Forschungssonden nicht die Durchkämmung des gesamten Sonnensystems. Rational gefertigte Artefakte werden sich selbst einen Standort wählen, von dem aus sie ständig die Welt überwachen können, die Leben trägt oder intelligentes Leben entwickelt und an dem sie zudem eine größte Lebensspanne bei einem Minimum an Komplexität erwarten dürfen. Fly-by Sonden sind unwahrscheinlich, so dass sich der potentiell abzusuchende Raum auf fünf Orbitalklassen reduziert, einschließlich geozentrischer, selenozentrischer, Erde-Mond-L4/L5-Bahnen, dem Erde/Mond-L1-L2-Halo und der Sonne-Erde-L4/L5-Orbits.
Der derzeitige Beobachtungsstand für jede dieser Orbitalklassen ist ungenügend. Vorbereitende Arbeiten haben begonnen, aber sie sind noch weit von einem endgültigen Abschluss entfernt. Zukünftige direkte optische Suchprogramme sollten die große Lücke in den Aufzeichnungen der Beobachtungen schließen. Dies kann unter Verwendung erdgebundener Instrumente, von Weltraumteleskopen, von Teleskopen auf der Mondoberfläche und direkten Sonden zur Jagd nach Artefakten geschehen. Und andere Methoden sind denkbar, um außerirdische Radiokommunikationen abzuhorchen oder abzufangen, deren Ursprung innerhalb unseres Sonnensystems liegt.
