Interstellar Spaceprobes and Encounters with Extraterrestrial - - PowerPoint PPT Presentation

Interstellar ¡Spaceprobes ¡and ¡ Encounters ¡with ¡Extraterrestrial ¡ Intelligence ¡ ¡

Stephen ¡Baxter, ¡BIS ¡ NAM ¡2013 ¡ St ¡Andrews, ¡Jul ¡2013 ¡ ¡ Ref: ¡JBIS ¡66, ¡51-­‑60, ¡2013. ¡

Roadmap: ¡

How ¡could ¡(and ¡should) ¡we ¡prepare ¡a ¡general-­‑purpose ¡ interstellar ¡probe ¡for ¡the ¡possibility ¡of ¡the ¡detec=on ¡of ¡ (and/or ¡contact ¡with) ¡ETI ¡(extraterrestrial ¡intelligence) ¡ at ¡the ¡target ¡system? ¡ ¡

• Background ¡and ¡assumpFons ¡
• DetecFon ¡by ¡probe ¡of ¡ETI ¡
• ... ¡Or ¡of ¡probe ¡by ¡ETI ¡
• OpFons ¡aNer ¡detecFon ¡/ ¡contact ¡
• Policies ¡

About ¡me... ¡

• Sf ¡

About ¡me... ¡

• Sf ¡
• Project ¡Icarus ¡(BIS) ¡– ¡

successor ¡to ¡Project ¡ Daedalus ¡(1970s) ¡

About ¡me... ¡

• Sf ¡
• Project ¡Icarus ¡
• SETI ¡– ¡Post-­‑detecFon ¡

Task ¡Group ¡

Spaceprobes ¡and ¡ ETI ¡-­‑ ¡Precedents: ¡

• Voyager ¡and ¡

Pioneer ¡

• Daedalus ¡

Precedent: ¡

Greg ¡Bear, ¡ Queen ¡of ¡Angels, ¡ 1990 ¡ ¡

• ­‑ ¡A ¡smart ¡

interstellar ¡ probe ¡

Precedent: ¡

Greg ¡Bear, ¡ Queen ¡of ¡Angels, ¡ 1990 ¡

Precedent: ¡

Greg ¡Bear, ¡Queen ¡

• f ¡Angels, ¡1990 ¡
• Smart ¡AI ¡
• Formula=on ¡
• Detec=on ¡
• Follow-­‑up ¡

inves=ga=on ¡

• Interpreta=on ¡
• Contact ¡... ¡

AssumpFons ¡

• ETI ¡exists ¡in ¡target ¡system ¡

AssumpFons ¡

• ETI ¡exists ¡in ¡target ¡system ¡AND ¡
• ETI ¡not ¡previously ¡detected ¡from ¡Earth ¡

AssumpFons ¡

• ETI ¡exists ¡in ¡target ¡system ¡AND ¡
• ETI ¡not ¡previously ¡detected ¡from ¡Earth ¡AND ¡
• ETI ¡detectable ¡by ¡probe ¡

AssumpFons ¡

• ETI ¡exists ¡in ¡target ¡system ¡AND ¡
• ETI ¡not ¡previously ¡detected ¡from ¡Earth ¡AND ¡
• ETI ¡detectable ¡by ¡probe ¡
• ... ¡OR ¡probe ¡detectable ¡by ¡ETI ¡

Examples:

¡ ¡ ¡

• Dolphin ¡philosophers ¡

Examples:

¡ ¡ ¡

• Dolphin ¡philosophers ¡
• ¡Pre-­‑detectable-­‑tech ¡

civilisaFons ¡

Examples:

¡ ¡ ¡

• Dolphin ¡philosophers ¡
• ¡Pre-­‑detectable-­‑tech ¡

civilisaFons ¡

• ¡Post-­‑detectable-­‑tech ¡

civilisaFons ¡

Detec=on ¡of ¡ETI ¡is ¡ a ¡low-­‑probability, ¡ high-­‑impact ¡event: ¡

¡

Detec=on ¡of ¡ETI ¡is ¡ a ¡low-­‑probability, ¡ high-­‑impact ¡event: ¡

• Enhance ¡probe ¡

design ¡rather ¡than ¡ dictate ¡it ¡

Detec=on ¡of ¡ETI ¡is ¡ a ¡low-­‑probability, ¡ high-­‑impact ¡event: ¡

• Enhance ¡probe ¡

design ¡rather ¡than ¡ dictate ¡it ¡

• ¡Moore’s ¡Law ¡– ¡

advanced ¡AI ¡assumed ¡

Detec=on ¡of ¡ETI ¡is ¡ a ¡low-­‑probability, ¡ high-­‑impact ¡event: ¡

• Enhance ¡probe ¡

design ¡rather ¡than ¡ dictate ¡it ¡

• ¡Moore’s ¡Law ¡– ¡

advanced ¡AI ¡assumed ¡

• Add ¡soNware ¡analysis ¡

suites ¡

Could ¡a ¡probe ¡detect ¡ETI? ¡

• ElectromagneFc ¡signals ¡
• Evidence ¡on ¡planets ¡
• Spacebound ¡artefacts ¡/ ¡acFviFes ¡

¡

Detec=on: ¡EM ¡ Signals ¡

• Earth ¡leakage ¡– ¡

Arecibo ¡= ¡0.81 ¡ly ¡ ¡

(L. ¡Scheffer, ¡‘Aliens ¡Can ¡ Watch ¡“I ¡Love ¡Lucy”’, ¡ Contact ¡in ¡Context ¡2 ¡(1), ¡ 2004) ¡

¡

Detec=on: ¡EM ¡ Signals ¡

• Earth ¡leakage ¡– ¡

Arecibo ¡= ¡0.81 ¡ly ¡ ¡

• Arecibo ¡d~300m, ¡

Daedalus ¡d~40m ¡ ¡

Detec=on: ¡EM ¡ Signals ¡

• Earth ¡leakage ¡– ¡

Arecibo ¡= ¡0.81 ¡ly ¡ ¡

• Arecibo ¡d~300m, ¡

Daedalus ¡d~40m ¡

• Detectability ¡~0.1 ¡ly ¡= ¡

6800AU ¡

Detec=on: ¡EM ¡ Signals ¡

• Earth ¡leakage ¡– ¡

Arecibo ¡= ¡0.81 ¡ly ¡ ¡

• Arecibo ¡d~300m, ¡

Daedalus ¡d~40m ¡

• Detectability ¡~0.1 ¡ly ¡= ¡

6800AU ¡

• Add ¡signal ¡analysis ¡

suite ¡to ¡comms, ¡radio ¡ astronomy ¡ ¡

Detec=on: ¡ Planetary ¡features ¡

• Atmospheric ¡analysis ¡
• City ¡lights ¡
• Structures ¡incl ¡

archaeological ¡traces ¡ ¡ ¡

Detec=on: ¡Surface ¡ features ¡

• StaFsFcal ¡

classificaFon ¡ algorithms ¡applied ¡to ¡ satellite ¡data ¡ ¡ ¡

Detec=on: ¡Surface ¡ features ¡

• StaFsFcal ¡

classificaFon ¡ algorithms ¡applied ¡to ¡ satellite ¡data ¡

• SyntheFc ¡Aperture ¡

Radar ¡(SAR), ¡ Polarimetric ¡SAR ¡ ¡ ¡

Detec=on: ¡Surface ¡ features ¡

• StaFsFcal ¡

classificaFon ¡ algorithms ¡applied ¡to ¡ satellite ¡data ¡

• SyntheFc ¡Aperture ¡

Radar ¡(SAR), ¡ Polarimetric ¡SAR ¡

• DecomposiFon ¡

algorithms ¡

• M.J. ¡Carlojo, ¡JBIS ¡60, ¡

pp28-­‑38, ¡2007. ¡ ¡ ¡

Detec=on: ¡Surface ¡ features ¡

• StaFsFcal ¡

classificaFon ¡ algorithms ¡applied ¡to ¡ satellite ¡data ¡

• SyntheFc ¡Aperture ¡

Radar ¡(SAR), ¡ Polarimetric ¡SAR ¡

• DecomposiFon ¡

algorithms ¡

• Add ¡detec=on ¡

algorithms ¡to ¡back ¡up ¡ sensor ¡suite ¡ ¡

Detec=on: ¡ Spacebound ¡ artefacts ¡/ ¡ac=vi=es ¡

• Points ¡of ¡stability: ¡

Lagrange ¡points, ¡ synchronous ¡orbit ¡ ¡ ¡

Detec=on: ¡ Spacebound ¡ artefacts ¡/ ¡ac=vi=es ¡

• Points ¡of ¡stability: ¡

Lagrange ¡points, ¡ synchronous ¡orbit ¡

• Resource-­‑rich ¡

regions: ¡asteroid ¡belt, ¡ Kuiper ¡belt ¡ ¡

Detec=on: ¡ Spacebound ¡ artefacts ¡/ ¡ac=vi=es ¡

• Points ¡of ¡stability: ¡

Lagrange ¡points, ¡ synchronous ¡orbit ¡

• Resource-­‑rich ¡

regions: ¡asteroid ¡belt, ¡ Kuiper ¡belt ¡

• ¡Add ¡searches ¡for ¡

artefacts, ¡infra-­‑red ¡ hotspots ¡ ¡

Could ¡a ¡probe ¡detect ¡ETI? ¡

¡ Key ¡conclusion: ¡

• DetecFon ¡is ¡possible... ¡
• But ¡late ¡in ¡mission ¡
• Local ¡decision-­‑making ¡essenFal ¡

Could ¡ETI ¡detect ¡the ¡probe? ¡

• Probe ¡passive ¡(orbiFng) ¡
• Probe ¡under ¡power ¡(launch, ¡deceleraFon) ¡
• Probe ¡cruising ¡(0.1c?) ¡

¡

Visibility: ¡probe ¡ passive ¡

• Artefact ¡searches ¡
• Spaceguard ¡
• NEAT ¡(JPL) ¡
• Bell ¡Aerospace ¡

Near ¡Earth ¡Object ¡ Survey ¡spacecraN ¡-­‑ ¡

• bjects ¡>140m ¡

¡

¡

Visibility: ¡probe ¡ under ¡power ¡

• AnFmajer ¡rocket: ¡
• pFcal, ¡~100ly ¡
• Magsail: ¡radio, ¡~100ly ¡
• Fusion ¡rocket: ¡X-­‑rays, ¡

~1ly ¡ ¡ ¡ (Zubrin, ¡JBIS ¡49, ¡ pp297-­‑302, ¡1996) ¡ ¡ ¡

¡

Visibility: ¡lightsails ¡

¡ ¡

¡

¡

Visibility: ¡cruising ¡

• Bow ¡shock ¡in ¡ISM: ¡

~10ly ¡

• G. ¡Benford, ¡‘Bow ¡

shock’, ¡Jim ¡Baen’s ¡ Universe, ¡June ¡2006 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

¡

¡

Could ¡ETI ¡detect ¡the ¡probe? ¡

• Tenta=ve ¡Conclusion: ¡ ¡If ¡they ¡exist, ¡they ¡may ¡

well ¡see ¡us. ¡ ¡

OpFons ¡on ¡DetecFon ¡

• Science ¡
• Contact ¡possibiliFes ¡
• Security ¡implicaFons ¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ science ¡

• Signal ¡analysis ¡

(J. ¡Ellioj, ¡IAC ¡-­‑08 ¡-­‑A4.2.5, ¡ 2008.) ¡

¡

• Archaeological ¡

analysis ¡

• Report ¡back ¡

¡ ¡ ¡

¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ aIempt ¡contact ¡

• Plaques ¡and ¡records ¡

¡ ¡ ¡ ¡

¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ aIempt ¡contact ¡

• Plaques ¡and ¡records ¡
• Reflect ¡ETI ¡signals ¡

¡ ¡ ¡

• D. ¡Lunan, ¡Man ¡and ¡the ¡

Stars, ¡1974. ¡

¡ ¡ ¡ ¡

¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ security ¡implica=ons ¡

¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ security ¡implica=ons ¡

• J. ¡Diamond, ¡The ¡Third ¡

Chimpanzee, ¡1992 ¡

• Pascalian ¡wagers ¡(M. ¡

Rees, ¡Our ¡Final ¡ Century, ¡2003.) ¡

¡

Post-­‑detec=on: ¡ security ¡implica=ons ¡

• Stealth ¡propulsion, ¡

trajectory ¡

• Offer ¡no ¡threat ¡(lasers, ¡

appearance ¡of ¡KE ¡ weapons) ¡

• No ¡reply ¡
• No ¡maps! ¡
• Self ¡destrucFon ¡

¡

Security ¡op=ons ¡

Pre-­‑launch ¡policy ¡opFons: ¡

Model: ¡The ¡First ¡SETI ¡Protocol: ¡ ¡

• ‘DeclaraFon ¡of ¡Principles ¡Concerning ¡AcFviFes ¡

Following ¡the ¡DetecFon ¡of ¡Extraterrestrial ¡ Intelligence’ ¡(M. ¡Michaud ¡and ¡J. ¡Tarter, ¡eds ¡(1990), ¡special ¡issue ¡of ¡

Acta ¡Astronau=ca: ¡SETI ¡Post ¡Detec=on ¡Protocol, ¡v21 ¡no ¡2.) ¡ ¡

First ¡SETI ¡Protocol: ¡ ¡

Content ¡– ¡

• ScienFfic ¡responsibility ¡ ¡
• Responsible ¡reporFng ¡to ¡authoriFes, ¡public ¡
• Respond ¡only ¡on ¡consensual ¡basis ¡ ¡
• Manage ¡event ¡for ¡benefit ¡of ¡all ¡mankind ¡
• Duty ¡not ¡to ¡imperil ¡mankind ¡

Towards ¡a ¡probe ¡/ ¡ETI ¡protocol? ¡ ¡

• First ¡SETI ¡Protocol ¡as ¡precedent: ¡

– ¡Developed ¡by ¡concerned ¡individuals ¡ ¡ – ¡Agreement ¡between ¡researchers, ¡insFtuFons ¡ – ¡ScienFfic ¡responsibility ¡ – ¡Transparency ¡of ¡process ¡ – ¡Duty ¡to ¡share ¡benefits ¡ – ¡Duty ¡not ¡to ¡imperil ¡mankind ¡ ¡ ¡

Conclusion: ¡

Conclusion: ¡

• Low ¡probability, ¡high ¡

impact ¡– ¡remiss ¡not ¡to ¡look ¡

Conclusion: ¡

• Low ¡probability, ¡high ¡

impact ¡– ¡remiss ¡not ¡to ¡look ¡

• Design ¡studies: ¡include ¡

minimal ¡ETI ¡detecFon ¡ capability ¡

Conclusion: ¡

• Low ¡probability, ¡high ¡

impact ¡– ¡remiss ¡not ¡to ¡look ¡

• Design ¡studies: ¡include ¡

minimal ¡ETI ¡detecFon ¡ capability ¡

• Before ¡launch: ¡policy ¡

extension ¡discussions ¡in ¡ SETI ¡community ¡and ¡ beyond ¡

Conclusion: ¡

• Low ¡probability, ¡high ¡

impact ¡– ¡remiss ¡not ¡to ¡look ¡

• Design ¡studies: ¡include ¡

minimal ¡ETI ¡detecFon ¡ capability ¡

• Before ¡launch: ¡policy ¡

extension ¡discussions ¡in ¡ SETI ¡community ¡and ¡ beyond ¡

• Above ¡all... ¡

...Be ¡prepared! ¡