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 ¡ of ¡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 ¡-­‑ ¡ objects ¡>140m ¡ ¡ ¡

Visibility: ¡probe ¡ under ¡power ¡ • AnFmajer ¡rocket: ¡ opFcal, ¡~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 ¡ ¡ ¡

Post-­‑detec=on: ¡ security ¡implica=ons ¡ • J. ¡Diamond, ¡ The ¡Third ¡ Chimpanzee , ¡1992 ¡ • Pascalian ¡wagers ¡(M. ¡ Rees, ¡ Our ¡Final ¡ Century , ¡2003.) ¡ ¡