RADIO COMMUNICATIE SYSTEEM VOOR
BUITENAARDSE CONTACTEN
(2006)

CLICK HERE FOR THE ENGLISH VERSION

Waarom hebben we nog geen contact gemaakt?
Het antwoord is waarschijnlijk simpel en heel aards: iedereen kijkt maar niemand doet iets, oftewel iedereen luistert maar niemand zendt iets uit!
Willen we contact maken met een andere beschaving, dan zullen we berichten moeten gaan uitzenden. Zij zullen dan zeker reageren. Het bereik van het hier beschreven communicatie systeem is ongeveer 30 tot 100 lichtjaren. Binnen een bereik van 50 lichtjaar bevinden zich wel 100 geschikte sterren met mogelijke planeten voor een mogelijke beschaving. Dus wanneer we willen, moet het lukken om deze eeuw contact te maken met een andere beschaving.

We kunnen het beste communiceren met plaatjes!
Wanneer we een radio communicatie systeem ontwerpen voor radio contact met andere beschavingen in het heelal, dan moet dat dus geschikt zijn voor het verzenden van plaatjes. Een plaatje zegt namelijk meer dan 1000 woorden!


Een plaatje zegt meer dan 1000 woorden!

Het moet een efficient systeem zijn dat met een kleine bandbreedte van 10 to 20 Hz werkt. Tevens moet het voor een andere beschaving niet al te moeilijk zijn om te ontdekken dat het een uitzending van een afbeelding betreft en moet het snel in het radio spectrum te vinden zijn.

Een efficient zendsysteem.
Heel efficiente systemen zenden gedurende een korte vaste tijdsperiode (bijvoorbeeld 0.1 seconde) op maximaal vermogen met een onveranderlijke frequentie (toonhoogte) uit. Die stabiele toonhoogte met vaste tijdsduur is nodig omdat we dan met hele kleine bandbreedtes de signalen uit de ruis kunnen filteren.
Het systeem wat we hier gaan ontwerpen kan nog goed functioneren met signalen die 10 dB boven de ruis liggen. Dat is veel beter dan oude analoge systemen.

Makkelijk te herkennen.
Tevens moet het voor een andere beschaving niet al te moeilijk zijn om te ontdekken dat het een uitzending van een afbeelding betreft en moet het snel in het radio spectrum te vinden zijn.

Het principe.
Wanneer we een afbeelding willen verzenden als een serie tonen met vaste tijdslengte dan moeten we die afbeelding digitaliseren! Daarom gaan we de afbeelding opbouwen uit pixels net zoals dat bij een computer scherm gebeurt. Iedere pixel wordt nu uitgezonden als een vast toontje met een tijdsduur van 1/8 seconde. De toonhoogte (of frequentie van het signaal) bepaalt de helderheid van de pixel. Het zwartniveau is een toontje van 32 Hz, het witniveau een toontje van 96 Hz. De ontvanger bestaat eigenlijk uit een aantal aparte ontvangers, ieder met de benodigde bandbreedte van 8 Hz en staan afgestemd op 32; 40; 48; 56; 64; 72; 80; 88 en 96 Hz. Een van de ontvangers zal het hoogste niveau meten. Welke ontvanger dat is, bepaalt de helderheid van de pixel. Omdat iedere ontvanger met een kleine bandbreedte van 8 Hz werkt, is het systeem zeer gevoelig en kunnen we toch 8 pixels per seconde verzenden. Natuurlijk zijn het geen echte ontvangers. Het zijn A/D converters met daarachter een computer die door middel van berekeningen die ontvangers simuleert.


Een afbeelding moet opgebouwd zijn uit pixels
om hem efficient te kunnen verzenden.

Het signaal bestaat uit twee draaggolven.
De toonhoogte wordt eigenlijk gegeven door het verschil in frequentie tussen twee draaggolven. Draaggolf 1 is gelijk ook de baken uitzending en staat op een vaste frequentie, draaggolf 2 zend iedere 1/8 seconde een pixel uit op een frequentie die 16 Hz tot 92 Hz hoger ligt. Beide draaggolven hebben een vermogen van 1 Megawatt.


Het communicatie systeem voor het uitwissenen van plaatjes met
een andere beschaving, een plaatje zegt meer dan 1000 woorden!

Synchronisatie signalen.
We gaan net zoals bij televisie en fax, het beeld verzenden als lijnen van links naar rechts van 128 pixels. Dit is een heel universeel systeem dat iedere beschaving direkt zal begrijpen. Het eind van iedere lijn wordt aangegeven door een pixel met een toonhoogte van 16 Hz, het synchronisatie signaal.
Het begin van een plaatje wordt aangegeven met een synchronisatie lijn. Dit is een hele lijn van 128 pixels met een toonhoogte van 16 Hz. Er is dus een synchronisatie signaal bestaande uit een toontje van 16 Hz dat het begin van een plaatje en het eind van iedere lijn aangeeft. Dit toontje ligt dus 16 Hz onder het zwart niveau.

Systeem lijn signalen.
De synchronisatie lijn wordt gevolgd door drie systeem lijnen die het zwart niveau, het wit niveau en het aantal pixels per seconde aangeven. De eerste systeem lijn bestaat uit 128 pixels met zwart niveau. De tweede systeem lijn bestaat uiteraard uit 128 pixels met een wit niveau. De derde systeem lijn uit 64 paren van zwarte en witte pixels, dus steeds 1 zwarte pixel gevolgd door 1 witte pixel.
Na de systeem lijnen komen de 128 lijnen met 128 pixels beeldinformatie met 1 synchronisatie pixel aan het eind van iedere lijn. Het plaatje eindigt met een synchronisatie lijn om duidelijk het eind aan te geven.

Eenvoudig te herkennen als beeldinformatie.
Bovenstaand systeem zal door iedere beschaving direkt als beeldinformatie worden herkend. De synchronisatie signalen maken dit nog eens extra duidelijk. We beginnen voor de duidelijkheid met vierkante plaatjes van 128x128 pixels. Maar ook andere formaten kunnen worden uitgezonden. De synchronisatie signalen geven immers het begin en eind van een afbeelding aan en ook het eind van een lijn met pixels.


Baken draaggolf 1 en draaggolf 2
op synchronisatie positie
Baken draaggolf 1 en draaggolf 2
op zwart niveau positie
Baken draaggolf 1 en draaggolf 2
op wit niveau positie

Gemakkelijk te vinden in het radio spectrum.
Draaggolf 1 staat continue op een vaste frequentie en is eigenlijk tegelijkertijd een baken. Hierdoor kunnen we deze gaan zoeken met een nog veel kleinere bandbreedte dan 8 Hz waardoor deze verder boven de ruis uitkomt en nog duidelijker opvalt. We gaan nu een ster met een mogelijke planeet waarnemen met twee radio telescopen op verschillende plaatsen op aarde. Wanneer beide telescopen dit signaal zien en ze in de ontvangstfrequentie de dopplershift door de draaiing van de aarde terugvinden, is het een buitenaards signaal. De dopplershift door de draaiing van de aarde wordt simpelweg veroorzaakt doordat de telescopen op verschillende plaatsen op aarde staan. Heel eenvoudig dus!

Meer pixels.
Een plaatje van 128x128 pixels is wat klein maar geeft al heel wat informatie. We kunnen ook 16 pixels per seconde verzenden, we verdubbelen dan tevens de 8 Hz bandbreedte en de frequentie offsets voor synchronisatie en zwart niveau. De gevoeligheid van het systeem wordt dan iets minder maar de resolutie al veel beter. Wanneer we het frequentie verschil tussen het zwart en wit niveau wat groter maken, bevat het beeld ook wat meer zwart/wit niveau's. Een plaatje van 256x256 pixels is al veel beter. We zenden altijd de 128x128 pixel plaatjes uit. Wanneer we andere plaatjes met hogere resolutie willen verzenden doen we dat met een extra zender op een naastliggende frequentie.


Het communicatie systeem voor het uitwissenen van kleuren plaatjes
met een andere beschaving. Vele varianten zijn echter mogelijk!

Kleur geeft veel meer informatie.
Dat klopt, zie de voorbeelden hieronder van wat plaatjes die we van een mogelijke beschaving zouden kunnen ontvangen! Het is mogelijk om achtereenvolgend plaatjes te verzenden in de 3 kleuren rood, groen en blauw. Maar voor het hier beschreven systeem voegen we twee extra draaggolven toe. De frequentie offset van de eerste is het rood niveau. De frequentie offset van de tweede het blauw niveau. Het groen niveau van een pixel is eenvoudig te berekenen omdat het totaal van de drie niveau's 100% moet zijn. Mocht die andere beschaving de kleuren uitzending niet begrijpen, dan kunnen ze de afbeelding altijd nog in zwart/wit ontvangen.


De baken draaggolf, de zwart-wit draaggolf en
de twee kleurendraaggolven voor rood en blauw

Werkt het?
Jazeker! Met dit systeem kunnen we over afstanden 30 tot 50 lichtjaar onderstaande plaatjes verzenden. Het is heel logisch opgebouwd, kan eenvoudig worden gedecodeerd en door de baken draaggolf valt het goed op in het spectrum. Je mag er vanuit gaan dat een andere beschaving net zo'n soort systeem heeft ontwikkeld en gebruikt. Met een paar radio telescopen en gericht systematisch zoeken moeten we deze signalen binnen een jaar kunnen vinden!

Hoe kunnen we elkaar vinden?
We hebben 1000 tot 2000 MHz als frequentie gebied gekozen. De paraboolantenne's zien maar een heel klein deel van de hemel. De antenne zomaar ergens naar toe richten in de hoop dat daar iemand zijn antenne toevallig net naar ons heeft gericht is zinloos. Wij en ook zij moeten gericht gaan kijken naar mogelijke sterren met planeten waarop mogelijk leven te vinden is. Lang niet alle sterren zijn geschikt. Vele hebben bijvoorbeeld teveel variatie in temperatuur. In een straal van 30 tot 50 lichjaar zijn ongeveer 100 interessante sterren.

De ontvangers
We gaan op zoek naar baken uitzendingen bestaande uit constante draaggolven van een mogelijke beschaving door twee radio telescopen op verschillende plaatsen op aarde tegelijk op een bepaalde ster te richten. Wanneer beide telescopen dit signaal zien en ze in de ontvangstfrequentie de dopplershift door de draaiing van de aarde terugvinden, is het een buitenaards signaal. Met vier telescopen kunnen we iedere dag alle 100 geselecteerde sterren controleren. Een extra antenne is nodig voor nader onderzoek van bepaalde signalen. Totaal hebben we dus 5 parabool antenne's met een diameter van 100 meter nodig.

De zenders
Een uitzending moet vrij lang duren. Wanneer onze bakenuitzending gevonden wordt door een andere beschaving, moet er voldoende tijd zijn om deze te decoderen en moet er nog een flink aantal plaatjes worden verzonden om wat te laten zien. Wanneer we ongeveer drie dagen naar een ster zenden, kunnen we al heel wat plaatjes versturen. Met 5 paraboolantenne's van 100 meter diameter kunnen we dit een aantal malen per jaar doen per ster. Uiteraard sturen we niet altijd dezelfde plaatjes zodat ze steeds meer nieuwe informatie krijgen. We corrigeren de zendfrequentie voor de rotatie van onze eigen planeet om problemen aan de ontvangstzijde zoveel mogelijk te voorkomen.

Hoeveel gaat het kosten
Een miljard euro per antenne, dus 10 miljard euro. Dat klinkt veel. Toch is het maar een verwaarloosbaar deel van het defensie budget in de wereld. Geld is geen probleem!

Wat voorbeelden van plaatjes
Wat voorbeelden van plaatjes zoals ze echt met het beschreven systeem worden verzonden. Het blijkt dat de 256x256 kleurenplaatjes prima informatie verschaffen, de 128x128 pixels zwart/wit afbeeldingen laten niet zoveel zien, maar maken wel duidelijk dat het om een buitenaardse beschaving gaat die erg op ons lijkt!

Voorbeelden van mogelijke plaatjes die wij versturen
128x128 pixels
8 zwart/wit niveau's 		256x256 pixels
zwart/wit 		256x256 pixels
kleur
8 Pixels/s
Zendtijd 34 minuten
41 plaatjes per dag 		16 Pixels/s
Zendtijd 68 minuten
21 plaatjes per dag 		16 Pixels/s
Zendtijd 68 minuten
21 plaatjes per dag

Hier wonen wij
Hier wonen wij
De 128x128 pixel foto laat al overduidelijk zien dat er gebouwen en bomen zijn.
Een plaatje zegt veel meer dan 1000 woorden. Met plaatjes kun je heel snel allerlei informatie overbrengen!

Onze mooiste gebouwen
Onze mooiste gebouwen
Een van onze mooiste gebouwen. Daar zijn we natuurlijk erg trots op en laten we graag zien!
De 256x256 kleuren plaatjes zijn veel beter dan de 128x128 pixels zwart-wit plaatjes.

Boven en onder, links en rechts, afmetingen.
Hieronder een foto van het dichstbijzijnde sterrenstelsel bestaande uit 400.000.000.000 sterren. Wij zullen het precies zo aanschouwen als zij omdat het heel ver weg staat. Wanneer ze ons dit plaatje toezenden weten we wat links en rechts is en de beeldverhoudingen. Afmetingen van bepaalde dingen kunnen we aangeven door een sinus in het plaatje te tekenen. De grootte van de sinus is uiteraard gelijk aan de golflengte van de uitzending. Ook een plaatje met binaire getallen (0000, 0001, 0010, 0011, 0100 etc.) met de bijbehorende cijfers is gelijk duidelijk.

BACK TO INDEX PA2OHH