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.

Quelle: The Journal of the British Interplanetary Society