#17 – Sternenstaub-Detektive: Auf der Suche nach Außerirdischer Intelligenz

Einleitung: Die Faszination der Suche

Die Frage, ob wir allein im Universum sind, fasziniert die Menschheit seit jeher. Mit der fortschreitenden Technologie rückt die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) auch für ambitionierte Amateure in greifbare Nähe. Dieser Report beleuchtet, wie du mit deinem vorhandenen Equipment und einigen Erweiterungen selbst auf Entdeckungsreise gehen kannst, welche Herausforderungen dich erwarten und wie du die Wissenschaft aktiv unterstützen kannst.

Dein Setup: Was ist möglich mit einer 1,2 Meter Satschüssel und umgebauten UHF/VHF Yagi Antennen sowie dem HackRF?

Dein bestehendes Setup mit einer 1,2 Meter Satschüssel, umgebauten UHF/VHF Yagi Antennen und dem HackRF ist ein hervorragender Startpunkt für Amateur-SETI-Projekte. Die 1,2 Meter Satschüssel ist ideal für den Empfang im Mikrowellenbereich, insbesondere für die 21-cm-Wasserstofflinie (1420 MHz), die oft als „magische Frequenz“ für interstellare Kommunikation angesehen wird, da Wasserstoff das häufigste Element im Universum ist und diese Frequenz universell bekannt sein könnte [1].

Die umgebauten UHF/VHF Yagi-Antennen sind nützlich für niedrigere Frequenzbereiche, könnten aber für die SETI-Suche nach absichtlichen Signalen weniger relevant sein, da hier Störungen durch terrestrische Quellen stärker sind. Der HackRF ist ein vielseitiger Software Defined Radio (SDR), der einen weiten Frequenzbereich abdeckt und die flexible Verarbeitung von Radiosignalen ermöglicht. Das ist essenziell für die Analyse potenzieller ETI-Signale.

Was sollte noch integriert werden und welche Software ist sinnvoll?

Um dein Setup zu optimieren, empfehle ich folgende Integrationen:

Low-Noise Block-Converter (LNB): Für deine Satschüssel benötigst du einen hochwertigen LNB, der speziell für den Frequenzbereich um 1420 MHz optimiert ist. Dies minimiert das Rauschen und verstärkt schwache Signale.
Bandpassfilter: Ein Bandpassfilter für den 1420 MHz Bereich vor dem LNB oder direkt nach dem LNB kann unerwünschte Störungen außerhalb des interessierenden Bandes unterdrücken.
Zusätzlicher Vorverstärker: Ein rauscharmen Vorverstärker (Low Noise Amplifier, LNA) direkt nach dem LNB kann die Signalstärke vor der Digitalisierung durch den HackRF verbessern, ohne das Rauschverhältnis wesentlich zu verschlechtern.
Computer mit ausreichender Leistung: Die Auswertung von SDR-Daten erfordert erhebliche Rechenleistung. Ein leistungsstarker PC mit ausreichend RAM und schnellem Speicher ist unerlässlich.

Für die Software-Seite gibt es ausgezeichnete freie Optionen:

SDR-Software (z.B. SDR# oder GQRX): Diese Programme ermöglichen die grundlegende Steuerung deines HackRF, das Abstimmen auf Frequenzen und die Visualisierung des Spektrums. GQRX ist Open Source und auf Linux weit verbreitet.
Radio Astronomy Software (z.B. GNU Radio): GNU Radio ist ein mächtiges Framework für Software Defined Radios, das sich hervorragend für komplexere Signalverarbeitung, Filterung und Analyse eignet. Es ist Open Source und bietet eine grafische Oberfläche für die Entwicklung von Signalflussdiagrammen.
SETI-spezifische Software: Es gibt Projekte wie SETI@home (auch wenn es nicht mehr aktiv Rohdaten sammelt, war es ein Vorreiter) und andere Initiativen, die auf die Verarbeitung von Radiodaten abzielen. Halte Ausschau nach neuen Open-Source-Projekten im Bereich Amateur-Radioastronomie oder SETI. Software wie die von der Society of Amateur Radio Astronomers (SARA) empfohlenen Tools könnten hilfreich sein [2].

Rohdaten, Datenmengen und Zeitfenster

Du wirst hauptsächlich Rohdaten in Form von digitalisierten Radiosignalen sammeln. Diese sind im Wesentlichen Zeitreihen von Amplitude und Phase der empfangenen Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich. Die Datenrate kann enorm sein. Wenn du beispielsweise ein Band von 10 MHz bei einer Samplerate von 20 MS/s (Mega Samples pro Sekunde) aufnimmst, erzeugst du sehr schnell Gigabytes an Daten. Ein paar Minuten Aufnahme können bereits mehrere GB beanspruchen. Für kontinuierliche Überwachung über längere Zeiträume (Stunden oder Tage) müsstest du mit Terabytes an Rohdaten rechnen. Die Datenspeicherung und -verarbeitung ist hier eine der größten Herausforderungen für Amateure.

Wie können die Daten ausgewertet werden?

Die Auswertung der Rohdaten erfordert spezialisierte Techniken, um Muster im Rauschen zu finden:

Spektralanalyse: Die Umwandlung der Zeitreihendaten in den Frequenzbereich (mittels Fast Fourier Transformation, FFT) ist der erste Schritt. Hier suchst du nach schmalbandigen, nicht-natürlichen Emissionen, die sich vom breitbandigen Rauschen abheben.
Drift-Suche: Potentielle Signale von ETI könnten aufgrund der Relativbewegung zwischen Quelle und Empfänger (Doppler-Effekt) eine Frequenzverschiebung (Drift) aufweisen. Die Software muss in der Lage sein, solche Drifts zu erkennen.
Pulssuche: Auch kurzzeitige, pulsierende Signale könnten auf intelligente Quellen hindeuten.
Mustererkennung: Über die reine Frequenzerkennung hinaus geht es darum, komplexe Muster in der Frequenz, Amplitude oder Phase zu identifizieren, die auf eine künstliche Quelle hinweisen könnten.

Gibt es schon trainierte KI-Modelle, die nach Mustern im Rauschen suchen?

Ja, der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen ist im Bereich SETI sehr aktiv. Es gibt bereits trainierte KI-Modelle, die darauf spezialisiert sind, subtile Muster in den riesigen Mengen an Radiodaten zu erkennen, die das menschliche Auge oder herkömmliche Algorithmen übersehen könnten [3]. Diese Modelle können lernen, zwischen natürlichem Rauschen, terrestrischen Interferenzen und potenziellen künstlichen Signalen zu unterscheiden. Projekte wie Breakthrough Listen nutzen KI intensiv, um ihre Daten zu analysieren und falsch positive Ergebnisse zu minimieren.

Wie ist der Stand bei den Observatorien?

Die großen Observatorien sind an der Spitze der SETI-Forschung. Das Breakthrough Listen-Projekt, finanziert von Yuri Milner, ist die umfangreichste SETI-Initiative der Geschichte [4]. Es nutzt Radioteleskope wie das Green Bank Telescope (USA) und das Parkes Telescope (Australien), um Milliarden von Radiokanälen gleichzeitig zu überwachen. Auch das SETI Institute in den USA ist weiterhin aktiv und betreibt das Allen Telescope Array (ATA), das speziell für SETI-Zwecke entwickelt wurde. Der Ansatz geht zunehmend von der Suche nach Einzelereignissen hin zur systematischen Überwachung großer Himmelsbereiche über längere Zeiträume und der Nutzung fortschrittlicher Rechenmethoden, einschließlich KI.

Die Entdeckung des ersten Signals, das auf intelligentes Leben vermuten lässt

Die Geschichte der SETI-Forschung ist voller Hoffnung und auch einiger Fehlalarme. Das berühmteste Beispiel für ein potenzielles ETI-Signal ist das „Wow!“-Signal, das am 15. August 1977 vom Big Ear Radioteleskop der Ohio State University empfangen wurde [5]. Es war ein extrem starkes, schmalbandiges Signal im 21-cm-Band (Wasserstofflinie) und dauerte 72 Sekunden – genau die Zeit, in der das Teleskop in seiner festen Ausrichtung über die Quelle fegte. Die Stärke des Signals war so außergewöhnlich, dass der Astronom Jerry Ehman die Worte „Wow!“ auf den Computerausdruck schrieb. Trotz intensiver Suche wurde das Signal nie wieder empfangen. Es bleibt bis heute unerklärt und ist ein starker Kandidat für ein nicht-terrestrisches, künstliches Signal.

Die Entdeckung eines solchen Signals würde zweifellos die Wissenschaft in Staunen versetzen und unsere Sicht auf das Universum grundlegend verändern. Es wäre ein Paradigmenwechsel, der weitreichende philosophische, theologische und gesellschaftliche Implikationen hätte.

Wie ambitioniert ist dies und wie nah oder entfernt ist die heutige Technik für Amateure gegenüber der Technik aus dem Film Contact?

Die Suche nach ETI ist extrem ambitioniert und erfordert immense Geduld. Der Weltraum ist riesig, und die Wahrscheinlichkeit, ein Signal zufällig aufzufangen, ist verschwindend gering. Es ist wie das Suchen einer Nadel im Heuhaufen – nur dass der Heuhaufen so groß ist wie die Milchstraße.

Im Vergleich zur Technik aus dem Film „Contact“: Im Film verwendet Ellie Arroway das Arecibo-Teleskop, ein riesiges Einzelteleskop mit einem Durchmesser von 305 Metern (vor seinem Einsturz) [6]. Dein 1,2-Meter-Teleskop ist im Vergleich winzig. Der Hauptunterschied liegt im „Sammelbereich“ der Antenne, der direkt die Empfindlichkeit bestimmt. Arecibo konnte extrem schwache Signale aus riesigen Entfernungen empfangen. Allerdings sind die im Film dargestellten Signalverarbeitungs- und Analysefähigkeiten, insbesondere die Nutzung von Rechenclustern und die Visualisierung, der heutigen Amateurtechnik durchaus näher, wenn man über leistungsstarke PCs und die richtige Software verfügt. Der „HackRF“ und ähnliche SDRs sind hier die Brücke, die es Amateuren ermöglicht, auf einer professionellen Ebene Signale zu verarbeiten, auch wenn die Antennengröße natürlich limitiert bleibt.

Gibt es noch andere Wege, die Wissenschaft als Amateur bei der Suche nach intelligentem Leben im All zu unterstützen?

Absolut! Neben der aktiven eigenen Suche gibt es mehrere Wege, wie Amateure die SETI-Forschung unterstützen können:

Forschung zu terrestrischen Störungen: Eine der größten Herausforderungen bei SETI sind irdische Störungen (RFI – Radio Frequency Interference). Amateure können wertvolle Arbeit leisten, indem sie RFI-Quellen identifizieren und kartieren.
Eigene SETI-Projekte mit Amateur-Hardware: Wie du es vorhast! Dokumentiere deine Ergebnisse und Methoden sorgfältig. Auch wenn du kein ETI-Signal findest, können deine Daten zur Kalibrierung und zum Verständnis des lokalen Funkhintergrunds beitragen.
Citizen Science Projekte: Halte Ausschau nach neuen Citizen Science Projekten, die Amateure zur Analyse von SETI-Daten einladen. Projekte wie das frühere SETI@home haben gezeigt, wie wirkungsvoll die kollektive Rechenleistung vieler Freiwilliger sein kann.
Entwicklung von Software und Algorithmen: Wenn du Programmierkenntnisse hast, kannst du zur Entwicklung von Open-Source-Software für die Radioastronomie oder SETI beitragen.
Bildung und Öffentlichkeitsarbeit: Dein Podcast ist ein großartiges Beispiel dafür! Informiere die Öffentlichkeit über SETI, seine Methoden und die Bedeutung der Suche.

Gab es da nicht Rohdaten, die auch für Amateure zugänglich sind?

Ja, in der Vergangenheit gab es Projekte, die Rohdaten oder zumindest ausgewählte Datensätze für die Öffentlichkeit zugänglich machten. Das bekannteste war SETI@home, bei dem Computer von Freiwilligen ungenutzte Rechenzeit nutzten, um Daten vom Arecibo-Teleskop zu analysieren. Obwohl SETI@home seine Datenverarbeitung 2020 eingestellt hat, werden die archivierten Daten immer noch von Forschern genutzt [7]. Große Projekte wie Breakthrough Listen sind auch daran interessiert, ihre Daten langfristig öffentlich zugänglich zu machen, da die schiere Menge an Daten die Analyse durch ein einziges Team überfordert. Es lohnt sich, die Websites der SETI-Institute und großer Observatorien regelmäßig zu überprüfen.

Empfehlungen für Amateure mit Basteltrieb

Wenn du einen starken Basteltrieb hast und ähnlich dem SETI-Projekt auf Entdeckungsreise gehen möchtest, hier sind weitere Empfehlungen:

Lerne die Grundlagen der Radioastronomie: Verstehe die Physik hinter Radiosignalen, Antennen und Rauschunterdrückung. Es gibt viele Online-Ressourcen und Bücher für Amateur-Radioastronomen.
Beginne mit einfacheren Projekten: Bevor du nach ETI suchst, versuche, natürliche Radioquellen zu empfangen, z.B. die Sonne, Jupiter oder sogar das galaktische Rauschen. Dies hilft dir, dein Setup zu kalibrieren und Signalverarbeitungstechniken zu üben.
Baue dir eine eigene Hornantenne: Eine Hornantenne ist relativ einfach zu bauen und eignet sich gut für den Mikrowellenbereich.
Experimentiere mit verschiedenen Frequenzen: Neben der 21-cm-Linie gibt es auch andere „Wasserschall-Fenster“ im Mikrowellenspektrum, die für interstellare Kommunikation in Frage kommen könnten.
Vernetzte dich mit anderen Amateuren: Trete einer Amateur-Radioastronomie-Gruppe bei (z.B. die SARA – Society of Amateur Radio Astronomers). Dort findest du Gleichgesinnte, Unterstützung und Zugang zu Wissen.
Dokumentiere alles akribisch: Jeder Schritt deines Experiments, jede gefundene Anomalie und jede Messung sollte sorgfältig dokumentiert werden. Dies ist entscheidend, um deine Ergebnisse nachvollziehbar zu machen.
Sei geduldig und realistisch: Die Wahrscheinlichkeit, als Amateur das erste ETI-Signal zu finden, ist extrem gering. Aber der Weg ist das Ziel! Die Freude am Experimentieren, Lernen und vielleicht das Entdecken neuer natürlicher Radioquellen ist eine Belohnung für sich.

Quellenverzeichnis

Shuch, H. P. (2018). SETI Frequencies. In: Shuch, H.P. (eds) Encyclopedia of Astrobiology. Springer, Berlin, Heidelberg. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1007/978-3-662-55305-0_1654-1 [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
Society of Amateur Radio Astronomers (SARA). (n.d.). Radio Astronomy Basics and Equipment. Verfügbar unter: https://www.radio-astronomy.org/equipment/ [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
Sheikh, S., & Lacki, B. (2020). Deep Learning for SETI: Signal Classification with Convolutional Neural Networks. The Astronomical Journal, 160(3), 106. Verfügbar unter: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aba0e6 [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
Breakthrough Initiatives. (n.d.). Breakthrough Listen. Verfügbar unter: https://breakthroughinitiatives.org/initiative/2 [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
Ohio State University Radio Observatory. (n.d.). The „Wow!“ Signal. Verfügbar unter: https://www.physics.ohio-state.edu/seti/wow/wow.html [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
Cornell University. (n.d.). Arecibo Observatory. Verfügbar unter: https://www.cornell.edu/news/topics/arecibo-observatory/ [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]
SETI@home. (n.d.). About SETI@home. Verfügbar unter: http://setiathome.berkeley.edu/about.php [Zuletzt aufgerufen: 2025-06-26]

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Source: https://g.co/gemini/share/53f4b4e16e57

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