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Funk-Botschaften ins tiefe Universum

Hans-Jörg Müllenmeister

Die manische Ursehnsucht der Menschen, ihrem Planeten zu entfliehen und fremde Planeten zu erforschen, oder gar mit fremden Intelligenzen in Kontakt zu treten, ist mit ungeheuren Schwierigkeiten verbunden. Eine davon ist die Kommunikation über extraterrestrische Entfernungen. Machen wir uns ein paar Gedanken über diesen spannenden Teilaspekt.

Zuvor ein paar Begriffserläuterungen ‒ da müssen wir durch

Unsere Milchstraße hat an die 300 Milliarden Sonnen. Sie ist aber nur eine der Milliarden Galaxien im Universum. Die Chance, zahlreiche erdähnliche Planeten zu entdecken, ist groß. Zwei grundsätzliche Fragen stellen sich: Gibt es im Universum überhaupt Leben – oder sogar technische Zivilisationen, den irdischen vergleichbar? Wäre es dann realistisch, die fremden Welten über Funksignale zu erreichen? Darüber kann man trefflich spekulieren, allein ohne physikalisches Hintergrundwissen wäre das eine zu schwammige Diskussion. Wir versuchen, die Nachrichtentechnik durch Bilder zu veranschaulichen. Also packen wir’s an.

Eine Nachricht enthält Information. Die Maßeinheit für den Informationsgehalt ist ein Bit: eine Ja-Nein-Entscheidung. So beträgt der Informationsgehalt eines Buchstabens durchschnittlich fünf bit, ein Bild hat sogar etwa zehn Millionen bit. Unser Gehirn übertrifft mit mehr als eine Billiarde bit alle künstlichen Informationsspeicher.

Nachricht, betrachtet als Transportgut

Will man eine Nachricht vom Sendeort zu einem entfernten Empfänger übertragen, gibt es ein Transportproblem, denn eine Nachricht lässt sich nicht so transportieren wie Material oder elektrische Energie. Bei diesen kann man das Stückgut direkt auf oder in das Transportmittel, z.B. Bahn, Schiff oder elektrische Leitung packen; bei der Nachricht geht das aber nicht. Das Gedankengut eines Menschen ‒ es soll ja Menschen geben, die statt Gedankengut eher Gedankenschrott verbreiten ‒ muss das erst in Laute umgewandelt werden, die dann als Schallwellen durch das Transportmittel Luft das Ohr des Empfängers erreicht. Auf der Sendeseite findet eine Wandlung des Transportguts der Nachricht statt, und zwar durch den Codierer „Mund“ in ein Signal. Der Empfänger übernimmt die Rückwandlung im Decodierer „Ohr, Gehirn“. Die Transportmedien können Schallwellen, elektrische Ströme in der Telefonleitung, die Schrift auf Papier oder auch ein Bild sein. Da gibt es aber einen Haken, denn beim Umwandeln kann das „Transportgut“ beschädigt werden, man spricht in der Nachrichtentechnik dann von Verzerrungen.

Ebenso wie sich auf transportiertem Gut auf einem Eisenbahnwaggon unerwünschte Flugasche absetzt, kann beim Signaltransport auch ungewollt von außen her ein „Rauschen“ hinzukommen: Das muss wie die Flugasche möglichst gering sein, damit das Signal und damit die Nachricht verständlich bleibt.

Wie verbreitet sich die Nachricht im Weltall?

Beim extraterrestrischen Transport entstehen infolge Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen Verluste: Bei z.B. doppelter Distanz zur Empfangsantenne wird das Signal viermal schwächer. Diese Dämpfung kann man durch eine Richtantenne verringern: Die elektromagnetischen Wellen verlassen dann „gebündelt“ die Antenne, gerichtet wie der Lichtstrahl eines Scheinwerfers. Aber selbst das funktioniert nur bis zu einem gewissen Grad, denn das Bündel wird mit der Entfernung immer breiter, seine Intensität nimmt ab. Irgendwann geht die gerichtete Funkwelle im Hintergrundrauschen des Weltalls unter. Da kommt die Lichtgeschwindigkeit ins Spiel, mit der sich die Funkwellen im All ausbreiten. Die Laufzeit für Funksignale von der Erde bis zum Mars beträgt etwa 800 Sekunden. Die prompte Antwort von einem fiktiven grünen Männchen auf dem Mars würde also mindestens 1.600 Sekunden auf sich warten lassen.

Machen Sie sich ein Gedankenbild: das „Nachrichtenpaket“

Bildlich gesprochen, können Sie sich die übertragene Information in bit/s als ein quaderförmiges „Nachrichtenpaket“ vorstellen. Eine bestimmte Informationsmenge als Quader-Volumen (B x H x T), lässt sich mit den Kenngrößen Bandbreite B, Störabstand H und Übertragungszeit T übertragen. Daraus resultiert eine wichtige Erkenntnis: Die Zeit zur Übertragung einer Nachricht wird umso größer, je kleiner die zur Verfügung stehende Frequenzbandbreite B ist!

Dazu ein Beispiel: In den 60er Jahren übertrug man vom Mars zur Erde Fotos mit nur etwa acht bit/s. Jedes Bild enthielt 240.000 bit. Die Übertragungszeit eines einzigen Bildes betrug damit acht Stunden. Dagegen betrüge die reine Laufzeit des Funksignals, also das Verschicken des „informationslosen“ Nachrichtenpakets, 12,5 Minuten! Nun stellen Sie sich vor, es würde von der Erde zum Mars ein Fußballspiel übertragen. Eine halbe Ewigkeit würde es dauern, ehe die „Funk-Flaschenpost“ den Mars erreicht. Mit der besten heute einsetzbaren Send-/Empfangstechnik könnte man ein Signal gerade noch über 74 Lichtjahre übertragen.

Gigantische Sendeleistungen wären nötig

Jetzt gehen wir in die Vollen und fragen: Wie groß ist die Sendeleistung, die eine Zivilisation abstrahlen müsste, damit eine andere Zivilisation die damit verpackte Information empfangen kann? Das hängt natürlich davon ab, wie weit beide voneinander entfernt sind. Sie erinnern sich, dass ja die Signalstärke wegen der Dämpfung mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt. Um den ganzen Raum abzudecken und in 1.000 Lichtjahren gerade noch über dem so genannten galaktischen Hintergrundrauschen zu liegen, wäre eine elektrische Energie von etwa zehn Milliarden Watt notwendig! Dies entspricht dem Mehrfachen des jährlichen, elektrischen Energieverbrauchs der Menschheit.

Das Frequenzfenster zum All

Gehen wir davon aus, dass sich auf fremden Planeten das Leben mit ähnlicher Chemie entwickelt hat, dann wären diese auch von einer Wasserdampf-Sauerstoff-Atmosphäre umgeben. Bei Frequenzen unter 1 GHz steigt das galaktische Rauschen stark an ‒ erinnern Sie sich an die Flugasche? Frequenzen oberhalb von 15 GHz werden durch die Atmosphäre verschluckt. Selbst wenn schon über Jahrzehnte Radiowellen über unseren Globus wabern, nichts von all dem fällt einem extraterrestrischen Lauschangriff in einigen Lichtjahren Entfernung auf. Wir sind für die da draußen ein stummer, blauer Planet.

Wie wahrscheinlich ist fremdes Leben auf anderen Planeten?

Die Wahrscheinlichkeitsrechnung sagt: Die Einzelwahrscheinlichkeit, dass es auf einem Planeten Leben gibt, ist extrem gering, doch die Gesamtwahrscheinlichkeit im Universum ist groß. Kosmologische Untersuchungen deuten darauf hin, dass unser Universum vermutlich sogar unendlich groß ist. Wenn es aber unendlich viele Sterne gibt, ist die Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben identisch gleich eins, also 100%. Das gilt unabhängig davon, wie gering die Wahrscheinlichkeit für Leben auf irgend einem Planeten ist, solange die Zahl nicht identisch null ist. Und sie ist nicht Null. Das wissen wir, denn es gibt uns ja.

Hypothetische Universen und wir

In einem unendlichen Universum kann es unendlich viele intelligente Zivilisationen geben. Sogar unzählige andere Universen wären denkbar. Bewohner dieser Welten könnten sogar nach ganz anderen Naturgesetzen „funktionieren“. Vielleicht entlässt gerade die Schöpfung die „Evolution Mensch“ als Auslaufmodell durch Selbstzerstörung und erschafft irgendwo denkende Kreaturen ohne Aggression und Habgier ‒ durch einen „veränderten Versuchsaufbau“! Übrigens, die eigentlichen Herrscher auf unserem Planeten sind nicht wir Erdlinge, sondern das Heer der Viren und Mikroben; unsere Biomasse ist dagegen ein Klacks.

Belebte Planeten, mit Wenn und Aber

Für uns wären nur Planeten interessant, die ähnliche oder höhere technische Zivilisationen tragen. Außerdem müssten diese „belebten“ Planeten in unserer Nähe sein, sagen wir unter zehn Lichtjahren Entfernung. Diese Bedingungen erfüllen vielleicht nur einige Planeten in unserer Milchstrasse. Die Crux ist, dass unsere technische Zivilisation eine „Sollbruchstelle“ eingebaut hat, denn sie löscht sich irgendwann durch Degeneration oder Selbstzerstörung selber aus.

Eine „Flaschenpost-Kommunikation“ zwischen uns und den Außerirdischen wird es wohl nie geben, da die Laufzeiten der Funksignale zu lang sind gegen unsere Daseinsspanne als menschliche Eintagsfliegen. Bisher blieben all unsere Lauschbemühungen auf der Suche nach extraterrestrischer Intelligenz erfolglos. Um einmal quer durch unsere Milchstraße zu senden, würde man das 10.000-fache des heutigen Energieverbrauchs der Menschheit benötigen. Möglich, dass es im Universum Zivilisationen existieren, die miteinander kommunizieren, aber mit einem anderen physikalischen Wirkprinzip. Vielleicht gibt der Schöpfer nicht umsonst dem Universum eine unendliche Ausdehnung. X Lichtjahre entfernt wohnende fremde Intelligenzen könnten es auf unserem Zivilisationsniveau schon geben – indes zu einer anderen Zeit, vielleicht schon vor Jahrmilliarden. Nicht auszudenken, wenn es eine Gleichzeitigkeit zwischen Parallelwelten gäbe. Stellen Sie sich bloß vor, wir würden mit diesen Aliens im All zusammen rumpeln. Mit Fremdlingen, die wie wir, auch eine alleinseligmachende Kirche und einen Papst beanspruchen oder gar mit einem aberwitzigen US-Donald-Double aufwarten.

Welch einen Riesenzwergenaufstand gäbe es im All.

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