Поиск внеземного разума в радиодиапазоне — одна из самых сложных задач современной астрономии. Главной преградой для наземных обсерваторий является «электромагнитный смог» Земли: глобальные сети связи, навигаторы, радары и тысячи спутников на орбите создают колоссальное количество антропогенных радиопомех. Чтобы обойти этот барьер, мощная международная коллаборация, объединившая китайских инженеров лунных миссий и ветеранов мирового проекта SETI, перенесла поиски непосредственно на поверхность обратной стороны Луны.
Уникальным плацдармом для эксперимента стала китайская автоматическая станция «Чанъэ-4» (Chang'E-4). Обратная сторона Луны физически экранирована колоссальной массой от любого радиошума с Земли, что создаёт идеальную, абсолютно чистую «зону радиомолчания». Астрофизики использовали архивные данные бортового низкочастотного радиоспектрометра LFRS, собранные прямо с лунной поверхности. Поскольку ионосфера Земли не пропускает низкие частоты, а земная техника полностью забивает этот диапазон помехами, лунный эксперимент открыл для науки новый, недоступный ранее спектр космоса.
Главная сложность заключалась в том, что «Чанъэ-4» не проектировался как специализированный «охотник за пришельцами». Его антенны жёстко зафиксированы на корпусе, и аппарат работает в режиме пассивного сканирования: он не может повернуться к конкретной звезде, а обзор неба происходит медленно, исключительно за счет естественного покачивания Луны — либрации. Из-за этого потенциальный инопланетный передатчик находится в поле зрения прибора ограниченное время. Чтобы выделить крайне слабые искусственные сигналы (технологические маркеры) на фоне шума самой станции, учёным пришлось разработать принципиально новый математический аппарат.
Для обработки колоссального массива информации астрофизики применили в алгоритме декомпозиции метод главных компонент. Он позволяет разложить сложный радиосигнал на независимые составляющие и буквально «отфильтровать» фоновый шум от значимых периодических импульсов. Разработку алгоритмов вела команда под руководством Чжэнь-Чжао Тао (Zhen-Zhao Tao) из Колледжа компьютерных наук и информационных технологий Китая, а первичные данные обеспечивали специалисты Национальной астрономической обсерватории Китая (NAOC) Мин-Юань Ван (Ming-Yuan Wang) и Цзинь-Сун Пин (Jin-Sun Ping), управляющие наземной системой лунных исследований.
Идеологом проекта выступил Тун-Цзе Чжан (Tong-Jie Zhang) из Пекинского педагогического университета, которого называют «ведущим SETI-учёным Китая». Вместе с ним методику обкатывали американские эксперты: Вишал Гаджар (Vishal Gajjar) из Института SETI и пионер поиска внеземных цивилизаций Дэн Вертимер (Dan Werthimer) из Калифорнийского университета, один из создателей знаменитого проекта распределённых вычислений SETI@home. Ранее эта команда искала следы экзопланет на крупнейшем в мире наземном радиотелескопе FAST с пятисотметровой апертурой, а теперь они создали систему перекрёстной проверки, объединив три пятиметровые антенны лунного посадочного модуля.
Алгоритм работал как жёсткое сито: если подозрительный радиосигнал улавливался всеми антеннами одинаково, то математическая модель вычисляла статистическую вероятность и определяла его как внутреннюю наводку самого лунохода. Авторы работы детально проанализировали 235 964 сигналов. Подавляющее большинство из них оказалось «гребенчатыми» структурами — внутренними техническими помехами бортовых систем «Чанъэ-4». Лишь 81 сигнал изначально выглядел уникальным, но последующий детальный Фурье-анализ показал, что и они были порождены электроникой посадочного модуля. В итоге никаких следов инопланетных цивилизаций обнаружено не было.
Несмотря на «молчание» космоса, авторы работы совершили технологический прорыв — они установили фундаментальные пределы чувствительности для лунной радиоастрономии. Разработанный комплекс фильтрации сигналов доказал, что на обратной стороне Луны приборы способны зафиксировать гипотетический передатчик мощностью около 2 × 1028 Ватт, находящийся на расстоянии в 10 парсек (примерно 32,6 световых года, что охватывает множество ближайших звёздных систем). Земные обсерватории из-за «электромагнитного смога» такой чувствительности на низких частотах достичь не способны в принципе.
Проект «Чанъэ-4» выполнил роль первопроходца и заложил методологический фундамент для новой лунной гонки радиотелескопов. Опробованные алгоритмы очистки данных станут базовым стандартом для обработки информации в грядущих масштабных миссиях. В их числе — китайский низкочастотный телескоп «Гуанханьцзин» (GLFST), который планируется доставить на южный полюс спутника в рамках миссии «Чанъэ-8», совместный проект Дэна Вертимера и NASA под названием LuSEE-Night, а также проектируемая орбитальная спутниковая группировка DSL.
