כתב ויתור: תרגום קהילתי בלתי רשמי. לא משוייך לממשלת ארה"ב. למקור הרשמי באנגלית: war.gov/UFO

משרד המלחמה

DOW-UAP-D140, AAWSAP DIRD, תקשורת באמצעות גלי כבידה בתדר גבוה, אפריל 2010

DOW-UAP-D140_AAWSAP-DIRD-High-Frequency-Gravitational-Wave-Communications-April-6-2010.pdf

// תקציר רשמי

מסמך זה הוא מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD), פורמט עזר טכני שבו השתמשה סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) כדי לתעד ידע בסיסי בנושא מסוים לשימוש אנליטי עתידי. מוטב להבין מסמכי DIRD כתוצרי עזר וסינתזה ולא כמחקר מקורי. זהו אחד מ-38 מסמכי DIRD שהופקו במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק תעופתיות-חלליות מתקדמות (AAWSAP) בין 2009 ל-2011. מאחר שהיקפה של AAWSAP התיר מגוון רחב של נושאים תומכים, לא כל מסמך DIRD בסדרה עוסק ישירות במערכות תעופה וחלל או בהערכת איומים עתידיים. הסיכום שלהלן משקף את היקפו ואת מסגורו של ה-DIRD בעת כתיבתו, ואין לקרוא אותו כמרמז על תיקוף עדכני של המושגים הנדונים. DIRD זה בוחן אם גלי כבידה בתדר גבוה יכולים לשמש תווך תקשורת תוך הימנעות מן הניחות המגביל מערכות של תדרי רדיו. הדו"ח סוקר תפיסות מוצעות של משדרים וגלאים, טוען שתקשורת באמצעות גלי כבידה יכולה לתמוך בקישורים מאובטחים מנקודה לנקודה, בתקני תזמון ובניווט בין-פלנטרי, ומקדיש תשומת לב מיוחדת לתפיסות של מחוללים מעבדתיים ולגלאי לי-בייקר (Li-Baker) כאבני בניין אפשריות למערכת כזו. עם זאת, המסמך מבהיר שהתפיסה כולה תלויה ביכולות שלא הודגמו בפועל, ובהן יצירה בקנה מידה מעבדתי וגילוי אמין של אותות שמישים של גלי כבידה בתדר גבוה. זוהי סקירת גישוש ממוקדת מערכות, הבנויה סביב תפיסת תקשורת עתידית. בוצעו השמטות כדי להגן על זהות עדי ראייה, מיקומי מתקנים ממשלתיים, או מידע פוטנציאלית רגיש על אתרים צבאיים שאינם קשורים ל-UAP. לא בוצעו השמטות בקבצים שפורסמו תחת הנחיית הנשיא טראמפ בנוגע למידע על טבעם או קיומם של מפגשים שדווחו כ-UAP או תופעות נלוות.

הצגת המקור באנגלית
This document is a Defense Intelligence Reference Document (DIRD), a technical reference format used by the Defense Intelligence Agency (DIA) to capture baseline knowledge on a specific topic for later analytic use. DIRDs are best understood as reference and synthesis products rather than as original research. It is one of 38 DIRDs produced under the Advanced Aerospace Weapon System Applications Program (AAWSAP) between 2009 and 2011. Because AAWSAP’s scope permitted a broad range of supporting topics, not every DIRD in the series directly concerns aerospace systems or future threat assessment. The following summary reflects the DIRD’s scope and framing at the time of writing and should not be read as implying current validation of the concepts discussed.This DIRD examines whether high-frequency gravitational waves could serve as a communications medium while avoiding the attenuation that limits radio-frequency systems. The report surveys proposed transmitter and detector concepts, argues that gravitational-wave communications could support secure point-to-point links, timing standards, and interplanetary navigation, and gives particular attention to laboratory generator concepts and the Li-Baker detector as possible building blocks for such a system. The document makes clear, however, that the entire concept depends on capabilities that had not been demonstrated in practice, including laboratory-scale generation and reliable detection of usable high-frequency gravitational-wave signals. It is an exploratory systems-oriented review built around a future communications concept. Redactions have been made to protect the identity of eyewitnesses, the location of government facilities, or potentially sensitive information about military sites not related to UAP. No redactions have been made to any files released under President Trump's directive concerning information about the nature or existence of any encounter reported as a UAP or related phenomena.

// סיכום מורחב

מסמך עזר מודיעיני ביטחוני (DIRD) בן 57 עמודים מאפריל 2010, שהוכן עבור משרד האזהרה הביטחוני של סוכנות המודיעין הביטחוני (DIA) במסגרת תוכנית AAWSAP, ושמחברו מופיע רק בכינוי "AAP Person 77". הדו"ח בוחן אם גלי כבידה בתדר גבוה (HFGW) יכולים לשמש תווך תקשורת שעובר ישירות דרך כדור הארץ, ובאילו משדרים וגלאים אפשר היה לבנות מערכת כזו. לצד התקשורת הוא דן בתקן זמן ותדר, בניווט בין-פלנטרי ובשורת יישומים עתידיים שהוא עצמו מגדיר כספקולטיביים, ומצרף נספח ובו תוכנית תכנון מפורטת לגלאי לי-בייקר (Li-Baker).

רקע

לפי עמוד השער, הדו"ח הוכן בידי Acquisition Support Division (DWO-3) של משרד האזהרה הביטחוני (Defense Warning Office), באגף הניתוח של DIA. הערה מנהלית קובעת שהוא אחד מסדרת דו"חות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת התוכנית, ושאלות יש להפנות למנהל התוכנית, המופיע בכינוי "AAP Person 1", בכתובת DIA, ATTN: CLAR/DWO-3, Bldg 6000, Washington. בעמוד מופיעה גם אזהרת זכויות יוצרים האוסרת להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום.

מסמכי DIRD הם, לפי התיאור הרשמי, תוצרי עזר וסינתזה ולא מחקר מקורי, ולא כולם עוסקים ישירות במערכות תעופה וחלל. הדו"ח מגדיר גלי כבידה בתדר גבוה כגלי כבידה בתדר שמעל 100 קילוהרץ (לפי Douglass ו-Braginsky, 1979), ומבחין בינם לבין הגלים בתדר נמוך שגלאים כמו LIGO קולטים: אלה, לפי הדו"ח, אינם מתאימים לתקשורת בגלל אורך הגל שלהם ומפני שאי אפשר לייצר אותם במעבדה.

מה כתוב במסמך

הדו"ח בנוי מעמוד סיכום, חמישה פרקים (מבוא; תקשורת HFGW; שיקולים מבצעיים; פוטנציאל עתידי; תודות), רשימת מקורות ושלושה נספחים: A, רשימת סמלים; B, תוכנית לגלאי לי-בייקר; ו-C, "Perturbative Photon Fluxes Generated By High-Frequency Gravitational Waves and Their Physical Effects". רשימת האיורים כוללת 27 איורים.

עמוד הסיכום והמבוא

עמוד הסיכום מונה את הממצאים העיקריים. לפיו, ב-45 השנים האחרונות הוצעו בספרות שעברה ביקורת עמיתים 14 מחוללים מעבדתיים של גלי כבידה בתדר גבוה, והמבטיחים שבהם משתמשים במספר עצום של רכיבי קרינה תת-מיקרוסקופיים. הגישה הפיאזואלקטרית מתאימה ביותר לניסוי הוכחת היתכנות, וגישת המולקולות המעוררות באינפרא-אדום מתאימה ביותר למשדר מבצעי. מאז 1978 הוצעו עשרה גלאים שונים, וגלאי לי-בייקר הוא המבטיח שבהם; "אפקט לי" שעליו הוא נשען פורסם לראשונה בידי לי, טאנג וז'או (Li, Tang and Zhao) ב-1992, ולפחות תשעה מאמרים פורסמו אחריו. עוד נטען שהתקשורת עוברת באלומה צרה מאוד ישירות דרך כדור הארץ ולכן קשה ליירט אותה, שהגלאי יכול לחוש משרעות של כ-10 בחזקת מינוס 32, ושקצב העברת המידע התאורטי על פני 7,000 ק"מ דרך כדור הארץ הוא כ-1.9 מיליון ביט לשנייה. היישום המוקדם המוצע הוא הפצת תקן זמן ותדר, ומקורות על כדור הארץ, הירח ומאדים עשויים לשמש ייחוס לניווט בין-פלנטרי.

המבוא מציג את התקשורת כיישום החשוב והמיידי ביותר. בטענת הדו"ח, מאחר שגלי כבידה כמעט אינם נבלעים בחומר, אפשר יהיה לתקשר "ישירות דרך כדור הארץ ממוסקבה לקראקס" בלי כבלים, ממסרים או לוויינים, וכן אל צוללות בעומק רב. לפי הדו"ח, בהסתמך על Harper ו-Stephenson (2007), תקן זמן מבוסס HFGW יחסוך מיליארדי דולרים בעשר שנים, והוא עשוי לשרת גם כלי טיס מגנטו-הידרודינמיים (MHD). את "מארג המרחב-זמן" של איינשטיין הדו"ח ממחיש בדימוי של מפרש מתנפנף. לתקשורת דו-כיוונית (איור 1) כל תחנה זקוקה למחולל ולגלאי, הפועלים בשני תדרים שונים כדי למנוע הפרעה עצמית.

מחוללים: איך מייצרים גל כבידה במעבדה

הפרק פותח בנוסחת הספק המבוססת על "טלטול" (jerk) של מסה (לפי Baker, 2006) ובדוגמה מספרית: במרחק 10 מטרים, בכוח של 4x10^8 ניוטון ובתדר של 5 ג'יגה-הרץ (אורך גל של 6 ס"מ) מתקבל הספק של 0.28 פיקו-ואט בלבד. מכאן מסקנת הדו"ח שיש להשתמש בכוחות אלקטרומגנטיים, החזקים מכוחות הכבידה ביותר מ-10 בחזקת 35.

אחר כך באה סקירה היסטורית: ה"גייזר" (gaser) של Halpern ו-Laurent מ-1964; גרישצ'וק וסז'ין (1974); הצעה של Chapline, Nuckolls ו-Woods מ-1974 להשתמש בפיצוצים גרעיניים; Fontana ואיזומרים גרעיניים; ברגינסקי ורודנקו (1978); Romero ו-Dehnen (1981) ומערך גבישים פיאזואלקטריים; Kraus (1991) ב-IEEE; כנסי קבוצת העבודה על HFGW ב-MITRE ב-2003 ובאוסטין, טקסס, ב-2007; מחולל מבוסס מוליכי-על מסוג I של Chiao ושותפיו; ומחולל מבוסס רכיבי FBAR מטלפונים ניידים ומגנטרונים (Woods ו-Baker, 2005). ההספק גדל עם ריבוע מספר הרכיבים הפועלים בפאזה, אך לפי המסמך, כשרכיב מפוצל לפרוסות המשרעת גדלה רק ביחס ישר למספרם. מוזכר פטנט אמריקאי 6,784,591.

בגישה הפיאזואלקטרית החישוב מתחיל ב-1.8x10^8 רכיבי FBAR ו-10,000 מגנטרונים לאורך כולל של 19.8 ק"מ, בהספק של 0.066 ואט ובמשרעת של 4.9x10^-28. בסידור מדורג ובפרוסות האורך יורד ל-198 מטר ואחר כך לכ-198 ס"מ, ובגבול הננוטכנולוגי לכ-2 ס"מ. הפשרה המועדפת היא מחולל של כ-20 ס"מ ומשרעת של 4x10^-27.

גישת האינפרא-אדום (Woods ו-Baker, 2009), "תאורטית מאוד" בלשון הדו"ח, מבוססת על טבעות מוליכי גל ובהן מולקולות פנטאן, בערימה של לוחות. מחולל מבצעי באורך 12.5 מטר וברדיוס 10 מטרים, עם 10^7 לוחות, יפיק לפי החישוב שטף של 1.48x10^14 ואט למ"ר במרחק מטר, באלומה ברוחב 2.3x10^-4 רדיאן. במרחק 7,000 ק"מ השטף יהיה 3 ואט למ"ר ורוחב האלומה 1.6 ק"מ, ולכן האות מוגדר כבעל סיכוי יירוט נמוך (LPI). המשרעת במקלט: 1.8x10^-32. הדו"ח מודה ש"הקושי המעשי" הוא הזנת כל הטבעות בפאזה הנכונה, ומגדיר זאת "אתגר למחקר עתידי". איור 8, לפי גרישצ'וק (2008), מראה שרעש גלי הכבידה השרידיים זניח בתדר של 1.2x10^14.

גלאים ואפקט לי

הסקירה עוברת על הצעות לגלאים מ-1974 ואילך (ברגינסקי, פגוראו, רודנקו וסז'ין, טובר, אוטאוויי) ועל שלושה גלאים קיימים: באוניברסיטת ברמינגהאם (שינויי קיטוב של אלומת מיקרוגל במוליך גל ברוחב של כמטר), ב-INFN בגנואה (שני מתנדים כדוריים מוליכי-על, שלא פותחו הלאה), וגלאי 100 מגה-הרץ של קוואמורה במצפה הכוכבים הלאומי של יפן (שני אינטרפרומטרים בזרועות של 75 ס"מ). לפי הדו"ח רגישותם נמוכה בסדרי גודל מהנדרש. גלאי לי-בייקר הומצא בידי ר' מ' ל' בייקר הבן (R. M L Baker, Jr.) מ-Transportation Sciences Corporation בקליפורניה, והפטנט עליו ניתן בסין.

אפקט לי מתואר כך: בנוכחות שדה מגנטי סטטי, גל כבידה מעביר אנרגיה לאלומת מיקרוגל באותו תדר ובאותו כיוון ("תהודה סינכרונית"), ונוצרים פוטונים חדשים בכיוון ניצב, שאפשר לקלוט באזור שקט מרעש. הדו"ח מדגיש את ההבדל בינו לבין אפקט גרטסנשטיין (Gertsenshtein). לפי חישוב המסמך, גורם האיכות הכולל הוא 2.1x10^39 והגבול הקוונטי הוא כ-1.5x10^-37 (קריאה לא ודאית), או 1.2x10^-37 בשילוב שני המקלטים, הרבה מתחת לרגישות החזויה של 10^-32. הנחות החישוב: קרן של 1,000 ואט, זמן מיצוע של 1,000 שניות ושדה של 3 טסלה.

לגלאי (איור 14) חמישה רכיבים: אלומת מיקרוגל גאוסית; שדה מגנטי ממגנטים מוליכי-על כמו במכשיר MRI; מחזירי "ממברנה פרקטלית"; שני מקלטים ממוגנים במרחק של כמטר; וקירור מתחת ל-48 מילי-קלווין, בריק של 7.5x10^-7 טור ובמעטפת פלדה וטיטניום.

שיקולים מבצעיים: תקציב קישור ורוחב פס

הדיון בתקציב הקישור איכותני: מקורות הרעש במשדר ובמקלט (איור 16) ושרשרת היעילויות (איור 17). הדו"ח כותב במפורש שהפרמטרים "לא יאומתו עד שניסוי מוצלח יבוצע". בסעיף רוחב הפס (לפי Black ו-Baker, 2009) חוזר חישוב 7,000 הק"מ, עם הנחת רעש של 10^-8 ואט למ"ר ומשוואת שאנון ברוחב פס של 100 קילוהרץ "למערכת מתקדמת עתידית". מערכות מוקדמות, לפי הדו"ח, יוגבלו לרוחב פס של הרץ בודדים.

תקן תדר וזמן (FTS)

המערכת המוצעת: תחנות קרקע מסונכרנות למקור משותף, כמו מצפה הצי האמריקאי (US Naval Observatory), וכל אחת משדרת בתדר משלה גל נושא רציף (CW) כייחוס תדר ואות פולס מחזורי (PPS) כייחוס זמן. נדרשות לפחות 3 תחנות לשילוש עצמי של המסופים ולפחות 4 לשם יתירות. כל מסוף מרוחק (איור 19) יצויד במקלט HFGW קטן, קליטה בלבד ולכן בהספק נמוך מאוד; השוואת זמני ההגעה (TDOA) תיתן מיקום, והשוואת פאזות הגל הנושא תיתן מהירות דופלר ביחס למערכת קואורדינטות אינרציאלית שמרכזה בכדור הארץ (ECI). המערכת מתוארת כעזר ניווט "בדומה למערכת GPS", והאות הנקלט יחליף במסוף מתנדי גביש או תקני צזיום ורובידיום. לפי הדו"ח, גל נושא של 300 GHz (אורך גל של 1 מ"מ) ייתן דיוק זמן של 3 פיקו-שניות. הגלים עוברים דרך כדור הארץ כמעט ללא שינוי, אם כי שינוי פאזה קל עשוי להיראות ביישומי מעקב.

הדו"ח מודה שמאחר ש-GPS כבר מספק ניווט מספק לרוב הצרכים, הניווט לבדו לא יצדיק את עלות התשתית, וההצדקה צריכה לבוא מהתקשורת. שלושה יתרונות מפורטים:
- קיצור זמן רכישת האות (משוואה 12): בדוגמה של קצב שבבים 30 MHz, שגיאה של 5 מיקרו-שניות, 150 אפשרויות קוד, 150 תדרים ו-16 פאזות, זמן הרכישה הוא 1.8 שניות; עם ידיעה "מושלמת למעשה" של זמן ותדר הוא יורד ל-5 מיקרו-שניות. לפי הדו"ח הדבר מאפשר קישור "לפי דרישה" במקום קישור "פתוח תמיד" וחיסכון של 25 עד 50 אחוז משימוש הערוץ ב-VoIP וב-TCP/IP.
- שיפור רעש הפאזה: מעבר מ-QPSK ל-8PSK או 16-PSK, ולפי הדו"ח תקן אוניברסלי "יכול להכפיל פי ארבעה" את יעילות רוחב הפס האלחוטי.
- שיפור רעש התדר: פסי הפרדה צורכים לעתים קרובות 30 עד 50 אחוז מהתדרים המוקצים, ורכיב שגיאת התדר בהם ייעלם; בשיטת FHSS אפשר יהיה להשתמש בפרוסות תדר קטנות ויציבות יותר.

כשדרוג עתידי מתוארים שעוני סריג אופטי (לפי New Scientist מ-9 בפברואר 2009): שעוני סטרונציום פועלים כבר בדיוק של חלק אחד ב-10 בחזקת 16, והגבול התאורטי מתקרב לחלק אחד ב-10 בחזקת 18, דיוק שבו אפשר למדוד את עיכוב הזמן הנגרם משינוי גובה של סנטימטר אחד. מובא ציטוט של Kleppner (2008): "זה יגרום לנו לחשוב קצת יותר על מה אנחנו באמת מתכוונים כשאנחנו אומרים זמן". הרעיון הוא להשוות את עיכוב ההתפשטות של גלי רדיו לזה של גלי כבידה, המושפעים פחות ממסה, וכך למפות גאואידים, כמו מיקומי נקודות לגראנז' המשתנים מעט עם הזמן. איור 23 מציג את חמש נקודות לגראנז' של מערכת השמש וכדור הארץ, את חלליות STEREO A ו-B ואת הלוויינים ב-L1 וב-L2.

פוטנציאל עתידי עד 2050 ואילך

מפת הדרכים (איור 24) כוללת שני מסלולים: עבודה תאורטית על משדרים וגלאים, ובניית התקנים ניסיוניים. לפי הדו"ח את העבודה מוטב לעשות באוניברסיטאות מחקר "לפחות בעשר השנים הבאות בערך", במאמץ מתואם שהקרן הלאומית למדע (National Science Foundation) תתאם ותממן, תוך שימוש בתשתיות קיימות, למשל מתקני אור סינכרוטרון לאימות אפקט גרטסנשטיין ואפקט לי. בלי אישור ניסויי מוקדם, נכתב, הטכנולוגיה לא תתקבל. בהנחה שתוצאות מעבדה חיוביות יושגו ויעברו ביקורת עמיתים בתוך 10 עד 12 שנים, יבואו אב-טיפוס, פיתוח התקנים בידי התעשייה ולבסוף יישומים מערכתיים; הדו"ח מגדיר זאת לוח זמנים שמרני.

התחזיות לתקשורת עד 2050 מזכירות ניסוי הוכחת היתכנות המכונה "ניסוי בל-ווטסון", גבישי FBAR, מוליכי גל טורואידליים וגישות של G. Fontana, V. Rudenko ו-R. Chiao, וכן שיפורים בגלאי לי-בייקר. רבים מהרעיונות נדונו בסדנת HFGW השלישית בהנטסוויל בפברואר 2009. עד 2050 צפויים, לפי הדו"ח, משדרי-מקלטים בממדי מילימטרים ובהספק של מיליוואטים ותגי "HFGW ID" ננומטריים, וגם תקשורת דרך מגן פלזמה שעשוי להגן על צוותי חלליות. בניווט, מעקב כוכבים יישאר השיטה העיקרית, וזוגות מקורות גלי כבידה ישמשו משואות: זוג על כדור הארץ למשימה לירח (איור 25), מקור על כדור הארץ ומקור על הירח למשימה למאדים (איור 26), ומקור על כדור הארץ ומקור על מאדים למשימות לכוכבי הלכת החיצוניים (איור 27, עם טווחים של 5.2 יחידות אסטרונומיות לצדק ו-9.6 לשבתאי, פלוס מינוס 1.5).

בסעיף היישומים האחרים נכתב ש"ההתקדמות המדהימה ביותר" כנראה לא תהיה בתקשורת אלא בהיתוך גרעיני מרחוק, בהנעה ובמעקב. מובא ציטוט מ-Fontana ו-Baker (2007), שלפיו פולס HFGW עוצמתי מאוד יקטין פי 200 את המרחק בין גרעין דאוטריום לאלקטרון שלו, ואם הדבר יימשך כמה פיקו-שניות יתמזגו שני גרעינים להליום. עוד מתוארים שימושים תאורטיים להנעה ולשליטה בתנועת טילים, ראשי קרב, חלליות ואסטרואידים ובענני אדים מסוכנים, על ידי שדה כבידה נמוך לפני הגוף וגבוה מאחוריו, כך שהוא "נופל" קדימה; הטיעון נשען על Landau ו-Lifshitz (1975). מוצע גם מעקב והדמיה תלת-ממדית בתוך מבנים ומתחתם, בתוך כדור הארץ ובאוקיינוסים, לפי שינויי קיטוב, מהירות פאזה ופיזור לאחור (בהסתמך על Misner, Thorne ו-Wheeler, 1973). הדו"ח מציין שקשה לכמת זאת לפני ניסויי מעבדה, ושיישומי ההנעה תלויים במחוללים עוצמתיים מאוד שאינם קיימים.

הסעיף האחרון, "2050 ואילך", מתאר ארבעה עידנים של חקר החלל: בין-פלנטרי, בין-כוכבי, בין-גלקטי ואוניברסלי. מעבר לראשון תידרש תקשורת מהירה מהאור (FTL), "תחום ספקולטיבי מאוד" בלשון הדו"ח, והוא מזכיר מודלים לא מפורסמים של Fontana ושל Mehalic, כמו "מודל טריספייס", שבו גלי כבידה מתחברים ל"יקום מקביל" על-אורי. הפרק מסתיים במשפט "תקשורת אוניברסלית טומנת בחובה את ההבטחה הנעלה לשלום אוניברסלי".

תודות, מקורות ונספחים

פרק התודות מציין את מחקריו של גארי סטיבנסון (Gary Stephenson) מ-Seculine Consulting כ"מכריעים" להכנת המחקר. רשימת המקורות ארוכה וכוללת בעיקר עבודות של בייקר ושותפיו (בהן הפטנט האמריקאי והפטנט הסיני), של פאנגיו לי (Fangyu Li), Fontana, Grishchuk, Chiao, Cruise, Woods ו-Stephenson, מאמרים מכנסי STAIF ו-SPESIF, את דו"ח JASON על גלי כבידה בתדר גבוה (JSR-08-506, אוקטובר 2008, שהוכן עבור משרד מנהל המודיעין הלאומי), ואת מאמרי איינשטיין מ-1915, 1916 ו-1918. נספח A הוא רשימת הסמלים: משרעת, רוחב פס, עוצמת שדה מגנטי, קבוע פלאנק, מקדם איכות, יעילויות ההמרה בין גלים אלקטרומגנטיים לגלי כבידה ופרמטרי רכישת האות.

נספח B מתאר פרויקט משותף לאוניברסיטת לואיזיאנה (LSU) ול-Transportation Sciences Corporation (TSC) לתכנון גלאי לי-בייקר עד רמת תכנון הנדסי מוכן לבנייה. מטרותיו: גילוי קרינת רקע קוסמולוגית "שרידית" של גלי כבידה בתחום של כ-10 GHz, ואיתור גלים שנוצרו במעבדה. בייקר מתואר כמדען הפרויקט וממציא הגלאי; לצדו מופיעים Dr. R.C. Woods מ-LSU עם סטודנט לתואר מתקדם ו-G.V. Stephenson. המשימות:
- DD1.1: מכל קריוגני גלילי בקוטר של כ-2 מטרים ובאורך של כ-3 מטרים, מטיטניום, פלדת אל-חלד או אלומיניום, בריק של כ-10 בחזקת מינוס 7 טור, לפי עקרונות ממערכות MRI.
- DD1.2: עיבוד אותות ומיזוג שני המקלטים על פני זמן מיצוע של עד 1,000 שניות, הגדרת "אירוע גילוי" והתמודדות עם אזעקות שווא, ואפשרות לאפנון השדה המגנטי ולמגבר נעול (lock-in).
- DD1.3: משדר מיקרוגל לאלומה גאוסית, מ-10 ועד אולי 10,000 ואט (1,000 ואט נומינלי) בכ-10 GHz.
- DD1.4: ממברנות פרקטליות ובולעי מיקרוגל, מחזירים פרבולואידיים שאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של הונג קונג יכולה לייצר, וכלוב פאראדיי מאריחי מוליך-על (YBCO).
- DD1.5: שלוש אפשרויות למקלט, צופר מיקרוגל עם מגבר HEMT (כמו בלוויין COBE של נאס"א), מקלט אטומי רידברג מאוניברסיטת קיוטו, ומקלט Circuit QED מאוניברסיטת ייל, שלפי הנספח כנראה אינו בר-ייצוא.
- DD1.6: קירור נפח האינטראקציה מתחת ל-48 מילי-קלווין במקרר דילול הליום.
- DD1.7: אלקטרומגנט של עד 35 טסלה (כ-3 טסלה נומינלי) בנפח גלילי בקוטר 6 ס"מ ובאורך 30 ס"מ; מגנט של 35 טסלה, שיפותח אולי עם National High Magnetic Field Laboratory בטלהסי, פלורידה, ישפר לפי הנספח את הרגישות בסדר גודל.

לוח הזמנים בהנדסת המערכות: כ-18 חודשים לתכנון הגלאי וכ-8 חודשים לתוכניות ולמפרטים, בחפיפה של כחודשיים, בסך הכול שנתיים, עם מסמכי ממשקים (ICD) וסקירות תכנון מקדימה (PDR) וקריטית (CDR).

פרטים בולטים

  • לפי הדו"ח, תקשורת בגלי כבידה תעבור "ישירות דרך כדור הארץ ממוסקבה לקראקס" ובקצב תאורטי של כ-1.9 מיליון ביט לשנייה על פני 7,000 ק"מ.
  • מחולל מכני רגיל בדוגמת הדו"ח מפיק 0.28 פיקו-ואט בלבד, ולכן הדו"ח פונה לכוחות אלקטרומגנטיים ולמיליוני רכיבים הפועלים בפאזה.
  • מחולל פיאזואלקטרי מבוסס רכיבי טלפון נייד (FBAR) היה דורש בגרסתו הראשונה אורך של 19.8 ק"מ; הפשרה המועדפת היא כ-20 ס"מ.
  • הדו"ח עצמו קובע שפרמטרי תקציב הקישור "לא יאומתו עד שניסוי מוצלח יבוצע", ומעריך 10 עד 12 שנים עד תוצאות מעבדה.
  • תקן זמן מבוסס HFGW אמור לקצר רכישת אות מ-1.8 שניות ל-5 מיקרו-שניות בדוגמה המחושבת.
  • סעיף היישומים מזכיר היתוך גרעיני מרחוק והנעה של טילים, חלליות ואסטרואידים, וסעיף "2050 ואילך" מזכיר תקשורת מהירה מהאור ו"יקום מקביל".
  • תוכנית הגלאי בנספח B מתכננת קירור מתחת ל-48 מילי-קלווין ומגנט של עד 35 טסלה, בפרויקט של שנתיים.

מה לא נמצא במסמך

  • שם המחבר מוחלף בכינוי "AAP Person 77", ושם מנהל התוכנית בכינוי "AAP Person 1". מלבד אלה לא נראו השחרות; סימוני הסיווג (UNCLASSIFIED//FOR OFFICIAL USE ONLY) משובשים ב-OCR.
  • המשוואות (1)-(9) ותוצאת משוואת שאנון לא נקלטו, ותוכן רוב האיורים (בהם 9-11, 14-15 ו-19-27, וכן תרשים לוח הזמנים ותרשים הגאנט) שרד רק ככיתובים. תוכן העניינים נקלט באופן חלקי, ונספח C מופיע רק בשמו.
  • סעיף 3.4.2 נקטע באמצע משפט על L1 ו-L2. ערך הרעש בסעיף 2.1.4 אינו קריא. בסעיף 2.1.4 מופיע "רדיוס של 100 מ'" לטבעת ננומטרית, והדבר נמסר כפי שנכתב.
  • נספח B מפנה לסעיפים "4.4, 4.5 ו-4.6" כמקום שבו נדון מחולל HFGW ול-"Fig. 4.1a", אך בדו"ח אין סעיף 4.6 והסעיפים האחרים עוסקים בנושאים אחרים; ייתכן שהנספח הועתק ממסמך אחר.
  • הדו"ח אינו מציג שום ניסוי שבו נוצרו או נקלטו גלי כבידה בתדר גבוה; כל המערכות המתוארות תלויות ביכולות שלא הודגמו, כפי שגם התיאור הרשמי מציין. אין במסמך התייחסות לעב"מים או לתופעות אוויריות לא מזוהות.

מונחים

  • HFGW: גלי כבידה בתדר גבוה, לפי הדו"ח מעל 100 קילוהרץ.
  • DIRD: מסמך עזר מודיעיני ביטחוני של DIA.
  • FBAR: מהוד אקוסטי מסוג סרט דק, רכיב מטלפונים ניידים.
  • LPI: סיכוי יירוט נמוך.
  • FTS: מערכת תקן תדר וזמן.
  • TDOA: הפרש זמני הגעה, שיטה לחישוב מיקום.
  • FHSS: תקשורת בדילוג תדרים.
  • PDR / CDR: סקירת תכנון מקדימה / סקירת תכנון קריטית.

// תוכן המסמך - תרגום

תקשורת באמצעות גלי כבידה בתדר גבוה

הוכן על ידי:
אגף תמיכה ברכש (DWO-3)
המשרד להתרעה ביטחונית
מנהלת הניתוח
סוכנות הביון הביטחונית (DIA)

מחבר: AAP Person 77

הערה מנהלית
אזהרת זכויות יוצרים: אין להפיץ הלאה את התצלומים שבפרסום זה.
מוצר זה הוא אחד מסדרת דוחות טכנולוגיה מתקדמת שהופקו בשנת הכספים 2009 במסגרת תוכנית יישומי מערכות נשק אווירו-חלליות מתקדמות (AAWSA) של המשרד להתרעה ביטחונית בסוכנות הביון הביטחונית. הערות או שאלות בנוגע למסמך זה יש להפנות אל AAP Person 1, מנהל תוכנית AAWSA, סוכנות הביון הביטחונית, ATTN: CLAR/DWO-3, בניין 6000, וושינגטון.

תוכן העניינים [קטעים]
1.2 הגדרת גלי כבידה בתדר גבוה (HFGW)
3.3.1 שיפורים הנובעים מתקן זמן מבוסס HFGW
3.3.2 שיפור מרחב החיפוש הנובע מ-FTS מבוסס HFGW
3.3.3 השפעת השיפורים ברעש הפאזה על קידוד בהסטת פאזה
3.3.4 השפעת השיפורים ברעש התדר על FDMA ו-FHSS
3.4.1 הפצת אותות משעוני סריג אופטי לצורכי תזמון
3.4.2 בניווט ובמיפוי גאואידים בין-פלנטריים
4.3 ניווט בין-פלנטרי ומיפוי גאואידים עד 2050
נספח ג': שטפי פוטונים פרטורבטיביים הנוצרים על ידי גלי כבידה בתדר גבוה והשפעותיהם הפיזיקליות

איורים
איור 2. השינוי בכוח הצנטריפוגלי של מסות במסלול, Δfcf, מוחלף בשינוי בכוח המשיקי, Δft, לשם הפקת קרינת HFGW
איור 3. גאומטריה של מהוד מעגלי בעירור אינפרא-אדום
איור 4. תבנית הקרינה כפי שחושבה על ידי לנדאו וליפשיץ (1975)
איור 5. גידול שטף גלי הכבידה, בדומה לערימה של N מישורי מסלול
איור 6. ערימה של לוחות מוליכי-גל מעגליים עם „טלטולי" מולקולות אופייניים, Δf
איור 7. האופי הכלל-כיווני של תבנית קרינת ה-HFGW
איור 8. צפיפות האנרגיה החזויה של גלי כבידה שריריים כפונקציה של התדר
איור 11. גלאי 100 MHz של המצפה האסטרונומי הלאומי של יפן
איור 12. פוטוני גילוי הנשלחים למקומות המושפעים פחות מרעש
איור 13. תגובה-נגדית קוונטית כמנגנון ליצירת הגבול הסטנדרטי...
איור 14. תרשים של גלאי HFGW רגיש במיוחד
איור 15. רכיב הממברנה הפרקטלית של גלאי לי-בייקר, מוצג במישור...
איור 16. מקדמי מילוי SNR רעיוניים: רכיבי האות והרעש
איור 18. פריסה מוצעת של תקן זמן-תדר בסביבת כדור הארץ
איור 24. מפת דרכים לפיתוח יישומי תקשורת וחלל מבוססי HFGW, משוערת...
איור 27. זוג גלאי גלי כבידה על כדור הארץ ועל מאדים כנקודת ייחוס לכוכבי הלכת החיצוניים...

+ // המקור באנגלית

// Excerpt (first ~3,000 chars)

High-Frequency Gravitational Wave Communications
Prepared by:
Acquisition Support Division (DW0-3)
Defense Warning Office
Directorate for Analysis
Defense Intelligence Agency
Author:
AAP Person 77
Administrative Note
COPYRIGHT WARNING: Further dissemination of the photographs in this publication is not authorized.
This product is one in a series of advanced technology reports produced in FY 2009
under the Defense Intelligence Agency, Defense Warning Office's Advanced Aerospace
Weapon System Applications (AAWSA Pro ram. Comments or uestions pertaining to
this document should be addressed t AAP Person 1
AAWSA Program
Manager, Defense Intelligence Agency, ATTN: CLAR/ DWO-3, Bldg 6000, Washington,
ii

Contents
1.2 Definition of High-Frequency Gravitational Waves ....................................... 1
3.3.1 Improvements Accruing from a HFGW Time Standard ......................... 27
3.3.2 Search Space Improvement Accruing From HFGW FTS ........................ 28
3.3.3 The Impact of Phase Noise Improvements on Phase Shift Encoding ... 29
3.3.4 The Impact of Frequency Noise Improvements on FDMA and FHSS..... 30
3.4.1 Propagating Signals From Optical Lattice Clocks for Timing ................ 31
3.4.2 In Navigating and Mapping Interplanetary Geoids .............................. 31
4.3 Interplanetary Navigation and Geoid Mapping to 2050 .............................. 34
iii

Appendix C: Perturbative Photon Fluxes Generated By High-Frequency
Gravitational Waves and Their Physical Effects .................................... 52
Figures
Figure 2. Change in Centrifugal Force of Orbiting Masses, Afct, Replaced by Change
Figure 13. Quantum Back Action as a Mechanism for Creating the Standard
Figure 15. Fractal Membrane Component of Li-Baker Detector Exhibited in Planar
Figure 24. HFGW Com Space Application Development Roadmap, Estimated
Figure 27. A GW Pair on Earth and on Mars for an Outer Planetary Reference
in Tangential Force, '1ft, to Achieve HFGW Radiation ............................... 3
Figure 3. Circular Resonator Geometry Using Infrared Excitation .......................... 8
Figure 4. Radiation Pattern Calculated by Landau and Lifshitz (1975) ................... 8
Figure 5. GW Flux Growth Analogous to Stack of N Orbital Planes ......................... 9
Figure 6. Stack of Circular-Wave-Guide Plates With Typical Molecule Jerks, Af's ... 9
Figure 7. Omni-Directional Nature of the HFGW Radiation Pattern....................... 10
Figure 8. Predicted Relic GW Energy Density as a Function of Frequency............. 11
Figure 11. The National Astronomical Observatory of Japan 100 MHz Detector ... 14
Figure 12. Detection Photons Sent to Locations that are Less Affected by Noise.. 15
Figure 14. Schematic of Ultra-Sensitive HFGW Detector....................................... 21
Figure 16. Conceptual SNR Fill Factors: Signal and Noise Components ................ 23
Figure 18. A Proposed Near Earth Distribution of Frequency Time Standard........ 26
Figure…

// עוד ממהדורה 06