Hal pertama yang harus dipertimbangkan adalah bahwa area balok akan, dalam jarak jauh, berdifusi. Situasi terbaik yang dapat kita harapkan adalah sistem terbatas difraksi, di mana difusi ini diminimalkan sehingga memaksimalkan sinyal yang diterima. Artinya, secara teori kita memiliki berkas transmisi yang terkolimasi sempurna yang tidak menyimpang atau menyatu.
Dalam praktiknya, kita masih dibatasi oleh difraksi. Sistem terbatas difraksi dijelaskan oleh rumus
sinθ=1.22λD,
yang mengatur resolusi angular dalam hal panjang gelombang dan aperture melingkar dengan diameter . Ini disebut kriteria Rayleigh . Definisi resolusi sudut, dalam hal ini, adalah ketika dua sumber titik hanya dapat dilihat satu sama lain di mana maksimum utama dari pola disk yang lapang dari satu sumber bertepatan dengan minimum pertama yang lain. Definisi inilah yang menghasilkan konstanta yang tampaknya arbitrer di .θλD1.22
Kami biasanya berpikir bahwa difraksi dapat diterapkan dalam hal menerima sinyal - misalnya, teleskop ruang angkasa biasanya akan memiliki sistem optik terbatas difraksi. Namun, undang-undang yang sama persis berlaku meskipun kami menerima atau mengirim sinyal. Jalur optiknya sama. Semuanya terbalik!
Catatan tambahan: jika kami memproyeksikan gambar ke ruang angkasa , untuk dapat menyelesaikan gambar dengan layak, penerima harus memiliki resolusi sudut yang sama dengan, atau lebih besar dari, daripada proyeksi. Ini termasuk kriteria resolusi spasial selain kinerja sinyal-ke-noise yang dibahas di bawah ini.
Untuk membuat contoh kehidupan nyata, mari kita pertimbangkan sinyal radio. Karena penerima yang jauh akan mendapatkan sinyal yang dimodulasi frekuensi tidak seperti radio FM, kami tidak mementingkan resolusi sudut. Kami tidak peduli apakah "gambar" kabur, atau bahkan jika beberapa area dari berkas yang ditransmisikan sepenuhnya melewatkan penerima kami. Yang kami perhatikan hanyalah modulasi frekuensi dari waktu ke waktu - ini adalah sinyal satu-dimesi.
Dalam hal ini, penerima adalah sistem yang terbatas derau. Laporan NASA ini menguraikan beberapa batasan yang harus dihadapi oleh implementasi komunikasi antarbintang yang realistis. Bahkan dalam kasus sistem kuantum-noise terbatas, kita masih bisa memanfaatkan batasan yang diberikan kepada kita.
Jika rasio signal-to-noise di atas ambang batas yang dapat diterima maka sinyal akan diterima dengan baik. Ada begitu banyak faktor yang perlu dipertimbangkan yang benar-benar hanya estimasi urutan besarnya yang layak. Saya tidak cukup tahu tentang hal ini untuk menghasilkan perkiraan yang baik tentang tingkat kebisingan sistem tertentu.
Project Cyclops (1971) adalah investigasi awal ke kelayakan pencarian intelijen ekstraterestrial. Sebagai contoh, pada halaman 41, kita dapat melihat bahwa suhu kebisingan minimum dari penerima yang menerima pesan 2,4 GHz Arecibo adalah sekitar 4K - kontributor utama kebisingan di sini adalah CMB. Frekuensi urutan magnitudo ini biasanya akan memberikan kinerja noise terbaik - terlalu tinggi dan noise kuantum dan efek atmosfer menjadi signifikan. Terlalu rendah, dan kebisingan galaksi mengambil alih.
Temperatur derau ini memberikan lantai derau untuk sinyal. Penerima biasanya memperkenalkan suhu kebisingan yang signifikan hingga beberapa puluh atau ratusan Kelvin, sehingga segala keterbatasan praktis tentang komunikasi antarbintang cenderung menjadi fungsi peralatan kami.
Meskipun pesan Arecibo disiarkan pada frekuensi yang baik, untuk modulasi amplitudo komunikasi jarak jauh lebih baik daripada modulasi frekuensi karena mudah untuk meningkatkan durasi dan interval pulsa untuk mengimbangi kekuatan sinyal yang lebih lemah.
Tabel ini dari halaman 50 dari laporan Cyclops yang bernilai baik menunjukkan bahwa kombinasi tunggal / kombinasi penerima, dengan daya transmisi , dapat berfungsi pada jarak 500 tahun cahaya.100 m105 W
Membangun pemancar dan penerima yang lebih besar akan meningkatkan jarak komunikasi maksimum. Jadi akan meningkatkan daya transmisi, durasi pulsa, dan interval pulsa. Teknologi saat ini memungkinkan kita berkomunikasi selama puluhan atau ratusan tahun cahaya. Untuk berkomunikasi lebih jauh, cukup bangun sesuatu yang lebih besar . Hukum fisika menempatkan beberapa batasan pada jarak yang dapat kita komunikasikan.
