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파크스 천문대

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1. 개요

파크스 전파 망원경은 1961년 완공된 호주 뉴사우스웨일스주 파크스에 위치한 전파 망원경이다. CSIRO의 E. G. 보웬의 아이디어로 시작되었으며, 카네기 재단과 록펠러 재단의 지원을 받아 건설되었다. 64m 안테나를 갖춘 이 망원경은 남반구에서 두 번째로 큰 이동식 안테나이며, NASA의 심우주 네트워크 설계에 영향을 미쳤다. 퀘이사 위치 파악, 퀘이사 발견, 전천 측량, 펄서 발견 등 천문학 연구에 기여했으며, 아폴로 11호 달 착륙 중계에도 중요한 역할을 했다. 또한, 패스트 라디오 버스트(FRB) 발견에 기여했으며, 브레이크스루 리슨 프로젝트를 통해 외계 기술 탐지에도 활용되고 있다. 파크스 천문대는 오스트레일리아 망원경 국립 시설의 일부이며, 방문자 센터를 운영하고 있다.

2. 설계 및 건설

파크스 천문대는 1961년에 완공되었으며, CSIRO의 전파물리 연구소장이었던 E. G. "태피" 보웬의 아이디어로 시작되었다. 제2차 세계 대전 당시 미국에서 레이더 개발에 참여했던 보웬은 미국의 과학계 인맥을 활용하여 카네기 재단과 록펠러 재단으로부터 망원경 건설 비용의 절반을 지원받았다. 미국의 이러한 지원은 로버트 멘지스 호주 총리가 나머지 프로젝트 비용을 지원하도록 이끌었다.[3]

파크스 부지는 1956년에 선정되었는데, 접근성이 좋으면서도 시드니에서 충분히 멀리 떨어져 있어 맑은 하늘을 확보할 수 있었다. 또한 시장 세스 문(Ces Moon)과 토지 소유주 오스트레일리아 제임스 헬름(Australia James Helm)도 이 프로젝트에 적극적으로 참여했다.[4]

파크스 망원경의 성공 이후 NASA는 이 망원경의 설계 특징을 자사의 심우주 네트워크에 차용하기도 했다. 여기에는 캘리포니아주 골드스톤, 스페인 마드리드, 오스트레일리아 캔버라 인근 티드빈빌라에 건설된 64m 안테나가 포함되었다.[5]

망원경은 지속적인 업그레이드를 거쳐 2018년 기준으로 초기 구성보다 10,000배 더 민감해졌다.[6]

2. 1. 구조

주요 관측 장비는 남반구에서 두 번째로 큰 이동식 안테나 망원경으로, 세계 최초의 대형 이동식 안테나 중 하나이다(1987년에 Tidbinbilla의 DSS-43이 64m에서 70m으로 확장되어 파크스를 능가했다).[7]

안테나 내부는 단단한 알루미늄으로, 외부 영역은 미세한 알루미늄 메쉬로 되어 있어[8] 독특한 투톤 외관을 연출한다. 1970년대 초, 외부 메쉬 패널은 구멍이 뚫린 알루미늄 패널로 교체되었다. 내부의 매끄러운 도금 표면은 1975년에 업그레이드되어 센티미터 및 밀리미터 길이의 마이크로파에 대한 초점 기능을 제공했다.[9] 내부 알루미늄 도금은 2003년에 55m 지름으로 확장되어 신호를 1dB 향상시켰다.[10]

망원경은 고도 방위 마운트를 가지고 있다. 안테나와 동일한 회전축에 있지만 적도 마운트가 있는 작은 모의 망원경이 구조 내에 배치되어 안내한다. 두 망원경은 레이저 유도 시스템에 의해 천체를 추적할 때 동적으로 잠긴다. 이 주-부 접근 방식은 바르네스 윌리스가 설계했다.

구경 64m의 전파 망원경을 핵심으로 하는 전파 천문대이다. 남반구에서는 미국 항공 우주국의 심우주 네트워크캔버라 심우주 통신 시설의 구경 70m에 이어 두 번째로 큰 구경을 가지고 있다. 망원경 자체의 구경은 64m이지만, 안쪽 17m는 고정밀 알루미늄 패널, 그 바깥쪽 45m까지는 구멍이 뚫린 알루미늄 패널, 그 바깥쪽은 철사 메쉬로 되어 있다. 이 때문에 관측하는 주파수에 따라 사용할 수 있는 구경이 다르며, 43GHz에서는 가장 안쪽 구경 17m만 사용할 수 있다.

관측 가능한 주파수는 400MHz에서 43GHz이다. 1.5GHz 대역에서는 20소자, 6GHz에서는 7소자 수신기를 사용할 수 있다.

2. 2. 수신기

초점실은 포물선형 접시의 초점에 위치하며, 접시 위 27m에 있는 세 개의 지지대에 의해 지지된다. 이 실에는 다양한 무선마이크로파 감지기가 있으며, 다양한 과학 관측을 위해 초점 빔으로 전환할 수 있다.[11]

다음은 사용 가능한 수신기의 목록이다:[11]

수신기 이름설명
수신기현재 UWL로 대체됨
멀티빔 수신기수소선 관측을 위해 로 냉각되는 13개의 혼을 가진 수신기.[12][13]
H-OH 수신기현재 UWL로 대체됨
GALILEO 수신기현재 UWL로 대체됨
AT 멀티밴드 수신기2.2-2.5, 4.5-5.1 및 8.1-8.7 GHz 대역 커버
METH65.9-6.8 GHz 대역 커버
MARS (X 밴드 수신기)8.1-8.5 GHz 대역 커버
KU-BAND12–15 GHz 대역 커버
13MM (K 밴드 수신기)16–26 GHz 대역 커버
초광대역 저주파(UWL) 수신기2018년에 설치되었으며, 700 MHz에서 4 GHz까지의 신호를 동시에 수신할 수 있다.[14] 소음을 최소화하기 위해 로 냉각되며, 이를 통해 천문학자들은 한 번에 두 개 이상의 프로젝트를 진행할 수 있다.[6][15]



망원경 자체의 구경은 64m이지만, 안쪽 17m는 고정밀 알루미늄 패널, 그 바깥쪽 45m까지는 구멍이 뚫린 알루미늄 패널, 그 바깥쪽은 철사 메쉬로 되어 있다. 이 때문에 관측하는 주파수에 따라 사용할 수 있는 구경이 다르며, 43GHz에서는 가장 안쪽 구경 17m만 사용할 수 있다.

관측 가능한 주파수는 400MHz에서 43GHz이다. 1.5GHz 대역에서는 20소자, 6GHz에서는 7소자 수신기를 사용할 수 있다.

2. 3. 18m "케네디 접시" 안테나

18m "Kennedy Dish" antenna영어는 1963년 플뢰르 천문대(이곳에서 밀스 크로스 망원경의 일부였다)에서 이전되었다.[16] 레일에 장착되고 트랙터 엔진으로 구동되어 안테나와 주 접시 사이의 거리를 쉽게 변경할 수 있도록 설계되었으며, 주 접시와 함께 간섭계로 사용되었다.[16] 노출된 케이블로 인한 위상 불안정성으로 인해 지향 능력이 감소했지만, 크기와 밝기 분포를 식별하는 데 사용할 수 있었다.[16] 1968년에는 전파 은하 로브가 팽창하지 않는다는 것을 성공적으로 증명했으며, 같은 시대에 수소선 및 OH 연구에 기여했다.[16] 독립형 안테나로서는 마젤란 스트림을 연구하는 데 사용되었다.[16]

전경에 있는 안테나(레일에 장착되어 간섭계에 사용됨)와 지름의 안테나


더 큰 파크스 망원경은 수신 전용이므로, 아폴로 프로그램에서 업링크 안테나로 사용되었다.[17] 호주 망원경 국립 시설에서 보존하고 있다.[18]

3. 천문학 연구

파크스 천문대는 전파 간섭으로부터 격리된 위치에 자리 잡고 있으며, 2017년 6월에는 은하수가 머리 위로 펼쳐진 모습과 같이 광학적 빛에서도 어두운 하늘을 볼 수 있다.


파크스 천문대는 구경 64m의 전파 망원경을 중심으로 하는 전파 천문대이다. 남반구에서는 미국 항공 우주국의 심우주 네트워크 캔버라 심우주 통신 시설의 구경 70m에 이어 두 번째로 큰 규모이다. 이 천문대는 현재까지 알려진 펄서의 절반 이상을 발견했다.[22]

3. 1. 주요 연구 성과


  • 1962년 파크스 망원경으로 관측한 전파 엄폐 현상인 3C 273의 일련의 관측을 통해 정확한 위치를 파악하여 천문학자들이 시각적 구성 요소를 찾고 연구할 수 있게 되었다. 곧 "퀘이사"로 불리게 될 이 천체의 파크스 관측은 이러한 유형의 천체가 광학적 대응물과 연관된 최초의 사례였다.[19]
  • 1964년부터 1966년까지 남반구 전천 측량(408 MHz)이 수행되어 출판되었다(''파크스 전파원 목록''의 첫 번째 버전). 여기에는 많은 새로운 퀘이사를 포함하여 2,000개 이상의 전파원이 발견되었다.[20]
  • 1968년에 두 번째 전천 측량(2700MHz)이 시작되어 1980년에 완료되었다.[20]
  • 1990년 6월과 11월, 파크스는 매사추세츠 공과대학교 및 국립 전파 천문대와 협력하여 5GHz(6cm) 전천 측량(파크스-MIT-NRAO(PMN) 측량)을 수행했다. 망원경에는 4850MHz 주파수에서 작동하는 NRAO 다중 빔 수신기가 장착되었다.[20][21]
  • 1997년부터 2002년까지 지금까지 가장 큰 규모의 H I 파크스 전천 측량(HIPASS) 중성 수소 측량을 수행하여 수소선(21센티미터선 또는 H I 선)에서 은하를 탐색했다.
  • 현재 알려진 펄서의 절반 이상이 파크스 천문대에서 발견되었다.
  • 더 넓은 범위의 국제 펄서 타이밍 어레이 (IPTA)의 일부로서 중력파를 감지하기 위한 프로그램[22]의 중요한 구성 요소이며, 여기에는 북미 나노헤르츠 중력파 관측소(NANOGrav) 및 유럽 펄서 타이밍 어레이(EPTA)도 포함된다.

3. 2. 패스트 라디오 버스트 (FRB)

웨스트버지니아 대학교의 덩컨 로리머는 2007년에 그의 학생 데이비드 나르케비치에게 파크스 전파 망원경이 2001년에 기록한 보관 데이터를 분석하게 하였고, 이를 통해 파스트 라디오 버스트(FRB)가 발견되었다.[23]

데이터 분석 결과, 2001년 7월 24일에 발생한 30-얀스키의 분산된 버스트가 발견되었다. 이 버스트는 지속 시간이 5밀리초 미만이었고, 작은 마젤란 은하에서 3° 떨어진 곳에 위치해 있었다.[25] 당시에는 FRB가 다른 은하에서 온 신호이거나, 중성자별 또는 블랙홀에서 방출되는 신호일 수 있다는 이론이 제기되었다.[26] 최근 연구에 따르면, 고도로 자화된 중성자별의 일종인 마그네타가 파스트 라디오 버스트의 한 가지 원인일 수 있다고 확인되었다.[27]

3. 3. 페리톤 발견과 오인

1998년, 파크스 천문대는 페리톤이라고 명명된 신호와 유사한 형태의 빠른 전파 폭발을 감지하기 시작했다. 페리톤은 번개와 같은 지구 기원의 간섭 현상으로 여겨졌다.[28][29][30][31] 2015년에는 페리톤이 시설의 직원이 마이크로파 오븐 작동 중에 문을 열면서 발생한 것으로 밝혀졌다.[32][33][34] 마이크로파 오븐 문이 열리면 마그네트론의 종료 단계에서 방출되는 1.4 GHz 마이크로파가 외부로 새어 나올 수 있었다.[35] 이후의 실험에서 마이크로파 오븐 문이 조기에 열리고, 망원경이 적절한 각도를 유지할 때 1.4 GHz의 페리톤 신호가 생성될 수 있음이 밝혀졌다.[36]

3. 4. 브레이크스루 리슨

파크스 천문대는 자금이 풍부하게 지원되는 브레이크스루 리슨 프로젝트에서 외계 기술로부터의 전파 신호를 탐지하는 데 사용하도록 계약되었다.[37][38] 이 프로그램에서 파크스 천문대의 주요 역할은 1.2~1.5 GHz 주파수 대역에서 우리 은하 평면을 조사하고, 0.7~4 GHz 주파수 대역에서 약 1000개의 가까운 별들을 탐색하는 것이다.

4. 우주 탐사 지원

파크스 망원경은 NASA의 여러 우주 탐사를 지원하는 데 중요한 역할을 수행했다. 특히 NASA의 목성 탐사선 ''갈릴레오'' 미션에서 주요 과학 데이터 중계 수단으로 백업 원격 측정 시스템을 사용했다.

이 천문대는 다음과 같은 우주 임무 추적에 참여하고 있다.

임무명내용
마리너 2호
마리너 4호
보이저 탐사선탐사선의 거리 때문에 더 이상 관여하지 않으며, 현재는 CDSCC의 70m 안테나만이 보이저 1호보이저 2호와 통신할 수 있다.[39]
조토
갈릴레오
카시니-호이겐스2017년까지



CSIRO는 이 천문대에 관한 여러 다큐멘터리를 제작했으며, 일부는 유튜브에 게시되었다.[40]

4. 1. 아폴로 계획

아폴로 미션 기간 동안, 파크스 천문대는 NASA에 통신 및 원격 측정 신호를 중계하는 데 사용되어 달이 지구의 호주 쪽에 위치할 때를 대비했다.[42]

1969년 촬영된 파크스 천문대의 전파 망원경, 배경에는 아폴로 11호 달 착륙 신호를 수신한 달이 보인다.


버즈 올드린달 착륙선의 TV 카메라를 켜자, 캘리포니아에 있는 골드스톤 안테나, 호주 캔버라 근처 허니서클 크릭 안테나, 그리고 파크스 안테나의 세 개의 추적 안테나가 신호를 동시에 수신했다.

우주 유영을 일찍 시작했기 때문에, 달은 막 지평선 위로 떠올랐고, 파크스 주 수신기의 시야 아래에 있었다. 비록 오프 축 수신기에서 양질의 신호를 수신할 수 있었지만, 국제 방송은 골드스톤과 허니서클 크릭의 신호를 번갈아 가며 송출했으며, 후자는 결국 닐 암스트롱의 달 첫 발걸음을 전 세계에 방송했다.[41][42]

2009년 7월 19일, 달 착륙 40주년을 기념하고 파크스의 역할을 기념하는 행사. 뒤에 보이는 "The Dish"는 완전히 지면까지 펼쳐져 있다.


방송 시작 후 9분도 채 안 되어 달이 충분히 높이 떠올라 주 안테나에서 신호를 수신할 수 있었고, 국제 방송은 파크스 신호로 전환되었다. 파크스에서 전송된 TV 영상의 품질이 너무 우수하여 NASA는 나머지 2.5시간 동안 파크스를 TV 방송의 소스로 유지했다.[43][42]

착륙 직전 파크스 망원경에는 100km/h 이상의 돌풍이 불었고, 망원경은 달 착륙 동안 안전 한계를 벗어나 작동했다.[42]

아폴로 11호의 달 착륙을 생중계한 영상을 수신한 것으로 유명하며, 2000년에는 영화 『달의 양』으로 제작되었다.

4. 2. 기타 우주 탐사

파크스 망원경의 성공으로 NASA는 이 망원경의 설계 특징을 자사의 심우주 네트워크에 차용했으며, 여기에는 캘리포니아주 골드스톤, 스페인 마드리드 및 오스트레일리아 캔버라 인근의 티드빈빌라에 건설된 안테나가 포함되었다.[5]

아폴로 미션 기간 동안, 파크스 천문대는 NASA에 통신 및 원격 측정 신호를 중계하는 데 사용되어 달이 지구의 호주 쪽에 위치할 때를 대비했다.[42]

이 망원경은 또한 NASA의 목성 탐사선 ''갈릴레오'' 미션에서 주요 과학 데이터 중계 수단으로 백업 원격 측정 시스템을 사용했기 때문에 전파 망원경 지원이 필요하여 중요한 역할을 했다.

이 천문대는 다음과 같은 수많은 우주 임무를 추적하는 데 현재까지 참여하고 있다.

  • 마리너 2호
  • 마리너 4호
  • 보이저 탐사선 (하지만 탐사선의 거리 때문에 더 이상 관여하지 않으며, 현재는 CDSCC의 안테나만이 ''보이저 1호''와 ''보이저 2호''와 통신할 수 있다.)[39]
  • 조토
  • ''갈릴레오''
  • ''카시니-호이겐스'' (2017년까지)

4. 3. 화성 탐사 로버 지원

2012년, 파크스 천문대는 큐리오시티 로버의 UHF 무선 통신을 시뮬레이션하기 위해 오퍼튜니티 (MER-B) 로버로부터 특수 신호를 수신했다.[44] 이는 2012년 8월 6일에 성공적으로 착륙한 큐리오시티 (MSL) 착륙을 준비하는 데 도움이 되었다.[44]

5. 오스트레일리아 망원경 국립 시설 (ATNF)

파크스 천문대는 오스트레일리아 망원경 국립 시설(Australia Telescope National Facility, ATNF)의 일부로 운영되고 있다. 주 망원경은 내러브리에 있는 오스트레일리아 망원경 컴팩트 배열(Australia Telescope Compact Array), 웨스턴오스트레일리아에 있는 ASKAP(Australian Square Kilometre Array Pathfinder) 배열, 모프라에 있는 단일 망원경, 태즈메이니아 대학교가 운영하는 망원경, 그리고 뉴질랜드, 남아프리카 공화국, 아시아의 망원경과 함께 작동한다. 이러한 협력을 통해 초장기선 간섭계(VLBI) 배열을 형성하여 더 높은 해상도의 관측을 가능하게 한다.[7]

망원경 자체의 구경은 64m이지만, 관측 주파수에 따라 사용 가능한 구경이 달라진다. 안쪽 17m는 고정밀 알루미늄 패널로, 그 바깥쪽 45m까지는 구멍이 뚫린 알루미늄 패널, 가장 바깥쪽은 철사 메쉬로 구성되어 있다. 43GHz에서는 가장 안쪽 구경 17m만 사용할 수 있다.[8][9][10]

관측 가능한 주파수는 400MHz에서 43GHz이다. 1.5GHz 대역에서는 20소자, 6GHz에서는 7소자 수신기를 사용할 수 있다.

6. 방문자 센터

파크스 천문대 방문자 센터에서는 방문객들이 전파 망원경의 움직임을 관람할 수 있다. 망원경의 역사, 천문학, 우주 과학에 대한 전시와 3D 영화관이 있다.

7. 유산

파크스 전파 망원경은 1961년에 완공되었으며, CSIRO의 전파물리 연구소장이었던 E. G. "태피" 보웬의 아이디어로 시작되었다.[3] 그는 제2차 세계 대전 당시 미국에서 레이더 개발에 참여했고, 미국의 과학계와 인맥을 쌓았다. 그는 이러한 인맥을 활용하여, 카네기 재단과 록펠러 재단의 두 자선 단체로부터 망원경 건설 비용의 절반을 지원받도록 설득했다. 미국의 이러한 인정과 주요 재정 지원은 로버트 멘지스 호주 총리가 나머지 프로젝트 비용을 지원하기로 동의하게 했다.[3]

파크스 망원경의 성공으로 인해 NASA는 이 망원경의 설계 특징을 자사의 심우주 네트워크에 차용했으며, 여기에는 캘리포니아주 골드스톤, 스페인 마드리드 및 오스트레일리아 캔버라 인근의 티드빈빌라에 건설된 64m 안테나가 포함되었다.[5]

망원경은 지속적으로 업그레이드되었으며, 2018년 기준으로 초기 구성보다 10,000배 더 민감해졌다.[6] 1995년, 이 전파 망원경은 호주 기술자 협회에 의해 국가 공학 랜드마크로 지정되었다.[45] 이 지명은 남반구 최대의 전파 망원경이라는 위상, 우아한 구조, 이후의 NASA 심우주 네트워크 망원경이 모방한 특징, 과학적 발견, "기술적으로 진보된 국가로서의 [호주] 이미지 향상"을 통한 사회적 중요성을 언급했다.[46]

2011년 10월 31일 월요일, 구글 호주(Google Australia)는 파크스 천문대의 50주년을 기념하여 자사 로고를 구글 두들로 변경했다.[47]

파크스 전파 망원경은 2020년 호주 국립 유산 목록에 추가되었다.[48]

8. 대중문화

파크스 천문대는 대중문화에서 여러 차례 등장했다.


  • 1964년 호주 최초의 SF TV 시리즈인 《더 스트레인저》의 오프닝 시퀀스에 이 망원경이 등장했으며, 일부 장면은 망원경과 천문대 내부에서 촬영되었다.[49]
  • 2000년 영화 《디쉬》는 이 천문대가 아폴로 11호 달 착륙에 기여한 내용을 허구로 각색한 작품이다.[50] 이 천문대와 망원경은 영화에 직접 등장한다.
  • 스티브 힐리지의 1977년 앨범 《모티베이션 라디오》의 표지에 이 망원경이 등장한다.
  • NASA와 협력하여 갈릴레오, 카시니 등 많은 행성 탐사선의 추적 및 통신을 담당하고 있다. 특히 아폴로 11호의 달 착륙 생중계 영상을 수신한 것으로 유명하며, 이는 2000년 영화 《디쉬》(달의 양)로 제작되었다.

9. Wiradjuri 이름

2020년 11월, 전국 원주민의 날(NAIDOC Week)에 천문대의 세 대의 망원경에 Wiradjuri 이름이 부여되었다. 주 망원경("The Dish")은 창조신 비야미(Biyaami)의 별집을 따서 ''Murriyang''으로 명명되었다. 2008년에 건설된 12m 소형 망원경은 "영리한 눈"을 의미하는 ''Giyalung Miil''로 명명되었다. 세 번째로 사용 중지된 안테나는 "영리한 접시"를 의미하는 ''Giyalung Guluman''이다.[6]

참조

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[2] 뉴스 CSIRO Parkes Radio Telescope – The Dish – added to National Heritage List https://www.abc.net.[...] Australian Broadcasting Corporation 2020-08-10
[3] 웹사이트 40 Years of The Dish http://www.abc.net.a[...] Australian Broadcasting Corporation 2007-02-10
[4] 웹사이트 Parkes radio telescope construction https://csiropedia.c[...] CSIROpedia 2011-02-11
[5] 서적 Joe Pawsey and the Founding of Australian Radio Astronomy Springer, Cham. 2023
[6] 웹사이트 Multi-million dollar receiver to revolutionise science at Parkes Radio Telescope https://www.parkesch[...] 2018-05-15
[7] 웹사이트 Canberra Deep Space Communication Complex http://www.cdscc.nas[...] NASA Jet Propulsion Laboratory
[8] 웹사이트 The Dish turns 45 http://www.csiro.au/[...] Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation 2023-10-03
[9] 서적 Observatories and Telescopes of Modern Times http://lib.iszf.irk.[...] Cambridge University Press
[10] 웹사이트 CSIRO's Parkes Telescope Surface Upgrade March 2003 https://www.parkes.a[...] Australia Telescope National Facility
[11] 웹사이트 Receivers and Correlators https://www.parkes.a[...] Australia Telescope National Facility
[12] 웹사이트 The Parkes Multibeam Receiver mapped galaxies over the entire southern sky https://maas.museum/[...] Museum of Applied Arts & Sciences 2012-09-25
[13] 웹사이트 Multibeam Receiver Description http://www.atnf.csir[...] Australia Telescope National Facility 1997-05-27
[14] 웹사이트 Parkes radio-telescope gets an upgrade https://cosmosmagazi[...] Cosmos Magazine Blog 2018-05-21
[15] 웹사이트 Ultra wideband receiver at Parkes http://www.atnf.csir[...] Australia Telescope National Facility
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[18] 서적 The New Astronomy: Opening the Electromagnetic Window and Expanding Our View of Planet Earth https://www.research[...] Springer
[19] 문서 Parkes and 3C273, The Identification of the First Quasar https://www.parkes.a[...]
[20] 문서 Parkes radio telescope construction 2011
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[37] 간행물 A Russian Tycoon Is Spending $100 Million to Hunt for Aliens https://www.wired.co[...] 2015-07-20
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