До сих пор мы рассматривали возможности и попытки обнаружения радиосигналов ВЦ. Это вполне естественно, поскольку радиосвязь является основным средством коммуникаций на Земле, и поскольку, начиная с пионерских работ Д;:с. Коккони, <£. Морри — сона и Ф. Дрейка, было показано, что радиоволны СВЧ-диапазона могут обеспечить связь на межзвездные расстояния. А возможны ли иные способы связи с ВЦ?
В XIX в., когда радиоволны еще не были известны, рассматривались проекты световой сигнализации на планеты Со шечной системы. Наиболее серьезный проект был предложен Э. Неовиусом, российским ученым финского происхождения[32]. Неовиус предложил поместить в фокусе оптического телескопа яркий источник света и с помощью специальной подвижной диафрагмы с вырезами модулировать световой поток в виде «точек» и «тире» азбуки Морзе. В качестве источника света он предла! ал использовать недавно изобретенную вольтову дугу Располагая ее в фокусе телескопа с диаметром объектива в 1 м, можно было создать сигнал вполне обнаружи — мый на поверхности Марса с помощью аналогичного телескопа Для создания обнаружимого сигнала на более удаленных планетах Нео — виус предлагал использовать систему из нескольких 1 — метровых телескопов. Он прекрасно понима и что создание такой системы не под силу одной какой-либо стране и предлагал объединить усилия многих передовых стран, рассматривая задачу связи с внегемными цивилизациями как общечеловеческую. Проект Неовиуса был рассчитан на связь в пределах Солнечной системы. А возможна ли связь с помощью световых сигналов на межзвездные расстояния? До изобретения лазеров мы должны были бы ответить отрицательно.
На первый взтлуд, это может показаться не совсем ясным Рели мы помещаем радиопередатчик в фокусе зеркальной антенны и таким образом создаем луч, кот орый можно направить на различные звезды, полу чая при этом вполне обнаружимый си) нал, — то почему бы ни поместить источник света в фокусе оптического зеркала и с помощью такою прожектора не попробовать передавать световые сигналы? Различие между радиотелескопом и прожектором состоит в том, что радиотелескоп обладает гораздо большей направлепност ыо. Это связано с тем, что излучатель радиоволн, находящийся в фокусе зеркальной антенны, имеет размер, не превышающий длину волны радиоизлучения, поэтому раствор радиолуча определяется только дифракцией и равен X/D Длина волны видимого света столь мала, что неволмоз:;но создать источник такой протяженности. Пламя вольтовой дуги или нить накаливания имеют размер порядка сантиметров, а длина волны видимого спектра меньше 1мкм, При таких условиях расходимость луча прожектора значительно больше дифракционного предела. Хороший прожектор имеет расходимость луча порядка полградуса. Такую же диаграмму направленности будет иметь радиотелескоп диаметром 1 м, работающий на волне 1 см. Это довольно низкая направленность. Чтобы обеспечить радиосвязь на межзвездные расстояния, требуется гора що более высокая направленность. Тем более это необходимо для светового сигнала. Веда условия обнаружения свете вого сигнала гораздо хуже, чел: радиосигнала. Это связано с необходима стыо выделения сигнала на фоне излучения звезды
Если цивилизация, посылающая радио или световые сигналы, находится в окрестности какой то звезды (на планете, обращающейся вокруг этой звезды), то при наблюдении ее даже с расстояния ближайших звезд (а тем более с дальних расстояний) излучение цивилизации невозможно отделить от излучения звезды практически они будут наблюдаться в одном направлении Значит, сигнал ВЦ должен быть обнаружен на фоне излучения 1везды. Мощность излучения нормальной звезды, типа Солнца, в радиодиапазоне низка, поэтому обнаружение радиосигналов на фоне Этого излучения не представляет труда. Ограничивающим фактором здесь является не излучение звезды, а галактический фок Если радиосигнал можно обнаружить на фоне галактического излучения, он «автоматически» выделяется из излучения зве щы Иное дело в оптическом диапазоне Здесь интенсивность излучения звезды гораздо выше, и именно она, а не галактический фон, ограничивает возможность обнаружения сигнала. Чтобы световой сигнал можно было обнаружить на фоне яркого излучения звезды, направленность светового пучка должна быть очень острой, значительно острее, чем в радиодиапазоне. В то время как световой прожектор дает очень низкую нащ авленность. Изобретение лазеров позволило снять это противоречие.
Принцип работы лазера такой же, как у мазера (рассмотренного в § 1.8). Он является источником вынужденного когерентного излучения, в котором все фотоны данной длины волны летят в одном направлении. Конечно, это условие выполняется не абсолютно, а с определенной точностью: поскольку излучение лазера по всей его поверхности синфазно, то угловая ширина светового луча определяется дифракцией и равна Х/а, где а — линейный размер излучающей поверхности. А так как длина волны видимого света очень мала, то и расходимость пучка лазера, даже при небо; шом размере све1ящейся поверхности, невелика. Так, идя X = 5000 А при а = 1 см, расходимость пучка составляет 5 • 10 q рад или 10 секунд дуги, что сопоставимо с направленностью радиотелескопа диаме гром 200 м, работающего на волне 1 см. Это уже достаточно высокая направ ленность. Однако с помощью оптической системы ее можно еще увеличить. Поместим в пучок лазера идеальную линзу диаметром а с фокусным расстоянием, равным тоже а. Тогда в фокусе линзы будет получено действительное изображение размером X. То есть такая система позволяет получить источник света, имеющий размер, равный длине волны (как излучатель в радиодиапазоне). Если теперь совместить фокус линзы с фокусом большого зеркала, диа — мет ром £>, то пучок, выходящий из большого зеркала, будет иметь расходимость X/D. Для 5 мефово] о зеркала она составляет 10 7 рад или 0,02 yi ловой секунды. Это соот зетствуег очень высокой направленности: телесный угол, в котором сосредоточено излучение, равен 10"и стерадиана. (Чтобы реализовать такую направленность в радиодиапазоне, надо иметь гшангский радиотелескоп; если, например, радиотелескоп работает в диапазоне 20 см, где расположены радиолинии водорода и гидроксила, его размер должен быть 2000 км’) Столь высокая направленность лазера позволяет осуществить передачу световых сигналов на межзвездные расстояния
Первые, кто обратил внимание на возможность использования лазеров для межзвездной связи, были американские ученые Р. Шварц и Ч. Таунс. Их статья в «Nature» на эту тему[33] появилась в 1961 г., спустя год после первых попыток поиска радиосигналов ВЦ (проект «Озма»). Таунс является одним из изобретателей лазера, вместе с советскими учеными Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым он был удостоен Нобелевской премии за это изобретение. Не удивительно поэтому, что именно Таунс исследовал возможности применения лазеров для связи между космическими цивилизациями.
В качестве примера Таунс и Шварц рассмотрели i акую систему: лазер мощноеTuio 10 кВт, работающий в непрерывном режиме на волне 5000 А, в полосе 1 МГц, диаметр дополнительного большого зеркала — 5 м. Угол раствора пучка в такой системе 10~7 рад. Чтобы сохранить столь высокую направленность, система должна быть вынесена за пределы атмосферы.
Если внеземная цивилизация, расположенная около одной из ближайших звезд на расстоянии 10 св. лет от Солнца, посылает к нам световые сигналы с помощью подобной системы, то поток излучения у Земли будет состав тять Ю-16 Вт/м2, что соответствует звездной величине 21,2’"’. В те годы это было близко к предельной звездной величине объекта, который можно было наблюдать на Земле при помощи самых крупных телескопов. Заметим, что обычный прожектор той же мощности (10 кВт) создал бы на Земле поток на 10 порядков (в Ю10 раз) меньше, что было бы далеко за пределами обнаружения
Рассмотрим теперь проблему выделения лазерного сигнала на фоне излучения звезды. Звезда типа Солнца, расположенная на расстоянии 10 св. лет, создаст у Земли поток, равный 3-10"9 Вт/м2. Эта величина на 7,5 порядков превышает ноток от лазера. Следовательно, если наблюдать в интегральном свете, мы ничего не увидим. Но можно воспользоваться тем, что лазер излучает в очень узкой полосе частот. Полос г 1 МГц на волне 5000 А соответствует интервал длин волн ~ 10 s А. То есть лазер излучает очень узкую спектральную линию, которая наблюдается на фоне непрерывного спектра звезды. Для того чтобы линию можно было обнаружить, выделить на фоне непрерывного спектра, с помощью спектрог рафа (или иного спектрального аппарата), спектральная плотность потока в линии должна превышать спектральную плотность потока звезды в непрерывном спектре на той же частоте. При принятых параметрах излучающей системы спектральная плотность потока от шзера на Земле будет равна 10"22 Вт/(м2 • Гц). Та же величина для звезды i оставляет 4 • Ю-24 Вт/(м2 ■ Гц). То есть спектральная плоскость потока лазера в 25 раз превышает спектральную плотность потока звезды. Условие обнаружения выполнено! Но его еще надо реализовать практически Если бы мы сумели выделить в спектре звезды участок шириной 10 s А на частоте лазера, тогда наблюдаемая контрастность линии по отношению к непрерывному спектру равнялась бьг 25, что с избьгтком достаточно для ее обнаружения. Но такая разрешающая способность совершенно недос1ИЖнма для звездных спектрографов. Если же использовать спектрограф с более грубым разрешением, интенсивность линии будет «размазываться» по спектру, и ее наблюдаемый контраст будет падать. Практически можно реализовать звездный спектрограф с разрешающей способностью 0,03 А. Это очень вьгеокая разоешающая способность! Но даже при гаком разрешении наблюдаемый контраст линии составит всего 0,01 от непрерывного спекгра. При гаком кон трасте обнаружить линию практически невозможно. Чтобы преодолеть эту трудность, Таунс и Шварц предложили очень красивую идею: использовать дал передачи частоту, которая совпадает с центром какой-нибудь сильной линии поглощения в спектре звезды. Тогда в центре широкой линии поглощения будет наблюдаться узкая линия излучения, испускаемая лазером. А так как излучение звезды в центре линии поглощения слабее, чем в соседних участках непрерывного спектра, то наблюдаемый контраст лазерной линии возрастает. Расчеты показали, что при использовании лазера на частоте одной из линий «Н» или «К» звездного спектра наблюдаемый контраст при разрешающей способности 0,03 А будет составля ть 10%, что уже достаточно д, гя обнаружения. Для передачи информации по такому каналу можно менять какой-нибудь параметр излучения, например интенсивность линии.
Таким образом, описанная система позволяет осуществить передачу сигналов в оптическом диапазоне с расстояния ближайших звезд. Применение более мощных лазеров даст возможность увеличить дальность связи. При мощности 1010 Вт (подобные лазерьг разрабатываются для противоракетной обороньг и для реакторов термоядерного синтеза) дальность связи возрастет до 10000 св. лет. Для обнаружения таких сигналов необходимо изучать спектры звезд с высоким спектральным разрешением при помощи крупных оптических телескопов с целью поиска узких линий излучения, расположенных на необычных частотах (например, в центре сильных линий поглощения) и обладающих переменными характеристиками.
Другой тип сигналов связан с применением лазеров, работающих в импульсном режиме. В этом случае высокая пиковая мощ ность достигается за счет концентрации энергии в очень коротком импульсе. Так, лазер с энергией импульса 10 Дж при длительности импульса 10"12 с имеет мощность 1013 Вт.
А. Д. Сахаров предложил способ оптической сигнализации без применения лазеров, с помощью термоядерной «лампы-вспышки» — сокращенно J1B (рис.1.10.1). Устройство выводится за предел пла нетной системы и там взрывается. Энергия взрыва трансформируется в короткий световой импульс, который можно обнаружи ь на расстоянии ближайших звезд. Согласно предложению А. Д. Сахарова, несколько J1B размещае гея в пространстве эквидистантно на одной прямой (рис. 1.10.2) и взрываются синхронно, либо через равные промежутки времени. Такой характер сигнала может служить критерием искусственности. Для передачи информации используется тон — гая микроструктура импульса Приемное устройство должно включать оптический телескоп с высоким угловым разрешением (до 0,01") и аппаратуру для регистрации очень корот ких световых импульсов. А. Д. Сахаров предложил систематически, раз в 10-20 лет, выводить заряды ЛВ за пределы Солнечной системы и взрывать там Помимо сигнализации, это хороший способ избавиться от термоядерного оружия на Земле.
Обсудим теперь сравнительные достоинства связи в радио и оптическом диапазонах. Прежде всего необходимо выделить две задачи: 1) передача и обнаружение позывных; 2) передача и прием основной содержательной программы связи (космическое вещание). Назначение позывных — привлечь внимание получателя, облегчить ему задачу установления искусственной природы принимаемого излучения. Для этого наряду с физическими характеристиками сигнала, которые можно рассматривать в качестве предварительных критериев искусственности, позывные должны содержать определенное количество смысловой информации, на основании которой можно сделать окончательное заключение об искусственном характере принятых сигналов. Кроме того, можно полагать, что позывные содержат информацию, представляющую своего рода «ключ» к основной программе: указание на частоту, на которой ведется информативная передача; сведения о полосе сигнала, способе кодировки и т. д. Общее количество информации, которое требуется для этих целей, не так велико. Поэтому пропускная способность
|
-7-
I-
Рис. 1.10.1. Оптическая «Лампа-вспышка» для связи с ВЦ Фрагмент из письма А Д. Сахарова (ответ на анкету SETI) Источником энергии служит термоядерный взрыв. Сжимая энергией продуктов взрыва тонкий слой газа — аргоиа, можно получить короткую световую вспышку с любой микроструктурой для передачи информации
Рис. 1.10.2. Схема размещения импульсных источников света в проекте Л Д. Сахарова
|
Канала (скорость передачи информации) в случае позывных не имеет решающего значения, она может быть невелика. После того как цивилизация обнаружит и расшифрует позывные, она может перейти к приему основной программы космического вещания. Эта программа должна обеспечить передачу большого количества информации, поэтому пропускная способность канала в этом случае приобретает существенное значение. С учетом этих требований рассмотрим радио и оптический канал.
Основное достоинство радиоканала состоит в том, что в нем реализуется минимум принципиально неустранимых помех. Это делает радиосвязь наиболее экономичной в энергетическом отношении. Но дело не только в экономичности связи. Минимум принципиально неустранимых помех — это определенное объектив-
4—4147 ное свойство, которое отмечает радиодиапазон среди других диапазонов электромагнитных волн, своего рода метка, известная всем цивилизациям. Поэтому стремясь найти согласованное решение по выбору диапазона, они должны обратить внимание на эту «метку». Тем более, что отмеченное свойство делает радиодиапазон пригодным и, в известном смысле, оптимальным для всех ци вилизаций.
Главные достоинства оптического канала — его высокая про пускная способность и легкость осуществления остронанравленной передачи. Чтобы осуществить сравнимую направленность в радиодиапазоне, надо иметь зеркала размером в сотни километров. Такие зеркала можно построить только в космическом пространстве; на поверхности планеты они будут испытывать слишком большие деформации от собственного веса, при которых не удается сохранить требуемую точност ь поверхности. Впрочем, и лазерные установки также надо выносито за преце. нл атмосферы, но но другой причине — чтобы избежат ь расширения луча в неоднородной атмосфере.
При определенных обстоятельствах направленность лазерных систем может быть даже излишне высокой, затрудняющей поиск. Так, в рассмотренном выше примере, когда сш нал посылается с расстояния 10 св. лет, а раствор пучка составные] 10~7 рад, его поперечное сечение в «пункте наблюдения» будет составляв 10 млн км. Э то значительно меньше размеров Солнечной системы и даже меньше (в 15 раз) расс тояния от Земли до Солнца. Поэтому если цивилизация отправитель направит гсуч лазера точно на Солнце, Земля не попадет в этот луч, и сш нал не может быть принят. Следовательно, чтобы облучить неизвестную планету, где, может быть, существует разумная жизнь, цивилизация-отправитель должна будет «шарить» лучом своего лазеоа по околосолнечному пространству, в пределах всей Солнечной системы (или ожидаемой «зоны жизни»)44. Это увеличивает время поиска для передающей ВЦ и затрудняет обнаружение сигнала, так как обитаемая планета лишь на г. ороткое время будет облучаться инозвездным лазером. На эту" труд — носгь обратил внимание И. С. Шкловский. Конечно, она не является непреодолимой. Все зависит от мощности лазера. Если мощ ностъ лазера увеличить на 4 порядка, доведя ее до 100 МВт, то, используя более скромную оптическую систему с диаметром объектива 5 см вместо 5 м, можно увеличить раствор пучка в 100 раз. При этом луч, направленный на звезду, покроет практически всю планетную систему (или, по крайней мере, ее «зону жизни»), и искать нужную планету в околозвездном пространстве уже не по- фебуется. С другой стороны, увеличив мощность лазера, можно при той же высокой направленности соответственно увеличить дальность связи. При дальности 1000 св. лет и растворе пучка 10~7 рад он будет покрывать практически всю планетную систему искомой цивилизации. Но в этом случае (при большой дальности) необходимо обследовать огромное число звезд.
В условиях взаимн01 о поиска, когда положение абонента совершенно неизвестно, желательно, чтобы в диаг рамме направленности телескопа, как у передающей, так и у принимающей ВЦ, одновре менно находилось возможно большее число потенциальных абонентов (потенциальных обьектов поиска). А оно, естественно, увеличивается с расширением диаграммы. В этом смысле более скром ная направленность радиотелескопов дает даже известное преимущество Другое дело, когда цивилизации обнаружат друг друга, тогда между ними може_ быть установлен постоянно действующий высоконаправленный канал связи, для создания которого целесообразно использовать оптические средства.
Пропускная способности канала определяется его полосой частот. В этом отношении оптический канал обладает большим пре имуществом по сравнению с радиоканалом. Но опять-таки в уело виях взаимного поиска высокая пропускная способность оптического канала является излишней. Однако она необходима для осуществления высокоинформативной связи.
На основании этих соображений можно заключить, что для передачи и приема позывных целесообразно использовать радиоканал, а дчя информативной передачи эффективней использовать оптический или даже ренп еновский диапазон спектра. Это значит, что на первом этапе, ко! да реч! мдет о поиске позывных, предпочтительнее вести его в радиодиапазоне. Однако учитывая неизбежную неполноту наших знаний, нельзя слишком категорически настаивать на этих выводах, как нельзя исключать и альтернативные подходы
1.11. Неэлектромагнитные каналы
В странной жажде ненасыгной Ощущаете смелы Скудость электромагнитной Вам наскучившей шкаль.
ЮЛинник
До сих пор мы обсуждали связь с помощью электромагнитных волн. Рассмотрим теперь другие, неэлекфомагнитиые каналы связи.
Гравитационные волны. Согласно общей теории относительности, при движении массивных тел с переменным ускорением возникают возмущения гравитационного поля, которые распространяются в вакууме в виде фавитационных волн. Скорость их распространения равна скорости света. Гравитационные волны генерируются в любой системе вращающихся или колеблющихся масс. Мощным источником их являгс гея взрывы езерхновых звезд, про цессы гравитационного коллапса. Хотя никто не сомневается в существовании фавитационных волн, обнаружить их эксперименгаль но пока не удалось. Это связано с чрезвычайно малой интенсивностью и крайне слабым взаимодействием фавитационных волн с веществом. Имеются лишь косвенные свидетельства излучения фавитационных волн космическими объектами. Так, в тесной системе из двух нейтронных чвезд, одна из которых — пульсар PSR1913 + 16, наблюдается монотонное сокращение орбитального периода. Предполагается, что это происходит- вследствие сближения компонентов, которое вызвано потерей энергии из-за фавитационного излучения. Численные оценки согласуются с этим предположением. В настоящее время в десятках лабораторий мира создаются детекторы для регистрации гравит ационных волн космического происхождения. Другая проблема — научиться генерировать гравитационные волны, т. е. проблема создания достаточно мощных генераторов фавитационных волн. Если какие-то высокоразвитые ВЦ решили эти проблемы, они могут использовать гравитационные волны дитя межзвездной связи.
Проходя через массивное тело, гравитационные волны изменяют направление, преломляются, подобно световым волнам, проходящим через линзу. В результате гравитационные волны фокусируются на некотором расстоянии от такой «гравитационной линзы». Как показал Л. X. Ин — гель, обычная зьезда (типа Солнца) обладает хорошими фокусирующими свойствами. Если в фокусе такой «линзы» поместить генератор трави-
тационных волн, то можно получить почти параллельный пучок лучей шириной 1000 км, который практически не расходится вплоть до меж звездных расстояний Ю4 св. лет5" Значит, гравитационная антенна диа метром 1000 км могла бы полностью перехватить всю энергию, излуча< мую генератором Фокусиру ющие свойства звезды линзы могут быть использованы и на приемном конце линии связи Если направление на ис гочник сигнала известно (и значит, известно положение гравитационного фокуса своей звезды), то можно разместить в нем детектор грави тационных волн; тогда для перехвата всей энергии гене ратора не потребуются гро моздкие антенны.
Мы не упоминаем здесь проблему доставки детектора в фокус, расположенный достаточно далеко от звезды на периферии планетной системы. Поскольку наша цивилизация не владеет пока техникой передачи и приема гравитационных волн, все эти проблемы представляют для нас чисто умозрительный интерес.
|
Рис. 1.11.1. Гравитационная антенна Луизиан-
Ского университета США Приемником гравитационных воли является алюминиевый цилиндр массой 5 т, охлаждаемый до температуры 3-10"’ К
|
Нейтринная связь. Сходная ситуация имеет место и в отношении нейтрино. Идея нейтринной связи была высказана польским физиком М. Суботовичем в 1967 г., а затем обсуждалась другими авторами (помимо научных работ, надо упомянуть замечательный роман С. Лема «Голос Бога» — в русском переводе «Голос Неба»), В качестве генератора нейтрино, по мысли Суботовича, можно использовать ускорители протонов с энергией в сотни гига — электронвольг. Такой ускоритель позволяет получить хорошо сфокусированный, направленный и достаточно интенсивный поток нейтрино с энергией 103* 107 эВ. Для кодирования информации можно использовать модуляцию потока по част ore (или энергии нейтрино).
Отличительной особенностью нейтрино является очень слабое взаимодействие их со всеми видами материи. Поэтому поток ней-
™ Ингель Л. Х Замечание о гравитационной фокусировке//Астрсн журн 1973. Т. 50 Вып 6. С. 1331-1332
Три но может проходи гъ гигантские расстояния от места генерации, где — го в удаленных областях Вселенной, до места обнаружения без всякого искажения. Это выгодно отличает нейтрино от электромагнитных волн. Последние испытывают поглощение в межзвездной среде, рассеяние на неоднородносгях среды, вращение плоскости поляризации, влияние дисперсии, которое приводит к искажению сигнала. Выбором соответствующего диапазона электромагнитных волн можно добиться уменьшения этих эффектов, но полностью избавиться от них невозможно Поток нейтрино практически не испытывает никаких взаимодействий и не искажается. Это очень ценное свойство для связи.
Но это же замечательное свойство нейтрино чрезвычайно затрудняет их обнаружение. Ели бы нейтрино совсем не взаимодействовали с веществом, их невозможно было бы обнаружил Но отдельные, очень редкие акты взаимодействия нейтрино с атомами на пути их следования все же происхо дят И вот эти редкие акты и надо зарегистрировать. Несмотря на слож ность задачи, первые нейтринные телескопы уже созданы. Детектор ней1 риио представляет собой большой объем вещества (мншень), в котором ре тистрируются акты взаимодействия нейтрино с атомами мишени. Чем больше атомов содержит мншень, тем чаще происходят взаимодействия — тем выше чувствительность детектора. Чтобы исключить помехи от космических лучей, детектор помещается глубоко под землей или под водой.
В одном из первых нейтринных телескопов — телескопе Р Девиса, построенном в 1967 г., мишень из тетрахлорэтилена С2С14 объемом 400 000 л размещается на глубине 1,5 км под землей, куда не проникают космические лучи, но свободно доходят нейтрино. При взанмодейств. ш солнечных нейтрино с изотопом хлор 37 он превращается в радиоактивный изотоп аргон-37 Последний выделяется и регистрируется с помо щыо радиохимических методов. Детектор этого типа был предложен Бруно Понтекорво в 1946 т.
Другой тнп детектора для регистрации солнечных нейтрино предложен советским ученым В. А. Кузьминым в 1964 г. Он основан на взаимо действии нейтрино с редкоземельным элементом галлием, который при этом превращается в германий. Галлиевый детектор сооружен в 1984 г. на Баксанской нейтринной обсерватории в Призльбрусье[34]. Он расположен в — туннеле, вырытом в недрах юры, на расстоянии 3,5 км от устья штольни. Установка имеет 10 реакторов, содержащих 50 тонн металлического галлия, который испол1 дуется в качестле мишени Образующийся в ре (ультате реакции германий извлекается с помощью очень топких химических процедур. Можно представить себе трудность этой задачи, если учесть, что требуется извлечь 10-15 атомов германия нз мишени, содержащей 10-" атомов.
Еще один действующий телескоп, предназначенный для регистрации солнечных нейтрино — Камчоклнде И[35], вступил в строй в Японии в 1988 г. Детектор размещен в шахте на глубине около 1 км под землей, он представляет собой цилиндрическую цистерн)’ объемом 3000 л, наполненную особо чистой водой При взаимодействии нейтрино с атомами воды воз-
|
Охл. «лающий
Газогенераторная и кон-.рольная комната (пультооая)
Насос для полами тстрахлорэтилена
Рис. 1.11.2. Нейтринный телескоп Дсвиет
Резервуар объемом 400 м-‘, заполненный тетрах-юр-ттеном, размешен под землей на гпубине 1,5 км. При взаимодействии солнечных нейтрино с изотопом хлор-37 он превращается в радиоактивный изотоп аргон-37. который выделяется и регистрируется радиохимическим..ютодом
|
Пикают потоки электронов, которые генерируют световые вспышки, регистрируемые высокочувствительными фото детекторами, установленными на стенках цистерны. В отличие от предыдущих установок, нейтринный телескоп Камиоканде позволяет не только зафиксировать количество нейтрино, но и определить направление, откуда они приходят. Наблюде ния на Камиоканде подтвердили, что источником регистрируемых пейт рино является Солнце В 1996 г. вс-упил в строй новый более совершенный прибор Супер-Камиоканде, чувствительность которого в 100 раз превышает чувствительность прежнего детектора Планируется с помощью этой установки исследовать не только солнечные нейтрино, но и нейтрино более высоких энергий от других астрофт шческих источников.
Для регистрации потоков нейтрино, возникающих при коллапсе массивных звезд (вспышки сверхновых — см. гл. 2), используется сцинта. я ционный телескоп Баксанской нейтринной обсерватории. Он вступил в строй еще в 1978 г. Регистрирующая часть телескопа состоит из восьми слоев жидких сцинтиляционных детекторов; четыре горизонтальных слоя составлены в виде этажерки с расстояниями 3,5 м между «полками» этажерки (слоями), а четыре вертикальных слоя окружают «этажерку» с четырех сторон. Общие размеры VcTaHOBKH 17x17x11,5 м, полное коли чество детекторов — 3150. Каждый детектор представляет собой аллю — миииевый контейнер размерами 70x70x30 см, заполненный жидким органическим сцингилятором, в центре контейнера установлен фотоумно житель, регистрирующий заряженные частицы. Принцип действия телескопа состоит в следующем. При взаимодействии нейтрино, идущих из нижней полусферы Земли, с окружающим детектор веществом образуются заряженные частицы — мюоны. Проходя через сцитиляционный детектор, частица вызывает вспышку света, которая регистрируется фо тоумножителем. Частица высокой энергии вызывает световые вспышки в детекторах, лежащих на ее траектории, это позволяет определять направление прихода частицы с точностью до 2°. К 2000 г. на установке
|
Рис. 1.11.3. Лаоора горный копус Баксаиской нейтринной обсерьатории
|
Зарегистрировано около 700 нейтрино, что составляет более половины всей мировой статистики
Для регистрации нейтрино более высоких энергий (1012-1015 эВ) требуются телескопы нового поколения. Самый большой из разрабатываемых телескопов этого типа — ДЮМА! Щ (DUMAND — Deep Underwater Muon And Neutrino Detector — глубоководный тетектор мю — онов и нейтрино). В качестве мишени в нем используется морская вода. При столкновении высокоэнер1ичного нейтрино с атомным ядром возникает ливень заряженных частиц, который, двигаясь со скоростью, превышающей скорость света в воде (но, конечно, меньшей, чем скорость света в вакууме!), вызывает черенковское излучение, регистрируемое с помощью фотоумножителей. Согласно первоначальному проекту, детектор должен был содержать 30 тысяч фотоумножителей (в герметических контейнерах), которые образую’, пространственную решетку с расстоянием между узлами порядка 30 м. Объем детектора 1x1x1 км, масса воды 109 тонн, предполагалось разместить его на глубине 5 км. В даль нейшем проект был видоизменен. В последнем десятилетии XX века разрабатывались три варианта ДЮМАНД меньшего масштаба[36]. Пер вый вариант, разрабатываемый американскими, японскими и европей скими институтами, предусматривает размещение детектора на глубине
Нсэлсктрома! Um лыс каналы
4,5 км в 30 км от одного из островов Гавайского архипелага. В его состав входя г 216 фотоумножителей Второй проект ДЮМАНД предусматрива ет сооружение нейтринного детектора иа Байкале (на глубине 1,4 км в 5 км от берега). Он разрабатывается Инстнту том ядерных исследований РАН совместно с Институтом физики высоких энергий (Берлин) и рядом других российских институтов и университетов. И наконец, третий проект ДЮМАНД разрабатывают совместно Институт ядерных исследова ний РАН и Афинский университет (Греция). Детектор предполагается разместить на глубине 4,1 км вблизи юго- западного побережья Греции.
Для изучения нейтрино сверхвысоких энергий (больше 10Lft эВ) советские ученые Г. А. Аскарьян и Б. А. Долгошеий предложили использовать акустический метод (проект <ДЮМАНД акустический»). При взаимодействии таких нейтрино с атомными ядрами в толще воды возникает ливень частиц, который распространи ясь в воде создает звуковую волну. Для регистрации звуковой волны Аскарьян и Долгошеин предложили использовать гидрофоны с пьезодатчиками, последние преобразуют звуковой импульс в электрический сигнал, который по кабелю передается на компьютер. Согласно их предложению, установка должна иметь форму параллелепипеда с основанием LOxlO км и высотой 1 км, объем воды 100 км3, масса воды 10" тонн; в этом объеме предлагается равномерно распределить 100 000 гидрофонов с пьезодатчиками. В 1992 т. во время экспедиции на океанографическом корабле «Витязь» по испытанию элементов установки ДЮМАНД-3 проводились также испытания элементов акустической аппаратуры. Имеются и другие проекты, на г. оторых мы останавливаться не будем.
|
Рис. 1.11.4. Схема автономного модуля нейтринного телескопа (проект ДЮМАНД)
|
Реализация этих проектов откроет возможность регистрации нейтрино галактического и межгалактического происхождения, в том числе реликтовых нейтрино, возникших еще во время «Большого взрыва», в кото Ром родилась наша Вселенная. Поскольку ней. рино практически не взаимодействуют ни с веществом, ни с излучением, они несут информацию о той эпохе и тех процессах, в которых они образовались: о Формировании! везд, галактик, о самых ранних этапах эволюции Вселенной. Таким обра зом, мы стоим на пороге возникновения нейтринной астрономии.
Когда нейтринные телескопы войдут в практику астрономических исследований, их можно будет использовать и для целей SFTI. Но при этом мы должны допустить, что ВЦ освоили технику генерирования достаточно мощных потоков нейтрино (в соответствующем диапазоне энергии).
Высказывалось также предположение о возможности использования для межзвездной связи модулированных потоков заряженных частиц. О щако такие потоки будут сильно искажаться в межзвездных Mai нитных полях, поэтому применение их весьма сомнительно. Но, конечно, мы не можем полностью исключить такую возможность.
Интересные возможности открывает биологический канал связи. Предпо гагается, что высокоразвитые ВЦ могут записывать информацию в генетическую структуру некоторых микроорганизмов, ввода искусственные элементы в цепочки ДНК с помощью генной инженерии. Информационная емкое гь ДНК огромна. Ее вполне достаточно, чтобы, не препятствуя биохимическим функциям организма, нести и элементы послания ВЦ. Считается, что только 5 % информационной емкости ДНК используется для передачи наследственной информации; оставшуюся часть можно использовать для послания иным цивилизациям. Более того, этот вид связи имеет такие преимущества, как самовоспроизведение «послание» и самоисправление «ошибок» воспроизведения ( так как организмы, подвергшиеся мутации, как правило, погибают ). Наконец, высокий уро вень сложности такого «послания» позволяет расшифровать его, только когда цивилизация-получатель достигнет достаточно высокого уровня развития
Реализация биологического канала связи восходит к идеям К Э. Циолковско! о о посеве жизни и к более поздним представлениям Ф. Крика и Л. Оргела о направленной панспермии. Гипотеза биологического канала в общем виде была высказана М. М. Aipec — том в 1975 г. и более детально развита Г. Марксом[37]. Японские исследователи X. Ёко и Т. Осимо попытались с этой точки рения проанализировать генетическую структуру фага фХ-174. Хотя этот предварительный эксперимент не дал положительного результата, идея биологического канала заслуживает серьезного внимания.
Еще дальше в этом наппавлении идет советский астрофизик Г. М. Бескин Он полагает, что информация высокоразвитых ВЦ может быть закодирована не только в структуре Д1IK, но и в некоторых сложных природных явлениях ‘ типа солнечной активности1).
Рассмотренные каналы связи при всей своей экзотичности основаны на известных физических носителях сигнала. Но следует также иметь в виду возможность исполь: ования внеземными цивилизациями каналов связи неизвестной природы, основанных на пока непознанных нами законах материального мира и, соответственно, на неизвестных носителях сигнала. Существование непознанных законов природы и неизвестных форм материи представляется совершенно несомненным, ибо альтернативная точка зрения означала бы, что мы полное тыо познали весь беспредельный неисчерпаемый материальный мир. История науки дает нам красноречивые примеры неправомерности подобных взглядов. Вспомним, как в конце XIX века ученые были уверены, что сооружение фундаментального здания теоре тической физики, в общих чертах, уже закончено, осталось лишь уточнить отдельные детали. Никто не придавал тогда серьезного зна чения небольшим изьянам в величественном здании классической фи зики. Но именно из них выросли теория относительности и кванто вая механика, коренным образом изменившие наше представление о мире и сам характер нашего мышления. А коль скоро так, коль скоро мы допускаем существование неизвестных нам форм материи и энергии, мы должны допустить, что другие цивилизации могут иснользо вать их как средство связи
О неизвестном говорить бесполезно. Но все же две возможное ти, лежащие на грани известного, упомянуть можно
Тахионная связь. Тахионы — это гипотетические частицы От обычных частиц они отличаются тем, что имеют мнимую массу. Это приводит к сущест венному отличию в характере их движения. Если обычные частицы не могут двигаться со скоростью, превышающей скорость света, то тахионы, напротив, не могут дви гаться со скоростью меньше скорости света, их скорость всегда превышает с. Существование тахионов не противоречит никаким фи зическим законам, в том числе теории относительности. Однако экспериментально они не обнаружены. И это понятно. Еслл тахионный мир — мир мнимых масс и больших скоростей — действительно существует, то в нем должны действовать удивительные закономерности, например, в тахионном мире причина может опережать следствие. По существу, это означает, что причина и следствие меняются местами, то есть, происходит нарушение принципа причинности. В нашем мире этого никогда не бывает, и считается, что Быть не может. Поэтому про тахионы, нарушающие принцип причинности, можно сказать, что они «не от мира сего», следовательно, они и не могут наблюдаться в нашем мире. Но бьггь может, тахионный мир и наш мир сосуществуют? Если в тахионном мире есть свои «тахионные цивилизации», то они могут обмениваться информацией по каналам тахионной связи, где сигнал распространяется со скоростью, превышающей скорость света. Но дня нас эта связь не представляет пока практического интереса, поскольку тахионы не принадлежат нашему миру. Вот если бы мы могли проникнуть в Тахионный мир… Но здесь кончается область точного знания. Поэтому мы замолкаем и представляем слово поэту.
Тахиоиный мир
Мы проникаем в тахионный мир. Здесь Будущее правит Настоящим, А не Минувшее, как в нашем мире, Где следствие не смеет никогда Опережать причину. Эти Ограничения снимает Космос. За световым предельным рубежом. И вот мы замерли у этой грани, Где мнимыми становятся все массы И странно обращенной связь причин.
Что впереди, за световым пределом, Куда сейчас решительно шагнем?
Там Тонкий Мир — мир быстрых тахионов!
Он снился нам. Причинность сна подобна Телеологии сверхскоростной, Где следствие маячит впереди Перед причиной, уплотняя вечность В одно мгновенье. Странный этот мир! И в нашей интуиции есть отсвет Вселенной тахионов! — Мы теперь Открыли тайну дальнего прогноза: Предчувствие есть тахиониый луч, Который вырабатывает сердце В минугу высочайших напряжений, Налаживая с будущим прямой Спасительный контакт. И вот мы смело Ступаем за привычную межу…
Ю. Линник
%
Здесь самое время обратиться к экстрасенсорному каналу Экстрасенсорные явления, связанные с нераскрытыми возможностями человеческой психики, находятся вне рамок современной научной парадигмы, хотя некоторые видные ученые (Д. И. Менделеев, В. И. Бехтерев и др.) занимались их изучением. В настоящее время исследование экстрасенсорных явлений бурно развивается Несмотря на все издержки этого противоречивого процесса, можно ожидать существенного прорыва в данной области в ближайшие годы. Спектр экстрасенсорных явлений весьма разнообразен. К. Э. Циолковский счи! ал, что часть из них может быть связана с воздействием неизвестных разумных сил космического происхождения. Именно они и представляют гштерес с точки зрения CETI. Ведь если речь идет о любой форме воздействия космического разума, то это и есть контакт с ним. Одним из первых на этот аспект CETI обратил внима ние московский литератор Ю. И. Долгин[38].
Можно высказать ряд умозрительных сооб] жжений в отношении экстрасенсорного канала связи. Передача информации по такому каналу осуществляется непосредственно в форме мысли, без каких-либо промежуточных посредников и процессов (таких как, например, переход к устной речи или письменному тексту с последующим преобразоганием их в электрический, или иной, сигнал). По аналогии с электромагнитным каналом можно предположить, что носителем сигнала здесь являются ментальные волны, образующие тонкую ментальную материю (ментальное поле). Так как частота является универсальной характеристикой любого волнового процесса, независимо от его материального носителя, то можно полагать, что существуют ментальные золны различной частоты. Скорость распространения их неизвестна. Но поскольку речь идет о форме материи, не сводящейся к известным физическим взаимодействиям (электромагнитному, сильному, слабому и гравитационному), то ограничения, справедливые для этих взаимодействий, могут не действовать для ментальной материи. Возможно, скорост ь распространения ментальных волн превышает скорост-. света. Недаром древнее изречение гласит, что самой быстрой является мысль.
Важнейшая особенность ментального канала состоит в том, что приемником информации здесь выступает сам человек (человеческое сознание). Но человек — также и генератор мысли. Человек непрерывно мыслит. К сожалению, часто этот процесс является совершенно неуправляемым: мысли возникают произвольно, помимо воли и желания человека. Эт и хаотические мысли, подобно собственным шумам радиоприемника, затрудняют восприятие (прием) информации. Поэтому для успешной работы ментального канала необходима дисциплина мышления. («Голос Безмолвия», о котором говорят восточные мистики, можно интерпретировать как информацию, поступающую по бесшумному ментальному каналу.)
Другая сторона проблемы состоит в том, что любое мыслящее существо во всех слоях земного пространства является генератором ментальных волн. Следовательно, возникает задача избавления от земных помех. Вероятно, так же как и в случае радиоволн, этого мож1 о добиться путем отстроики но частоте. Поскольку помехи многочисленны и разнообразны, необходима очень гонкая настройка ментального приемника. Может быть, творческое вдохновение, испытываемое поэтом, композитором или художником, когда им является их Муза, дает какое-то отдаленное представление об этом процессе. Отсюда ясно, что развитие ментальной связи надо искат ь на путях красоты, повышения культуры, совершенствования каждого человека и всего общества. Не это ли и имели в виду Ф М Достоевский, когда он говорил, что красота спасет мир, и Н К Рерих, когда он уточнял, что осознание красоты спасет мир?
Мы коснулись двух каналов, которые лежат на г рани известно] о. Но, конечно, внеземные цивили (ации могут использовать каналы связи, о которых мы не имеем никакого понятия. Возникает воп рос: если это так, то насколько оправданы поиски в радиодиапазс не или других диапазонах электрома1 нитных волн? Думается, если мы хотим добиться прогресса, мы должны исследовать те каналы, которые нам уже известны, исследовать их всеми доступными нам средствами. Результат исследования заранее предсказать невозможно, но таким путем мы будем увеличивать свои знания. Ведь и отрицательный результат означает получение определенного знания. (В процессе такого исследования может оказаться, что определенные каналы непригодны для CETI, тогда поиск в них проводить не сле- дус ) Поэтому возможность существования других каналов CETI, основанных на пока неизвестных нам законах природы, не исклю чает, а напротив, предполагает необходимость детального излучения и использования единственного доступного нам канала — с помощью элею ромагнитных волн.
Этот Boiidoc обсуждался на советскс американской конференции CETI (Бюракан, 1971 г.). Касаясь его, Ф. Моррисон заметил, что следует начать с предположения о существовании цивилизаций, использующих известные нам законы физики, и оценить возможности связи с такими цивилизациями. Эту мысль поддержал и развил фон Хорнер. Он отметил, (те, если существуют высокоразвитые цивилизации, использующие неизвестные нам каналы связи, го, вероятнее всего, они должны знать, как свяв#гься с такими «космическими младенцами как мы. Правда, не исключено, что у них в этом огноше нии имеется «нижний предел» интереса. Было бы важно установить, находимся ли мы за этим пределом. Проверить это — подчеркнул фои Хорнер, — можно только экспериментально.
Я думаю, было бы неверно, ссылаясь на существование непознанных законов природы, отказываться oi исследования известных ка налов связи. Но надо постянно «держать в уме» дру! ие возможности, иметь их в виду как в плане готовности использовать новые каналы для целей CETI, когда они станут досто янием науки, гак и при оценке резучь татов поиска.
|
ITusVMbAfb’intc****^, ч
JtC-rr^ViM^U СМ.
Су. м/О ^ Э*5* Y—W^Y #4 FoA^’.Ii
Jic С^Ч . ftJLix* ^ jta-too
PJM Л /li
Tyy^rfi ^^/Ui,
Уи^гУ^У^ CiC4<**yZ
Рис. 1.11.5. Фрагмент письма А. Д. Сахарова
|
«Нельзя полностью исключил», — писал А. Д. Сахаров, — что мы еще слишком мало знаем и у меем. Нельзя исключить, что естт вопиющие пробелы в наших основных представлениях о пространстве, об его топологической структуре, и что внеземные цивилизации веду! свои передачи с учетом этого обстоятельства, а мы «смотрим не в ту сторону». Нельзя также исключить вопиющий пробелов в отношении типов существующих в природе излучений. Еще более вероятно, что наши корреспонденты, исиользу." уже известные нам виды излучений и законы природы, рассчитывают при этом на такой уровень чувствительности приемной аппаратуры, который для нас пока еще совершенно недоступен по техническим, технологи ческим и экономическим причинам Однако все эти сомнения не должны расхолаживать нас на пути попыток приема сигналов с постепенным увеличением чувствительности (и стоимости) приемной
аппаратуры и расширения методологии поиска. Только так, рано или поздно, можно рассчитывать на успех»[39].
Поиски сигналов — любой природы — не единственный путь обнаружения ВЦ. В следующих параграфах этой главы мы рассмотрим другие возможности.
