Архив автора

07.02.2013 | Автор:

Интересные соображения о стратегии поиска внеземных цивилиза­ций были развиты патриархом советской радиоастрономии С. Э. Хайкиным (1901-1968)[21]. По состоянию здоровья он не мог присутствовать на бюраканской конференции, представленный им доклад был зачитан Ю. Н Парийским, с которым Хайкин обсуж­дал основные положения своего доклада

«Своеобразие обсуждаемой проблемы, -— подчеркнул Хайкин, — состоит в том, что она обращена в далекое будущее. Если не прояв­лять необоснованного оптимизма (который был бы только вре­ден), то нужно быть готовым к тому, что результат этой работы станет известным только нашим потомкам и, быть може т, даже да­леким потомкам». Отсюда следует, что планомерная работа по ус­тановлению радиосвязи с ВЦ «должна быть организован?, как сис­тематическая работа многих поколений». Конечно,— отмечал Хай­кин, — нельзя исключить того, что первый успех будет достигнут быстро, но это скорее надо рассматривать «как очень матовероят — ную случайность, на которую нельзя рассчитывать при организа­ции планомерной работы». В обстановке энтузиазма первых лет SETI это сдержанное заявление прозвучало некоторым диссонан­сом, но последующее развитие событий подтвердило правоту Хай — кина.

Одной из особенностей нашего динамичного и прагматическо­го века является стремление к быстрому получению результатов, желание самим воспользоваться плодами своего труда. В прошлые века люди нередко предпринимали проекты, осуществление кото рых растягивалось на многие поколения. Достаточно вспомнить сооружение крупных величественных храмов. Те, кто проектиро­вал такой храм, и кто закладывал первые камни в его фундамент, не могли надеяться увидеть завершение сооружения, но это не останав ливало строителей. Теперь подобные проекты почти не предпри­нимаются. Возможно, SETI является именно таким проектом, и нам суждено лишь заложить первые камни в его основание.

Важнейший вопрос в проблеме связи с ВЦ — как отличить ис­кусственные си1 налы от естественного радиоизлучения. Излучение естественных источников содержит информацию о мощности ра­диоизлучения, его спектральном сооаве, характере поляризации, размерах источника, распределении яркости в нем. Эту информа­цию Хайкин назвал «естественной информацией». Но такая же «ес­тественная информация» содержится и в радиоизлучении искусст­венного источника. Поэтому она не мщи дать бесспорных доказа­тельств искусственного происхождения источника, а может дать лишь более или менее веские основания подозревать его в искусственно­сти. Единственным бесспорным доказательством искусственного характера принимаемого радиоизлучения может служить только наличие в нем какой-либо информации, выходящей за пределы «ес­тественной информации». Как обнаружить такую информацию? Прежде всего, считает Хайкин, необходимо получить наиболее пол­ную и детальную «естественную информацию» о космических ра­диоисточниках. Мы должны знать возможно больше о том, какими свойствами обладают естественные радиоисточники. Тогда, обна­ружив источник с резко отличными свойствами, мы можем подо­зревать его искусственное происхождение, хотя нельзя исключить и того, что он относится к новому классу естественных радиоисточ­ников. Чем полнее «естественная информация* об источниках, ко­торой мы располагаем, тем больше вероятность того, что «подо­зрительный» источник может иметь искусственное происхождение. Но задача получения наиболее полной «естественной информации» о радиоисточниках — это основная задача радиоастрономии. По­этому, заключает Хайкин, планомерные поиски сигналов ВЦ (а не попытки, рассчитанные на случайную удачу) на нервом этапе пол­ностью совпадают с задачами радиоастрономии. Лишь тогда, когда будут накоплены достаточно веские «улики» искусственного проис­хождения того или иного источника, станут целесообразны попыт­ки обнаружить в принимаемом радиоизлучении информацию, вы­ходящую за пределы «естественной информации». Только эта пос­ледняя задача является специфической для связи с ВЦ, и только для ее решения потребуются специальные технические средства поми­мо тех, которые используются в радиоастрономии.

Совпадение первого этапа поиска сигналов ВЦ с задачами ра­диоастрономии явля :тся очень благоприятным обстоятельством, ибо позволяет организовать работу ча первом этапе таким обра­зом, чтобы она приносила реальные результаты, которые позволят оправдать затраченные усилия и будут поддерживать интерес к ра­боте у большого коллектива людей, а не только у отдельных энтузи­астов. Or roio, насколько полно будет использована такая благо­приятная возможность, указал Хайкин, будет зависеть успех перво­го, а значит, и последующих этапов поиска радиосигналов ВЦ.

Какие средства следует использовать для связи с ВИ* С. Э. Хай­кин подчеркнул, что возможности сьязи зависят от уровня средств, которыми располагают обе цивилизации, и определяются «произ­ведением их возможностей». Поэтому чем более мощные средства мы применим, тем менее мощными средствами могут располагать наши партнеры, или, при тех же средствах, тем больше будет пре­дельное расстояние, на котором возможно установление связи. При­менение возможно более мощных средств на Земле значительно уве­личит вероят тость осуществления связи с ВЦ и, следовательно, дол­жно быть положено в основу программы решения этой проблемы.

Однако С. Э. Хайкин не ограничился только этими общими со­ображениями, а предложил конкретную стратегию, основанную на идее взаимного поиска, при котором каждый из партнеров стремит ся предугадать действия другого и согласовать с ним свои цейс твил.

Рассмотрим две цивилизации А и В, различающиеся по уровню развития. Пусть развитие цивилизации В соответствует примерно нашему уровню, а цивишзация А гораздо более развита. Для циви­лизации В трудность планирования радиосвязи состоит в том, что она не знает ничего определенного о технических возможностях цивилизации А. После дняя находи гея в эт ом от ношении в гораздо более благоприятных обстоятельствах: шинируя радиосвязь с ме­нее развитой цивилизацией В, она может вполне определенно ука­зать тот низший уровень развития цивилизации В, при которой та будет в состоянии принять посланные ей сигналы. Цивилизации более низкого уровня (неспособные принять ее сигналы) не будут интересовать цивилизацию А. Но возможности тех цивилизаций, которые способны установить связь, будут ей известны.

Попробуем встать на точку зрения цивилизации А. Как ей уста­новить связь с цивилизацией В? Если положение цивилизации В в пространстве неизвестно, ей не остается ничего другого, как либо вести изотропную передачу на всю Галактику, либо последователь­но обследовать лучом своей антенны все подходящие звезды в сфе­ре выбранного радиуса R. Но поскольку цивилизация А знает уро­вень развития цивилизации В, она придет к выводу, что цивилиза­ция В способна сообщить о своем существовании и готовности приема сигнала (цивилизации, не способные к этому, не будут при­ниматься во внимание). Для этою цивилизация В должна послать монохроматическое излучение с шириной полосы несколько герц на частоте радиолинии водорода 21 см (или, еще лучше, на одной из частот ее гармоник) мощностью в тысячи киловатт, последова­тельно облучая все небо, или телесный угол, в котором находится большинство звезд Галактики. Рассчитывая на передачу такого «сиг­нала готовности», цивилизация А создаст систему обнаружения, предназначенную для его приема. (Это может быть система, анало­гичная рассмотренной в предыдущем параграфе.) Цивилизация В не закладывает в «сигнал готовности» никакой специальной инфор­мации, однако, приняв его, цивилизация А сможет определить на­правление, откуда был послан сигнал, и оценить расстояние до ци­вилизации В. После этого она немедленно приступает к передаче информации цивилизации В с помощью остронаправленной ан­тенны При этом радиоизлучение, несущее информацию, можно будет сопроводить «пилотсигналом» на частоте, совпадающей с той, на которой передает свой «сигнал готовности» цивилизация В. Это будет указание на то, что «сигнал готовности» принят, и в передава­емом излучении содержится «искусственная информация».

До сих пор мы рассуждали с точки зрения цивилизации А. Вста­нем теперь на точку зрения цивилизации В. Она должна учит лвать этот образ мысли цивилизации А и выполнять свою чаегь програм мы взаимного поиска, т. е. послать «сигнал готовности». Конечно, она может надеяться, что цивилизация А осуществит передачу, не дожидаясь получения «сигнала готовности». Но при этом ей придем­ся считаться с гем, что другие цивилизации типа В примуг j’ry страте­гию и пошлют свой «сигнал готовности». Тоща цивилизация А бу­дет считать существующими только те цивилизации В, от которых приходит «сигнал готовности». Если бы она знала, что цивилизация В не имеет возможности послать «сигнал готовности», тогда ей при­шлось бы вести передачу на всю Галактику (путем изотропного излу­чения или последовательно облучая все направления). Но цивилиза­ция А знает, что цивилизация В имеет такую возможность, и она зна­ет, что цивилизация В знает, что она знает об этом. Принимая во внимание эти обстоятельства, цивили! ация В должна понять, что, отказываясь от передачи «сигнала готовности», она рискует поста­вить себя вне системы организованной Галактической связи. Не яв­ляется ли «сигнал готовности» тем взносом, который цивилизация В должна внести за вступление в «Галактический клуб»?

«Возникает любопытная ситуация, — подчеркнул Хайкин, — в "сообществе цивилизаций Вселенной" каждая из циьилизаций дол­жна, в соответствии с уровнем своего развития, затрачивать опреде­ленные усилия на укрепление "сообщества". Не выполняя выпав­ших на ее долю задач, она может оказаться вне сообщества». Это очень важное положение, которое выходит за рамки стратегии ра­диопоиска и имеет более широкое философское звучание. Всякий контакт предполагает желание и усилия, предпринимаемые с обеих сторон. «Сигнал готовности» можно трактовать в самом широком плане — прежде всего, как внутреннюю психологическую и нрав­ственную готовность человечества к контакту

Но вернемся к радиопоиску. Посылка «сигнала готовности» от­даляет установление связи (на время распространения сигнала до цивилизации А и обратно). Если расстояние между цивилизациями не слишком велико (скажем, меньше 100 св. лет) эту задержку можно счи гать приемлемой; при больших расстояниях между цивилизаци ями (больше 1000 св. лет) задержка становится существенной. Мо­жет быть, это обстоятельство побуждает цивилизацию А посылать радиосигналы, не дожидаясь получения «сигнала готовности»? Мы не может полностью предугадать ее действия. Поэтому было бы целесообразно, не отказываясь от поиска сигналов, организовать также передачу «сигнала готовности». Но такой сигнал должен стать акцией всего человечества. В этом случае наши усилия будут иметь смысл также как сигнал внутренней психологической готовности человечества к контакту. И тогда, кто знает, может быть, мы полу­чим ответ даже от тех цивилизаций, которые используют неэлект­ромагнитные каналы связи?

ГЛАВА 1. Поиски внеземных цивилизаций

56 ———— —————— =———— —

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Идеи Н. С. Кардашева открывали хорошие перспективы для поис­ка радиосигналов ВЦ. Надо было с чего-то начать. Осенью 1963 г. И. С. Шкловский и Н. С. Кардашев обсудили эту проблему с акаде­миком В. А. Амбарцумяном, который предложил для оценки со­стояния проблемы и выработки практических рекомендаций про­вести научное совещание и согласился с тем, чтоб:л оно проходило в Бюраканской астрофизической обсерватории (Армения), дирек­тором которой он был.

Первое Всесоюзное совещание по проблеме «Внеземные циви­лизации» состоялось 20-23 мая 1964 г. Оно было организовано Аст рономическим советом Академии наук СССР, Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберг а и Бюраканской Астрофизической обсерваторией. Состав участников был не очень широк; в основном это были астрономы, радиоастрономы и ра­диофизики[16]. Среди них ведущие советские радиоастрономы: С. Э. Хайкин, И. С. Шкловский, В. С. Троицкий, Н, Л. Кайданов­ский, Н. С. Кардашев, Ю. Н. Парийский, В. А. Разин, Г. М. Тов — масян и др.; крупнейшие радиофизики: В. А Котельников, Л. А. Пистолькорс, В. И. Сифоров; специалисты по космической связи: Е. Я. Богуславский, Е. Ф. Дубовицкая, из астрономов при­нимали участие Б. В. Кукаркин, Д. Я. Мартынов, Б. Я Маркарян, Э. Е. Хачикян, И. Д. Новиков и др.; физику представлял Я. Б. Зель­дович, математик*’ А. В. Гладкий. Совещание проходило под пред­седателе гвом В. А. Амбарцумяна.

Круг вопросов^ которые обсуж хались на совещании, можно раз­бить на гри группы: а) общие проблемы ВЦ (физические условия, необходимые для возникновения и развития жизни, множествен­ность обитаемых миров и ожидаемая распространенность техни­чески развитых цивилизаций, характер и уровень их развития, воз­можные типы контактов между цивилизациями); б) проблема уста­новления свя? и с ВЦ (оптимальный диапазон частот, возможная длительность и информативность связи, ожидаемые свойства искус­ственных радиоисточников, методы их обнаружения); в) проблема языка для Межзвездной связи.

Совещание пришло к выводу, что проблема контакта с внезем­ными цивилизациями является важной и актуальной научной про­блемой, которая вполне назрела, поскольку «имеются реальные предпосылки для постановки исследований и опытов» в этом на­правлении. Была подчеркнута необходимость планомерного экспе­риментального и теоретического изучения проблемы ВЦ.

В отношении методики поиска сигналов на совещании выяви­лись два подхода, две различные точки зрения. Первое направле­ние — поиск сигналов от цивилизаций нашего или несколько более высокого уровня (цивилизации I типа по Кардашеву). Методика поиска подобных цивилизаций исходит из того, что для обеспече­ния разумной дальности связи передающая цивилизация использу­ет узкополосное и узконаправленное радиоизлучение (узкополос — ность служит также критерием искусственности).

Идею использования узкополосных сигналов для межзвездной связи активно отстаивал В. С. Троицкий[17]. Он не связывал гакие сигналы с какой-то универсальной частотой (например, с радиоли­нией 21 см), а считал необходимым осуществлять поиск во всем оптимальном диапазоне волн (сантиметровые и дециметровые вол­ны). В частности, он обра тип внимание на целесообразность поис­ка около линий радиоизлучения отдельных молекул, применяемых в молекулярных генераторах и усили>елях: линия аммиака на волне 1,25 см и линия формальдегида на волне 0,4 см.

Для обнаружения подобных сигналов, как уже отмечалось выше, необходимо осуществлять поиск по час гоге и поиск по направле­нию. Простейшая стратегия состоит в том, что обе цивилизации, передающая и принимающая, осуществляю! взаимный поиск, об­следуя множество подходящи:: звезд, поочередно направляя антен­ны на них Однако в этом случае очень велика вероятность пропус­ка сигнала. Чтобы исключить пропуск сигнала, В. А Котельников предложил создать непрерывно действующую многоангенную сис тему обнаружения, перекрывающую весь небесный свод и обеспе­чивающую поиск по частоте в пределах выбранного оптимального диапазона волн[18]. С этой целью каждая антенна должна быт.) обо­рудована многоканальным приемником; полоса каждого канала порядка 1 Гц, для перекрытия оптимального диапазона требуется 109-10ш спектральных каналов.

Блок-схема приемника Котельникова приведена на рис 1.5.1. Здесь А — антенна, У — усилитель, в котором происходит усиление и преобра­зование частоты принимаемых сигналов, Ф — фильтры с полосой Д/, Д — детекторы, И — интеграторы, суммирующие энергию, прошедшую через фильтр за время посылки длительностью т, П — пороговые уст ройства, которые дают сигнал па выходе только в том случае, когда янер гия, прошедшая через фильтр за время т превышает установленное поро­говое значение.

Приемник позволяет обнаружит» сигнал, но не дает возможность при­нимать информацию, если прн передаче используется одна из систем ам­плитудной модуляции. Можно однако, передавать информацию, меняя частоту сигнала от посылки к посылке. То1да сигнал будет появляться то

В одном, то в другом канале приемника), причем с каждой новой посыл­кой он будет регистрироваться в каждом новом канале.

Появление сигнала в данном канале можно рассматривать как опре­деленное сообщение. Скорость передачи информации в такой системе

Две стратегии поиска сигналов

Рис. 1.5.1. Многоканальный приемник В. А. Котельникова для поиска сигналов ВЦ:

А — антенна, У — усилитель, Ф — узкопс поеные филь гры, И — ■ интеграто­ры, П — пороговые устройства

Будет составляв (log2AF)/t бит в секунту (N — число спектральных кана­лов в приемнике). А полное количество информации, которое можно передать ча время одной посылки длительностью т, равно log2W, что при N = 10s -101U составляет приблизительно 30 бит.

Стратегия поиска при использовании подобной системы, соглас­но В. А. Котельникову, состоит в следующем. Рассмотрим две циви­лизации А и В, расположенные на расстоянии R друг от друга. Цивилизация А ведет передачу, цивилизация В работает на прием. Осуществляя поиск по направлению, цивилизация А последователь­но «обшаривает» лучом своей антенны все небо, при этом длитель­ность посылки сигнала в данном направлении равна т. Пусть теле­сный угол луча антенны равен а). Тогда для обхода небесной сферьг требуется время TQ = 4ят/(0. Поскольку цивилизация В, как мьг пред­положи. ш, имеет систему обнаружения, охьатьгвающуго все небо, одна из антенн этой системы смотрит на цивилизацию А. Приемник, связанный с этой антенной, зафиксирует сигнал в момент, когда ска­нирующая антенна цивилизации А окажется направленной на циви­лизацию В. Эксперимент по обнаружению сигнала должен длиться в течение времени T, значительно превышающего T0. Тогда за время проведенит эксперимента сигнал будет зарегистрирован несколько раз (вообще говоря, в разных каналах) через равные промели тки времени T0, что позволит уверенно отличить его от случайных по­мех.

Какова же длительность эксперимента при подобном поиске? При­мем, что длительность посылки в данном направлении т = 3 с. Пусть площадь передающей антенны S, = 10s м2, длина волны X = 10 см; тогда СО = X2/Sl = 10~7, f0= 3,8 • 10s с = 12 лет. А полное время эксперимента в этом случае будет составлять ~ 102 лет Это время можно существенно сократить, если цивилизация А, вместо того, чтобы «обшаривать» все небо, будет последовательно облучать все подходящие звезды в сфере радиуса /?, быстро переводя антенну с одной звезды на другую. Пусть, например, система рассчитана на дальность связи 3000 св. лет, т. е. обе цивилизации предпола] ают, что расстояние между ними не превышает 3000 св лет. В сфере такого радиуса содержится -10s звезд Поскольку каждая звезда облучается в течение 3 секунд, то (пренебрегая временем на перестановку антенны) полное время облучения всех звезд составит 3 • 10s с или 10 лет. То есть оно тою же порядка, как и при обходе всего неба. Однако нет необходимости облучать лее звезды. Цивилизация А должна выбрать только те из них, около которых можно ожидать нали­чие технически развитых цивилизаций В А Котельников принял, что доля таких «подходящих» звезд составляет 1 %. Тогда время их облучения будет составлять 0,1 года. Если эксперимент длится 1 год, то за это вре­мя сигнал появится 10 раз через каждые 36 дней.

Каковы параметры системы обнаружения? Пусть мощность передат­чика составляет 109 Вт, X = 10 см, т = 3 с. Оптимальные условия обнару­жения радиоизлучения реализуются, когда полоса каждого кана ла А/ = 1/т. Будем считать, что это условие выполнено. Пусть шумовая температура приемника Т = 30 К, и пусть у приемника установлено зна­чение порога, при котором вероятность ложного срабатывания и веро­ятность пропуска сигнала составляет 10~5. Чтобы при этих условиях об­наружить сигнал на расстоянии 3000 св. лет, надо иметь приемную ан­тенну плон-адыо 900 м2 Т1тобы с помощью таких антенн перекрыть BecL небесный свод, надо иметь более миллиона антенн (см. габл. 1.5.1). При этом не следует забывать, что i аждая такая антенна оборудуется много — канальнпм приемником, содержащим 10*-101" спектральных каналов. Ко­нечно, создание подобной системы чрезвычайно сложная задача

Параметры системы весьма чувствит ^льны к расстоянию между ци вилизациями. Если система рассчитана на 1400 св. лет, то для обнаруже­ния требуется 250 тысяч более скромных антенн плещадыо 200 м2 каж дая. При этом время обходы всех подходящих шезд составляет 3,6 дня Если эксперимент по-прежнему длится 1 год, то за это время сигнал должен появиться 100 раз. В этом случае можно разделить небосвод на 10 частей и последовательно обследовать каждую из них. Тогда, чтобы перекрыть исследуемую часть неба, количество антенн можно сокр Mm в 10 раз, что составит 25 тысяч антенн. Длительность обследования каж-


Таблица 1.5.1

Радиус ( феры, Ср, лет

3000

1400

650

300

ЧЛиоаявндв сфсре

108

107

10"

10 s

Время обхода всех звезд

10 лет

1 год

36 сут.

4 суг

Площадь приемной антенны, м2

900

200

40

9

Число антенн в системе обнаружения

1300000

250000

50000

11000

Число частей, на которые можно разбить небосвод

1

10

100

1000

Число антенн при делении небосвода

1300000

25000

500

11

Параметры многоантенной системы обнаружения[19]

Дой части неба — 36 дней, за это время сигнал должен появиться 10 раз. При расстоянии 300 св. пет система должна содержать 11 тысяч совсем небольших антенн площадью 9 м2. При этом время обхода всех подходя щих звезд, при принятых параметрах передающей системы, составит всего 1 час, небосвод можно разделить на 1000 частей, для перекрытие каж дой из которых потребуется только 11 антенн. В этом случае система обнаружения вырождается в несколько антенн, последовательно (по ча­стям) обследующих небесный свод

Исхода из подобных расчетов, В, А. Котельников пришел к вы воду, что обнаружение сигналов от цивилизаций нашего уровня впол­не реально, если одна такая цивилизация приходится на 106 звезд.

Если одна цивилизация приходится на I07 звезд, то при определен­ных условиях ее еще можно обнаружить. Но если одна цивилиза­ция приходится на 10х звезд, го обнаружить ее современными сред­ствами крайне затруднительно.

Если первая часть предложения В. А Котечьникова — создание многоканальных приемников — впоследствии была реализована, то к созданию многоантенных систем обнаружения пока даже не при­ступали. Эксперименты по поиску монохроматических сигналов, которые проводились до настоящего времени, состояли в кратков­ременном, последоват ельном обследовании небольшого числа под­ходящих звезд в ближайших окрестностях Солнца.

Второе направление, развиваемое Н. С. Кардашевым — поиск сигналов от сверхцивилизаций (см. § 1.4). Поскольку речь идет о непрерывном широкополосном излучении, обнаружение подобных сигналов возможно с помощью обычной радиоастрономической аппаратуры. Здесь, практически, не требуется проводить поиск по частоте. А поиск по направлению сводится к исследованию различ­ных дискретных источников космического радиоизлучения с целью выявления среди них искусственных радиоисточников, в соответ­ствии с ожидаемыми критериями искусственности. Обследование звезд в рамках этой программы не представляет интерес, так как сверхцивилизации, осуществляющие преобразование таких гигант­ских потоков энергии, уже не мо. ут ассоциироваться с обычными звездами.

Следует заметить, что в начале 1960-х годов, когда была выдви­нута эта программа, космическое радиоизлучение в оптимальном для межзвездной связи сантиметровом диапазоне волн было еще очень слабо изучено. Обзоры неба, проведенные к тому времени, на основе которых были составлены каталоги радиоисточников, выполнялись на более длинных волнах. Например, знаменитый Кембриджский обзор проводился на частоте 178 МГц. Можно было ожидать, что существует множество радиоисточников с максимумом излучения в сантиметровом диапазоне, которые не видны на бо лее длинных волна*[20]. Среди них могли быть и искусственные ис­точники. Поэтому Н. С. Кардашев выдвинул в качестве первооче­редной задачи SETI проведение полных обзоров неба в оптималь­ном для межзвездной связи сантиметровом диапазоне волн. Это предложение было поддержано радиоастрономами, поскольку оно смыкалось с актуальными задачами радиоастрономии. Предпола1а лось, что в процессе обзора можно будет делать отбор источников с малыми угловыми размерами, а затем исследовать их согласно дру гим ожидаемым критериям искусственности.

Кроме того, Н — С Кардашев обратил внимание на необходимость поиска искусственных радиоисточников в центре нашей Галактики и в ближайших галактиках — Магеллановых Облаках и Туманности Андромеда, а также на исследование некоторых пекулярных радио­источников.

Бюраканское совещание рекомендовало развивать исследования в обоих направлениях: поиск монохроматических сигналов от бли­жайших звезд и поиск сигналов от сверхцивилизаций п)тем деталь­ного исследования радиоисточников, подозреваемых в качестве ис­кусственных.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Примерно в те годы, когда в США вызревали идеи межзвездной связи, в СССР этой проблемой заинтересовался выдающийся аст­рофизик И. С. Шкловский. В 1958 г. он выдвинул гипотезу об ис кусственном происхождении с пут ников Марса, основанную на ано мальном торможении Фобоса при движении по орбите[14]. В то вре­мя он очень увлекался этой идеей и, естественно, с большим интере­сом следил за литературой по проблемам, связанным с разумной жизнью во Вселенной. Он мгновенно отреагировал на публикацию Коккони и Моррисона в «Nature» и уже в 1960 г. опубликовал в советском журнале «Природа» большую статью «Возможна ли связь с разумными существами других плгнег?». Эта статья легла в основу его знаменитой книги «Вселенная, жизнь, разум». Первое издание ее появилось в 1962 г. Затем она многократно переиздавалась в СССР и была переведена на многие иностранные языки. В прило­жении к 6-му (посмертному) изданию приводятся очень яркие вос­поминания И. С. Шкловского о том, как создавалась эта книга и о первых годах становления проблемы SETI. Книга оказала огром­ное влияние на развитие исследований по проблеме SETI в СССР и в других странах.

И. С. Шкловский всег да очень живо обсуждал научньге проблемы со своими учениками и коллегами. Он умел увлекать идеями и умел заражать энтузиазмом. Один из ближайших учеников Шкловского — Н. С. Кардашев увлекся проблемой связи с внеземньгми цивилизаци­ями и вы двинул очень важные идеи в этой области. Впоследствии он стал одним из признанных мировых лидеров в проблеме SETI. Свои главные идеи Кардашев изложил в работе «Передача информации внеземными цивилизациями», которая была опубликована в «Ас гро — номическом журнале» в 1964 г. В публикации статьи большое содей­ствие оказал крупный советский астрофизик и замечательный чело­век С. Б. Пикельнер. Сам он довольно скептически относился к про­блеме SETI, но был уверен, что спорные проблемьг в науке должны решаться путем открытой научной дискуссии.

Основная идея Кардашева состоя ia в том, что при поиске сигна­лов ВЦ надо ориентироваться на высокоразвитые цивилизации, тех­нический уровень которых намного прево :ходит уровень нашей зем­ной цивилизации. Действительно, если мы допускаем, что, кроме нас, во Вселенной есть и другие цивилизации, то мьг должньг также допустить, что среди них есть как цивилизации более низкого уров­ня, чем наша, так и значительно опередившие нас в своем развитии. Философским основанием для такого заключения служит убежде­ние в том, что земная цивилизации должна обладать некими сред­ними параметрами (Принцип Бруно). Но имеются и более веские аргументы естественнонаучного порядка. С тех пор как (более де­сяти миллиардов лет тому назад) во Вселенной начался процесс звез­дообразования. он продолжается и по настоящее время. Звезды имеют различный возраст, некоторые из них только что возникли, дру1 ие просуществовали уже миллиарды лет, третьи закончили свою эволюцию. На определенном этапе около некоторых звезд возни­кают цивилизации. Образуются они в разное время и развиваются разными темпами. Отсюда и разброс в уровне развития цивилиза­ции. Надо сказать, что Коккони и Моррисон хорошо понимали это, они подчеркивали, что внеземные цивилизации могут обладать гораздо бочее высоким техническим уровнем, но в своих практи­ческих оценках исходили (так же, как и Дрейк в проекте Озма) из уровня близкого к уровню нашей земной цивилизации. А это на­кладывало существенные офаничения на возможности обнаружс ния ВЦ.

Важнейшим параметром межзвездной связи является мощность передатчика От нее зависит дальность связи, объ-*м передаваемой информации, характер сигналов, а следовательно, и мет оды их об­наружения, На какую мощность передатчика можно рассчитывать? Очевидно, это зависит от энергетического потенциала передающей цивилизации. В настоящее время человечество потребляет в год около 3 • 102° Дж энергии всех видов, что соответствует мощности 1013 Вт. Причем ежегодный прирост энергопотребления составляет 3%. При таких темпах роста уже примерно через 1000 лет энерго­потребление достигнет величины 4 ■ 102л Вт, что равно полной мощ­ности излучения Солнца, а еще через 850 лет оно будет равно 4 • 1037 Вт, т. е. энергетическом)’ выходу 100 миллиардов звезд или мощности излучения всей Галактики. Кардашев исходил из энерго­потребления 4 • 1012 Вт и принял более скромные темпы роста — 1% в год. При этом он нашел, что эти значения будут достигнуты соответственно через 3200 лет и 5800 лет.

Исходя из этих оценок, он разделил все цивилизации на три типа но уровню потребляемой ими энергии. К I типу он отнес цивилизации с уровнем энергопотребления порядка 10|3Вт, ко

II тину— с уровнем энергопотребления порядка 4 • 1026 Вт, и к

III типу — с энергопотреблением порядка 4 • 1037 Вт. В § 1.12 мы рассмотрим некоторые возможные модели цивилизаций II и III типа.

Каковы перспективы ШЛЛНМНия цивилизаций I типа? Это за­висит от того, насколько част они встречаются. Если расстояние между ними порядка 10 св. лет, т. с. порядка расстояния между со­седними звездами — перспективы кажутся весьма обнадеживающи­ми. В сфере радиусом 10 св. лет находится всею несколько звезд, около которых можно ожидать партнеров по связи. Поэтому пере­дающая ВЦ может направить на каждую из таких звезд свои антен­ны и непрерывно облучать их. Если около одной из них, действи­тельно, существует цивилизация, которая хочет установить конт акт с цругой цивилизацией, то ей достаточно направить антенну на пере­дающую звезду (одну из немногих соседних звезд), и сигнал может быть обнаружен. Если же расстояние между цивилизациями I типа велико, значительно превышает расстояние между соседними звез дами, то установление связи между ними сопряжено с огромными трудностями.

Каково же ожидаемое расстояние между цивилизациями I типа? Число цивилизаций, находящихся на той или иной стадии разви­тия, пропорционально длительности этой стадии. Если стадия крат — ковременна, то соответствующие цивилизации встречаются очеггь редко, расстояние между ними ве лико; если стадия продолжается длительное время, цивилизации встречакися чаще, расстояние меж­ду ними относительно мало. Црейк. учитывал это обстоятельство, когда, анализируя вопрос о шумах, ввел «принцип технического со­вершенства» и оценил распространенность технически совершен­ных цивилизаций. Однако он не распространил эти соображения на энерг етический потенциал ВЦ и по существу ог раничился ( гак же как и Коккони и Моррисон) рассмотрением цивилизаций I типа.

По оценкам авторов проекта «Циклоп», разработанного иссле­довательским центром НАСАим. Эймса, существует приближенное соотношение, согласно которому число цивилизаций в нашей Га­лактике приблизительно равно времени их жизни, выраженному в годах (см. гл. 4). Это считается довольно оптимистической оцен­кой. Учитывая приведенные выше соображения Кардашева о росте энергетического потенциала цивилизаций, можно полагать, что ста­дия цивилизаций I типа кратковременна; вероятно, ее длительность порядка 103 лет, после чего они переходят в стадию сверхцивилиза­ции II типа. При такой длительности число цивилизаций I типа в Галактике порядка 1000, т. е. одна цивилизация приходится в сред­нем на I О8звезд, и среднее расстояние между ними приблизительно 3000 св. лет.

Оценим возможность приема сигналив в этом случае 11усть мощность передатчика составляет 100 МВт. Передача ведется на волне 21 см в по­лосе частот 2 Гп Эффективная площадь передающей антенны 105 м2. При мем, в согласии с «принципом технического совершенства», что темпера­тура шумов Тщ = 10 К. И пусть площадь приемной антенны также состав­ляет 105 м2, что близко ю конструктивному пределу для наземн) Ix радиоте лескопов, но вполне досшжимо для космических радиотелескопов, обращающихся по орбите вокруг Земли. Если антенны смотрят друг на друга, то в точке приема, на расстоянии 3000 св. лет от перегающей циви­лизации, может быть обеспечено отношение сигнал/шум рарное 100 Это не только достаточно для обнаружения сигнала, но и для уверенною при­ема информации с высокой надежностью. Все это выглядит весьма опги мистично, и, если цивилизации обнаружат друг друга, то они действитель­но могут организовать взаимно-направленный эффективный канал связи. Но в том-то и состоит проблема — как им найти друг друга?

Предположим, передающая ВЦ знает (или имеет достаточно оснований надеяться), что ближайшая к ней цивилизация находит­ся на расстоянии 300С св. лет, в сфере, где имеются 108 звезд. Она может выбрать из них подходящие звезды, около которых ожидает ся наличие планет и разумной жизни на них Д| >;ы таких звезд со­ставляет приблизительно 5 % Значит, надо будет обследовать 5 млн звезд. Облучать одновременно все звезды невозможно. Для этого потребовалось бы построить 5 миллионов гигантских антенн площадью 105м2 каждая. Но главное даже не в этом: с каждой ан­тенной должен быть связан передатчик мощностью 100 МВт, тогда полная мощность, излучаемая всеми антеннами, составит 5 • 1014 Вт, что значительно превышает энергетический потенциал цивилиза­ций I типа.

Остается единственная возможность поочередно облучать все 5 млн подходящих звезд. Ппи этом принимающая цивилизация так­же будет производить поиск, обследуя 5 млн подходящих звезд, расположенных в радиусе 3000 св. лет от нее, среди которых лишь одна (!) посылает сигналы межзвездной связи. Эти сигналы могут быть обнаружены лишь в том случае, если в момент, когда наша ан­тенна смотрит на передающую ВЦ, их антенна в этот момент на­правлена на нас. Конечно, вероятность такого события при обсле­довании миллионов звезд крайне мала и, следовательно, время по­иска очень велико. Задачу поиска можно упростить, если на приемном конце линии связи принимающая цивилизация постро­ит систему обнаружения, которая перекроет все небо или, по край­ней мере, все подходящие звезды. Число антенн в такой системе обнаружения огромно. В нашем примере надо было бы соорудить не менее 5 млн антенн, причем iHivhtckhx размеров. Сооружение даже одной такой антенны составляет серьезную техническую зада­чу для цивилизации нашего уровня.

Но это еще не все. В нашем примере передающая ВЦ посылает монохроматические сигналы с полосой частот 2 Гц. Это не случай но. Более широкополосные сигналы на гаком расс гоянии при име­ющейся мощности невозможно было бы обнаружить. А для обна­ружения узкополосных сигналов надо точно зна ть их частоту Ьсли же она неизвестна, то приходится проводить сканирование по час­тоте. То есть к проблеме поиска сш нала по направлению добаштя ется проблема поиска по частоте. Предположим, что используе гея частота радиолинии водорода 1420,4 МГц. Она известна с высо­кой точностью. Но вследствие движения звезд, передатчик движется относительно приемника, и поэтому частота сш нала смещае тся на величину, зависящую от относительной скорости их движения по лучу зрения. Так как скорости звезд различны, то и Chi налы будут испытывать различное смещение. А поскольку нам неизвестно, где, около какой звезды, находится передатчик, то необходимо обсле­довать всю полосу частот, в пределах коюрой может смещаться час­тота сигнала. Эта полоса достигает величины от долей мегагерца до нескольких мегаг ерц. Разыскать в такой полосе сигнал шириной не­сколько герц — очень тяжелая задача Если осуществлять последова­тельный поиск, перестраивая частоту приемника, то на обследова ние всей полосы поиска потребуется слишком много времени. При этом не исключена такая ситуация, когда мы попадаем в луч переда ющей антенны, и сами в этот момент смотрим на нее, но пока мы будем производить поиск но частоте, перестраивая приемник, пе­редающая ВЦ отвернет свою антенну, направив се на другую звезду (ведь ей в каждом цикле передачи надо облучить миллионы звезд, поэтому она не может тратить много времени на одну звезду). Ко­нечно, эт о было бы очень обидно! К счастью, существует более под­ходящий способ поиска сигнала по частоте — использование мно­гоканальных приемников, состоящих из множества отдельных узко­полосных каналов, которые в совокупности перекрывают всю подлежащую исследованию полосу частот. Для межзвездной связи такие приемники должны содержать миллионы каналов. В настоя­щее время подобные многоканальные приемники уже созданы, и с их помощью ведется поиск сигналов.

Проблема поиска существенно упрощается, когда мы переходим к поиску сигналов от цивилизаций II и III типа по Кардашеву. Рас­полагая гигантской мощностью (1026-1037 Вт), такие цивилизации могут вести непрерывную изотропную (или всенаправленную) пе­редачу сигналов в очень широжсой полосе частот, обеспечивая даже при этом условии их обнаружение на больших расстояниях. Это сразу исключает выбор по направлению для передающей ВЦ По­иск ведет только цивилизация, которая ищет Chi налы Если она по­строит систему обнаружения, которая перекроет все направления в пространстве (всенаправленная система обнаружения), то сигнал непрерывно будет попадать в одну из приемных антенн. Заметим, что число антенн в системе обнаружения и размер каждой из них меньше, чем при приеме сигнала от цивилизаций I типа, так как в данчом случае речь идет о приеме очень мощных сигналов. Исклю­чается также поиск по времени, поскольку передающая BI [ излучает непрерывно. Н жонец, практически исключается поиск по частоте. Действительно, полоса частот передатчика д.1я подобных цивили­заций может достигать 109-10"Гц, что сопоставимо с шириной оптимального диапазона волн (см. ниже). Значит, если правильно выбрать диапазон, то приемник, работающий в этом диапазоне, сможет обнаружить сигнал без всякого поиска по частоте.

Как определить оптимальный диапазон? Для рассматриваемых широкополосных сигналов невозможно связывать его с какой-то определенной радиолинией, например, с линией 21 см, полоса ко­торой составтяет сотые доли процента от предполагаемой полосы сигнала. Кардашев, как и Дрейк, предложил вести поиск в диапазо­не, где шумы минимальны и, тем самым, обеспечиваются наилуч шие условия обнаружения сигнала. При этом он, следуя, по суще­ству, тем же соображениям, что и Дрейк (принцип технического совершенства) считал необходимым принимать во внимание лишь принципиально неустранимые источники шума. Одним из таких источников, как мы видели (§ 1.2), является галактическое радиоиз­лучение. В качестве другого источника Дрейк рассматривал излуче­ние атмосферы. Но его нельзя считать принципиально неустрани­мым, так как цивилизация може i вынести приемную антенну за пре­делы атмосферы. Поэтому Кардашев не стал принимать во внимание этот источник шума, т. е. здесь он пошел дальше Дрейка, последова­тельно иройодя «принцип технического совершенства цивилизаций». Вместе с тем, он учел еще один важный фактор — квантовые флук туации.

Предположим, что отсутствуют все источники шума, включая излучение фона Казалось бы в этом случае, раз нет шума, то для передачи единицы информации можно затратит ь сколь угодно маио
энергии. Однако это не гак. Вследствие квантовой природы элект — ромагнихного изучения количество информации пропорциональ­но числу излучаемых фотонов (в пределе каждый квант, каждый фотон несет один бит информации). Следовательно, энертя, зат­рачиваемая на один бит, не может быть меньше, чем энергия одного кванта Hv (практически, она значительно больше, но пропорцио­нальна Hv). Это эквивалентно наличию шума с температурой Tq=Hv/K (Л — постоянная Планка, к — постоянная Больцмана, v — частота сигнала). Чем больше частота сигнала, тем больше энер­гия кванта и тем, стало быть, выше температура квантового шума.

На рис. 1.4.1 приведен спектр шумов за пределами земной ат­мосферы по Кардашеву В низкочас готной области спектра шумы определяются галактическим фоном, в высокочастотной области — квантовыми флуктуациями. Сплошная линия соответствует наблю­дению в направлении на центр Галактики, она имеет минимум в облас ти 10’" Гц (длина волны 3 см). Штриховая линия соответству­ет наблюдению в направлении на полюс Галактики, она имеет ми­нимум на частоте 3 • 10,; Гц (длина волны 10 см). В целом весь широкий диапазон спектра 10<;-5- 10" Гц, где обеспечивает­ся низкий уровень шума, можно считать оптимальным для меж- звелдной связи. Правда, здесь не учтено реликтовое излучение, которое было открыто позже, после появления работы Карда шева, но ei о учет качественно не меняет картину, если ограни­читься рассмотрением радиоди — апазона (см. ниже рис. 7.2.1).

Поиск сигналов от сверхцивилизаций

Рис. 1.4.1. Спектр шумов за пределами земной атмосферы (без учета реликтового фона). Сплошная линия соответствует наблюдению в направлении на центр Галактики, штрихо­вая — в напраьлении иа полюс Галактики

Какова дальность обнаруже­ния для сигналов сверхцивили заций? При рассмотренных ус­ловиях (непрерывная изотроп­ная передача в широкой полосе частот) дальность обнаружения для цивилизаций II типа может достигать 10 млн св. лет, что соответствует расстоянию до ближай ших галактик. Для цивилизаций III типа дальность обнаружения порядка 10 млрд св. лет, что сопоставимо с размерами наблюдае­
мой Вселенной. Значит, если где-нибудь в нашей Галактике, или даже в соседних галактиках, существует хотя бы одна цивилизация II типа, то мы уже сейчас, при современном уровне радиотехни­ки, можем обнаружить посылаемые ею сигналы. Что касается ци­вилизаций III типа, то такую цивилизацию можно обнаружить всюду, где бы она ни находилась, в пределах наблюдаемой области Вселенной

Конечно, это достигается за счет предполагаемой гигантской мощности передатчиков сверхцивилизаций Возникает вопрос — не будет ли слишком расточительным для них расходован» почти всю потребляемую ими энергию на радиоизлучение в целях межзвезд­ной связи? Кардашев специально подчеркнул, что никакой расточи­тельности здесь нет. Любая стабильная система с внутренними ис­точниками энергии должна излучать во внешнее пространства ров­но столько энергии, сколько она потребляет, иначе се температура будет постоянно возрастать. Значит излучение неизбежно, надо только преобразовать его в нужный диапазон спектра и закодиро­вать для передачи информации. Но на преобразование и кодирова­ние существенной доли энергии не требуется. Кардашев считал бес­полезным пытаться представить себе технологию сверхцивилизаций, поэтому он не рассматривал конкретные пути технической реализа­ции такой передачи, важно, что это ie противоречит законам фи­зики[15]

В настоящее время не существует сколько-нибудь уверенных оце­нок расстояний между космическими цивилизациями. При боль­ших расстояниях (скажем, больше 1000 св. лет) время распростра­нения сигнала может превысить характерное время развития циви­лизаций (время их существенного изменения), а при еще больших расстояниях — даже время жизни цивилизаций. При таких услови ях «диалог» между цивилизациями становится бесперспективным. Следовательно, речь может идти только об односторонней связи (космическое радиовещание), когда каждая цивилизация передает некий объем знаний без надежды на о-‘ вет.

Такая односторонняя передача в определенном смысле подобна передаче генетической информации. Как судьба особи после вос­произведения потомства не имеет значения для истории вида, точ­но так же и судьба цивилизации, после того как она отправит по­слание в Космос, не имеет значения для ее получателя. Может быть, в момент приема сигналов, где-то в < удаленной части Вселенной, пославшая их цивилизации уже перестала существовать, но электро­магнитные волны донесут до неизвестных абонентов отправленную им информацию.

Какое же количество информации можно передать по каналу межзвездной связи? Это зависит от полосы частот канала связи. При полосе 109 Гц можно передавать не менее 109 двоичных единиц в секунду. Тоща для передачи одного тома энциклопедии, содержа­щего 10л двоичных единиц, потребуется тысячная доля секунды, а за 100 секунд можно будет передать инф< >рмацию, содержащуюся в 100 тысячах подобных гомов, в которых, вероятно, можно было бы изложить всю сумму знаний, накопленных человечеством. При полосе 10" Гц скорость передачи, соответственно, в 100 раз выше.

Можно представить себе такую модель контакта. Цивилизация II или III типа непрерывно посылает сигналы по всем направлени­ям в пространстве. Каждый цикл передачи занимает время порядка одного года, в течение которого передается 10"-1018 бит инфор­мации. По окончании цикла программа повторяется вновь и вновь. Тогда, где бы в пределах действия передатчика, ни находился пред­полагаемый абонент (цивилизация-получатель), она, рано или по­здно, достигнув определенного уровня развития, сумеет обнаружить эти сигналы, расшифрует их и начнет прием ценнейшей информа­ции от бол^е развитой цивилизации. Это поможет ей преодолеть многие трудности, избежать многих ошибок и будет способство­вать более быстрому развитию (или, во всяком случае, расширению и обогащению ее опыта и знаний). Скоро и эта цивилизация смо­жет послать сигналы в космическое пространство, передавая зна­ния, полученные ею и обогащенные ее собственным опытом.

Такая модель контакта напоминает взаимодействие культур на зем­ном шаре. Многие великие цивилизации древности давно перестали существовать, но непреходящие ценности их культуры продолжают ьолновать новые и новые поколения людей и являются предметом изучения новых поколений, хотя никто из нас уже не сможет что — либо спросить у Сократа или поспорить с Аристотелем.

Как же обнаружить сигналы от — сверхцивилизаций? Монохрома­тический сигнал легко выделить из естественного космического ра­диоизлучения, так как он отличается именно своей узкополосно — стью. Но при полосе частот 109-г — 10" Гц искусственный сигнал очень напоминает широкополосное излучение естественных радио­источников. Поэтому необходимо установить какими признаками должен отличаться искусственный источник радиоизлучения от ес — тественно1 о. Ведь прежде чем пытаться получить информацию пу­тем расшифровки полученных сигналов, мы должны убедиться в том, что имеем дело с искусственным источником (цивипизацией), должны суметь выделить его из множества естественных радиоис­точников. То есть здесь на первый план выдвигается проблема кри­териев искусственности.

Кардашев указал на несколько таких отличительных признаков, которым должен удовлетворять искусственный радиоисточник: пре­дельно малые угловые размеры, характерное спектральное распре­деление мощности (см. § 1.7), особенности излучения вблизи ли­нии 21 см, крутвая поляризация, закономерное изменение харак­теристик источника со временем.

Таким образом, помимо исследования ближайших звезд, наме­тился еще один пуп поиска сигналов ВЦ — поиск новых радиоис­точников в оптимальном диапазоне волн и их изучение с целыо ото­брать возможные искусственные источники, в соответствии с пред­полагаемыми критериями искусственности. Это направление тесно смыкается с актуальными задачами радиоастрономии.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Проект Озма вызвал неоднозначную реакцию научной обществен­ности. Совет по космическим исследованиям Национальной акаде­мии наук США решил провести конфиденциальное совещание в Грин Бэнк с целью оценить возможности установления связи с внеземны­ми цивилизациями (ВЦ).

К тому времени, помимо упомянутых работ Коккони, Морри — сона и Дрейка, появились еще три важные публикации: Р. Брейсу — элла[11]— Ф. Дайсона[12] и фон Хорнера[13]. Брейсуэлл рассмотрел аль тернативный тип связи между космическими цивилизациями — с использованием межзвездных кибернетических зондов. Дайсон проанализировал возможность обнаружения астроинженерной де­ятельности ВЦ, а фон Хорнер провел количественную оценку веро­ятного числа внеземных цивилизаций с вытекающими отсюда вы­водами для межзвездной связи. Таким образом, в проблеме поиска ВЦ наметилось несколько направлений.

Совещание в Грин Бэнк состоялось в ноябре 1961 г. Вероятно, это была первая конференция в истории науки на подобную тему. Совещание проходило под председательством О. Струве. В нем при­няли участие всего 11 человек: Ф. Дрейк, Дж. Коккони, Ф. Мор — рисон, К. Саган, М. Кальвин, Су-шу Хуанг, Дж. Лилли, Б. Оливер, Д. Эшли и Д. Пирмен. Во время конференции стало известно, что одному из ее участников — Мальвину Кальвину присуждена нобе­левская премия по химии.

Несмотря на весьма авторите гный состав участников конферен­ции, организаторы ее опасались неблагоприятной реакции обще­ственности. Поэтому, хотя конференция не была официально за­секречена, были приняты энергичные меры, чтобы избежать преж­девременной огласки из-за сенсационного характера обсуждаемой проблемы. Это может показаться странным, особенно сейчас, ког­да проблема внеземных цивилизаций приобрела статус вполне рес­пектабельной (хотя и не бесспорной) научной проблемы, когда она пользуется поддержкой авторитетных международных научных орга низаций и по ней регулярно проводятся крупные научные конфе репции с широким освещением их в средствах массовой информа­ции Но в начале 1960 х годов ситуация была иная. Как справедли­во отметил У. Салливан, серьезно поставить вопрос о связи с внеземными цивилизациями еще за несколько лет до проекта Озма было бы губительно для научной репутации любого ученого. Пос­ле того как были предприняты первые шаги в этом направлении, ситуация изменилась к лучшему, но предубеждение еще сохранилось (не преодолено оно полностью и по настоящее время).

Любопытно отмстить, что когда в 1964 г. в СССР, в Бюраканс — кой астрофизической обсерватории, проходило первое Всесогоз ное совещание по внеземным цивилизациям (см. § 15), перед его организаторами встали те же проблемы, и решение было найдено аналогичное: совещание готовилось по закрытой линии, т. е. в тай­не от прессы и научной общественности Однако гго его окончании было опубликовано сообгцение в «Правде», а спустя год Труды со­вещания (гак же, как и Трудьг совещания в Грин Бэнк) бьгли полно — егью опубликованы1’4. Нельзя признать эти меры излишними. Если американские ученые опасались только насмешек своих коллег, то советским ученым приходилось считаться с возможностью идеоло­гических обвинений. Поэтому определенная предосторожность была оправдана.

Среди участников конференции в Грин Бэнк был Джон Лилли, известный исследователь дельфинов, который только что опублико­вал свою нашумевшую Khhi у «Человек и дельфин». Его рассказ о дель финах как сгце об одном возможном виде разумных существ на Земле произвел такое сильное впечатление на участников совещания, что они решили учредить шуточный «Орден Дельфина». М. Кальвин за казал медали с изображением дельфина и разослал их всем участ пи­кам конференции Позднее кавалерами Ордена Дельфина стали т рое советских ученых: И. С. Шкловский, Н. С. Кардашев и В. С. Троиц­кий, которые внесли крупный вклад в проблему SETI (Search for Extrateresinal Intclrgence — поиск внеземного разума).

Большое внимание на конференции в Грин Бэнк было уделено оценке числа цивилизаций в Галактике. Именно там Дрейк предло­жил свою известную формулу, на основе которой позднее прово­дились многочисленные оосуждения и делались оценки. Мы под­робно расскажем о ней в гл. 4.

На совещании были рассмотрены различные логически допус­тимые способы установления контакта. Обращалось внимание на то, что сигнал на волне 21 см может испо хьзовагься только для при­влечения внимания, а после его обнаружения цивилизации перехо­дят к более эффективному каналу связи. Разумеется, в эюм случае позывной сигнал должен содержать указание о том, как это сделать. Была сформулирована также проблема «подслушивания», т. е. об­наружения си1 налов, не предназначенных для межзвездной связи, а обслуживающих внутренние нужды цивилизации (радиолокация, 1елевидение ит. д ).

Уже на эюм совещании Дрейк обратил внимание на серьезную Психоло1 ическую проблему, которая может возникнуть при длитель­ном получении только отрицательных результатов. Чтобы избежать или, по крайней мере, ослабить разочарование, он предложил со­четать поиски сигналов с выполнением какой либо позитивной ас грономической программы. Впоследствии такие сопутствующие Программы стали обычными. Интересное и до сих пор не реализо­ванное предложение внес Ф. Моррисон. время от времени «про — пискивать» ложные сигналы во время поиска.

В заключение конференции Отто Струве отметил, что, несмсп — ря на интерес, проявляемый Mhoi Ими выдающимися учеными, люди, ответственные за расходование i осударственных средств на научные исследования, проявляют понятный скептицизм по поводу финан сирования дорогостоящих проектов межзвездной связи без надеж­ды на быстрое получение результатов. Это неизбежно будет сдер живающим фактором в развитии исследований.

Думается, что не менее важным фактором является готовность рядовых исследователей посвятить проблеме SETI достаточно вре­мени и сил, может быть в ущерб своей основной научной карьере Дтя профессиональных ученых это оказалось серьезной проблемой.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Бывают идеи, которые намного опережают свое время. Они посе­щают одиноких мыслителей и остаются непонятыми и не приняты­ми, пока не приходит их срок. Только тогда, вспоминая о тех, кто сказал первое слово, мы поражаемся их гениальной прозорливое ти. Но когда идея созрела, когда она «носится в воздухе», она обыч­но затрагивает сразу несколько умов. Так произошло и с идеей меж­звездной связи. В то время как Коккони и Моррисон вырабатывали свои предложения по межзвездной связи и пытались привлечь внимание английских коллег к отой проблеме" на их родине, в США, в Национальной радиоастрономической обсерватории (НРАО), уже велась подготовка к приему радиосигналов от внеземных цивилиза­ций на волне 21 см.

Одним из первых сотрудников НРАО был молодой радиоаст­роном Фрлнк Дрейк, только что закончивший аспирантуру Гарвар­дского университета. Когда он прибыл в Грин Бэнк в апреле 1958 г., обсерватория еще строилась. В марте 1959 г. было завершено со­оружение 26 метрового радиотелескопа, предназначенного для ис­следования Галактики в линии водорода 21 см. Ф. Дрейк, с юности увлеченный идеей существования разумной жизни во Вселенной, задумался над тем, нельзя ли использовать этот радиотелескоп для приема сигналов от внеземных цивилизаций.

Как раз в это время были проведены первые попытки радиоло­кации Венеры. Дрейк рассуждал следующим образом. Предполо­жим, передатчик внеземной цивилизации имеет те же характерис­тики, что и радар в Вестфорде, с помощью которого осуществля­лась радиолокация Венеры. HL каком расстоянии можно было бы принять эти сигналы с помощью 26-метрового радиотелескопа НРАО? Расчет показал, что прием возможен с расстояния 8,7 све­товых лет. Это равно расстоянию до Сириуса и вдвое превышает расстояние до ближайшей звезды Проксима Центавра. В сфере та­кого радиуса находятся 6 зьезд. Если увеличит! диаметр приемной антенны, соответственно увеличится и дальность приема. Так, с по­мощью 300 метровой антенны, которая сооружалась в то время на острове Пуэрто-Рико, можно было бы довести дальность обнару­жения до 100 световых лет. В сфере такого радиуса содержится око­ло 10000 звезд. Итак, связь на межзвездные расстояния вполне воз­можна. Каков должен быть характер сигнала?

При заданной мощности передатчика дальность радиопереда­чи тем больше, чем меньше (уже) полоса частот передаваемого сиг­нала. Следовательно, для обеспечения большей дальности сигнал должен быть узкополосным. Такой сигнал имеет еще одно преиму­щество: его легко отличить от космических радиоисточников есте­ственного происхождения, поскольку они, как правило, излучают в широкой полосе частот. Далее, если передатчик расположен на планете, обращающейся вокруг звезцы, то, вследствие эффекта Доплера, его частота должна периодически меняться. Это также поможет отличить сигнал внеземной цивилизации от космических шумов естественного происхождения (и от их земных помех). На­конец, если при передаче информации используется амплитудная модуляция, то мощноегь сигнала будет испытывать вариации со временем.

При выборе циапазона волн для межзвездной связи Дрейк уде­лил основное внимание анализу шумов. Он считал, что шумьг аппа­ратуры можно не принимать во внимание, а точнее, их не следует принимать во внимание, так как с развитием рациотехники мы не­избежно придем к состоянию, когда они могут бьгть сделаны мень­ше шумов фона. Он назвал это «принципом технического совер­шенства». Под техническим совершенством Дрейк подразумевает такое состояние техники, когда пределы чувствительности аппара­туры определяются не ее недостатками (например, шумами прием­ника) ^ а естественными ограничениями, над которыми человек не властен. При этом дальнейшее совершенствование аппаратуры не имеет емьгела. Дрейк постулировал, что земная радиотехника дос­тигнет этог о состояния в течение ближайших 50 лет. (Сейчас, спус­тя 40 лет, можно констатировать, что его прогноз успешно сбыва­ется.)

Таким образом, весь период от начала использования радиоволн до состояния совершенной радиотехники должен занять период порядка 100 лет. В истории становления нашей земной цивилиза­ции то всего лишь короткий миг. Если это верно и для других циви­лизаций, то значит они очень быстро, скачком переходят из состо­яния отсутствия радиогехники к состоянию совершенной радио­техники. Цивилизаций, подобных нашей, которые находятся в переходном состоянии, должчо бьгть очень мало. Следовательно, ге цивилизации, сигналы которых мы надеемся обнаружить, уже достигли техническо" о совершенства в радиотехнике. Поэтому для них существенны лишь естестт енные, принципиально неустранимые ограничения. К таким ограничениям относятся шумьг фона Дрейк рассмотрел два источника фона — галактическое радиоизлучение и радиоизлучение атмосферы.

Галактический фон об) словлен суммарным излучением радио­источников, он определяет радиояркость неба за пределами атмос­феры, подобно тому, как яркость фона ночного неба вне атмосфе­
ры определяется суммарным излучением звезд[7]. И точно также, как яркость ночного неба ограничивает возможность наблюдения слабых оптических объектов — так и яркость радиофона ограни­чивает возможность обнаружения слабых радиосигналов. Если при­ем сигналов ведется с поверхности планеты, то вклад в наблюдае­мую радиояркость неба будет давать также излучение атмосферы.

Дрейк рассмотрел зависимость яркости фона от частоты в радио­диапазоне. На рис. 1.2.1., взятом из его статьи", по горизонтальной оси отложена частота, а по вертикальной — температура, характери­зующая интенсивность изучения фона. Как видно из этого рисунка,

3S SS

О св

II

» 1

.5-

Ч-.

Проект внеземной цивилизации

60

«40

»2(

_____

100

300

3000

1000

10000 30000 Частота, МГц


Рис.1.2.1. Зависимость яркости фона от частоты в радиодиапазоне, по Ф. Др°йку, 1960 г.

Приведены две составляющие — галактический фои и излучение земной атмосферы Суммарная кривая имеет минимум в области 10′-104 МГц В этой области целегообралю искать сигналы межзвездной связи Современ­ные данные ■ — см гл 7

На низких частотах преобладает галактический фон, на более высо­ких — фон, связанный с излучением атмосферы. Суммарная кривая имеет четко выраженный минимум в области от 1000 до 10000 МГц (или по длинам волн от 30 см до 3 см). Эта область минимума шумов
и является наиболее подходящей чдя межзвездной связи. Она значи­тельно уже, чем указанная Коккони и Моррисоном. Радиолиния во­дорода попадает внутрь этого диапазона. Дрейк также высказался за то, чтобы искать сигналы на частоте этой линии. В цитированной выше статье, вышедшей в 1960 г., он ссылается на предложение Кок­кони и Моррисона, однако, на самом деле, ему приходилось прини­мать во внимание другие соображения (см. ниже).

Предложение Дрейка начать поиск сигналов было поддержано директором обсерватории Отто Огруве (правнуком известного пул­ковского астронома В. Я. Струве). Ему пришлось взять на себя не­легкую ответственность, ибо для значительной части ученых попытка поиска разумных сигналов из Космоса выглядела как чисто фанта­стическая затея, недостойная серьезной науки. Высокий авторитет Отто Струве в научном мире, его безупречная научная репутация помогли преодолеть это предубеждение. Публикация статьи Кок­кони и Моррисона оказала исследователям большую моральную под­держку.

Программа поиска сигналов внеземных цивилизаций (ВЦ) была названа — проект «Озма» (по имени сказочной принцессы из стра ны Оз). Работы по проекту начались в апреле 1959 г. Предстояло создать приемник для обнаружения сигналов. Вопрос выбора часто­ты встал теперь в чисто практическом плане. Работа Коккони и Мор­рисона еще не была опубликована. Из чего же исходили исследовате­ли? В 1985 г., на конференции, посвященной 25-летию проекта «Озма», Дрейк рассказал, что его очень беспокоила возможная кри­тика со стороны научных кругов и общественности. Сделать проект полностью секретным было невозможно. Поэтому участники экспе­римента решили придумать для него научное прикрытие. Как раз в это время на ряде обсерваторий начались эксперименты по исследо­ванию эффекта Зеемана в линии 21 см. Эффект Зеемана состоит в расщеплении спектральной линии в сильном магнитном поле на не­сколько компонентов, расстояние между которыми позволяет опре­делить напряженность магнитного поля в межзвездной среде. Это важная астрофизическая задача. Для исследования эффекта Зеемана надо было иметь узкополосный спектральный приемник с двумя ка­налами и с высокой стабильностью частоты. Эти требования отвеча­ли и задачам поиска разумных сигналов Таким образом, было реше но сделать приемник на волну 21 см для исследования эффекта Зе­емана и использовать его для поиска сш налов ВЦ. То есть частота была выбрана не из каких-то принципиальных соображений, а из

Чисто практических целей. «Это был путь предотвратить критику обсерватории и сразу убить двух зайцев»[8].

Блок-схема приемника Дрейка изображена на рис. 1.2.2. Это при­емник супергетеродин с диаграмной модуляцией. В фокусе napa6oj и-

Ческой антенны устанавли-

Облучателп

> <___________ ^L-^

Модулятор

Параметрический усилитель

I

Преобразова же частоты

I

Ф 0-1200 Гц широкополосный ___ Канал___

Узкополосный _____ Канал __

_ I_____ ;

Детектор

Детектор

Фильгр 4-6 Гц

Фильтр 4-6 Гц

Фильтр 4-6 Гц

1

1

1

Синхронный детектор

Синхронный детектор

Синхронный детектор

1

1

1

Интегратор

Интегратор

Интегратор

1

1

Самописец

Самописец

Самописец

Дифференцирующая цепь —

Полоса сравнения

Канал си|нала межзвездной связи

Полоса сигнала

Рис. 1.2.2. Блок-схема приемника Чрейка

Ваются два рупора В один из них попадает излучение от искомого источника, в дру­гой — от соседней области неба. С помощ..ю электрон­ного переключателя оба ру­пора попеременно подклю­чаются к входу приемника с частоте й 5 Гц. По этой при­чине исиомый сигнал от ис­точника будет модулирован с той же частотой. Синхрон­ный детектор на выходе при­емника выделяет лишь этот модулированный сигнал. Та­кая схема, часто применяе­мая в радиоастрономии, дает возмсжность выделять очень слабые сигналы, значитель­но более слабые, чем шумы аппаратуры и ограниченные лишь величиной флуктуации. Шума. Кроме того, эта схема позволяет значительно по­давлять земные помехи. По­скольку помеха попадает в антенну, на вод приемника, минуя отражение от зерка­ла, она в равной мере дей­ствует на оба рупора и по­этому остается смодулиро­ванной, в результате она не может пройти через синх­ронный детектор. (Разумеется, полностью избавиться от помех никогда Hi удается, очень сильная помеха хоть и подавляется, все же проникает

В приемник[9], но значительную часть помех таким способом можно ис­ключить.)

На входе приемника, непосредственно за модулятором, стоял парамет­рический усилитель, настроенный на частоту радиолинии водорода 1420,4 МГц. В 1959 г. параметрический усилитель был еще новинкой Для приемника Дрейка он был пожертвован Эшли, президентом одной про­мышленной фирмы, с большой симпатией относившимся к проекту Озма.

С помощью четырех смесителей сигнал испытывал четырехкратное преобразование по частоте и после каждого преобразования усиливался усилителем промежуточной частоты. После ч< твертого преобразования сигнал разделялся на два канала: узкополосный и широкополосный. Сиг налы в каждом канале детектировались и поступали на дифференцирую­щую цепочку, где осуществлялось их вычитание. Коэффициенты усиле­ния в каналах были подобраны таким образом, что когда на вход фильт­ров подавался очень широкополосный сигнал (с полосой не менее чем полоса широкополосного канала), то выходные напряжения на фильтрах были равны. В результате после вычитания на выходе дифференцирую щей цепочки напряжение равнялось нулю. Если же в приемник поступ„ ет узкополосный сигнал, то, так как он занимает только часть полосы широкополосного канала, напряжения на выходе фильтров уже не будут равны, и после вычитания на выходе дифференцирующей цепочки по­явится сигнал, который и будет (арегистрирован Таким образом, при­емник воспринимает только узкополосные сигналы

В приемнике имеется устройство для изменения частоты настройки При выполнении проекта Озма использовалась полоса узкополосного ка нала 100 Гц. С такой полосой за счет изменения частоты настройки обследовался интервал частот в 400 кГц. Время наблюдения каждой по­лосы 100 Гц составляло 1 минуту.

Приемник был готов к весне 1960 г. Для наблюдения были вы­браны две звезды солнечного гипа — т Кита и е Эридана, располо­женные на расстоянии около 11 световых лет от Солнца. Первые наблюдения были проведены в апреле 1960 г.

Уолтер Салливан так описывает начало этого исторического эк­сперимента. «Около 4 часов утра 8 апреля 1960 г. аппаратура была включена в контрольном помещении под большой чашеобразной антенной, направленной на т Ки’га, только что появившуюся над горизонтом на юго-восгоке. Часовой механизм обеспечивал слеже­ние ангенны за звездой во время ее перемещения по небосводу.

Приемник был включен, и впервые двуногое существо, называемое человек, пыталось поймать сигналы от существ неизвестного обли­ка из других миров»[10]. А вот как спустя много лет откликнулся на это событие петрозаводский философ и поэт Юрий Линнш

Тебя, Великий звездный Кит, Не загарнунить китоловам! Превыше страха и обид Созвездье в сумраке лиловом Недосягаемо блеытп Поет иочиая высота, И слышу я в ее напеве, Что биосферы неспроста, Угадываю в звездном чреве У исполинского Кита

Ангсниа в ночь наведена — Когда среди помех и гула Пробьется ритма новизна* Кига огромного качну на Земная радиоволна.

Пскуда бедеи мой улов, Пока бсз|ласиы излучеиья, Но слышу музыку миров, Провидя вечные значенья Безвестных символов и слов. Опять восходит звездный Кит, Опять незримый луч радара С планеты Тау с бежит Ночной рельеф (емного шара, Коснувшись и моих ракит.

ЮЛинник

«Радиоастрономический триптих»

Эксперимент продолжался в мае, июне и июле. Общее время наблю 1ения чдеух звезд состави ю около 150 часов. Если бы в тече­ние этого времени с одной из них был послан в сторону Солнца сигнал на частоте 1420,4 МГц с полосой частот не более 100 Гц при эффективной мощности 101J Вт (что соответствует передатчику мощностью 1 МВт, работающему на антенну диаметром 200 м), то такой сигнал был бы обнаружен. Но этого не произошло. Телескоп был нужен для выполнения других программ, и эксперимент по проекту Озма пришлось приостановить.

Дрейк и Струве относились к приостановке работ только как к перерыву. По свидетельству У. Салливанна, Струве ра< сматривал про­ект Озма не как разовый эксперимент, а как постоянный поиск жиз-

Проект внеземной цивилизации

Рие. 1.2.3. Участники первого эксперимента по поиску сигналов В1Л.

Фотография сделана в 1385 г. в связи с 25-летьгм проекта «Озма» Второй справа во втором ряду — Фрэик Дрейк. На заднем плане — 26-…етровый радиотелескоп НРАО

Ни на других мирах, возможно, выполняемый с перерывами для усо­вершенствования техники и корректировки методов, но с твердой решимостью продолжить дело до конца, пока не будет установлен контакт. Дрейк пришел к выводу, что для успеха поисков надо обсле довагь большое число звезд. Он считал, что необходимо разработать новые усовершенствованные методы обработки информации с воз­можностью выделения амплитудной и фазевой модуляции сигнала. Надо иметь возможность обследовать широкий ингерьал частот, для чего требуется создание многоканальных приемников или эквивален­тных им сложных систем.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Когда были открыты радиоволны и радиосвязь стала достоянием человеческой цивилизации, естественно, появилась мысль об исполь­зовании радиоволн для связи с обитателями других планет. В 1920 г. Г Маркони сообщил о приеме сигналов неизвестного происхож дения, он не исключал, что некоторые из них могли быть посла­ны с Марса. Приближалось великое противостояние Марса 1924 г. Американский астроном Дэвид Тодд предложил, чтобы во время противостояния все радиостанции земного шара прервали свои передачи, дабы не мешать приему марсианских сигналов (предла­галось отключать передатчики на 5 минут в течение каждого часа). Большинство ученых и владельцев радиостанций отнеслись к этому предложению скептически. Однако неожиданно оно получило повдержку со стороны Вооруженных Сил США. 24 августа 1924 г. командующий флотом ВМС США отдал приказ всем радиостанци­ям, находящимся в его подчинении, избегать вести передачи (за ис­ключением самых необходимых случаев) и обратить внимание на возможности появления необычных сигналов. Аналогичное распо­ряжение было послано армейским станциям, а начальнику шифро­вального отдела войск связи было поручено провести расшифровку возможных сигналов. К этим мероприятиям присоединилось не­сколько частных радиостанций. Вскоре было получено сообщение о том, что чувствительные приемники в г. Ванкувере (Канада) заре­гистрировали мощные сигналы. Однако, как выяснилось позднее, их источником оказался новый американский радиомаяк. Посколь­ку никаких необычных сигналов не было обнаружено, интерес к этой проблеме быстро иссяк.

Прошло четверть века, прежде чем идея использования радиоволн для связи с внеземными цивилизациями возродилась вновь. За это’1 небольшой отрезок своей истории земная цивилизация, пережившая вторую мировую войну, совершила крупный скачок в научном и тех­ническом развитии. Одним из важных достижений стало рождение нового направления в изучении Вселенной — радиоастрономии.

В 1932 г. американский инженер Карл Янский, исследуя высо­кочастотные помехи на трансатлантической линии связи, обнару­жил космическое радиоизлучение на волне 14,6 м, идущее из цент­ра нашей Галактики. Астрономы были, по-видимому, совершенно не готовы к этому открытию; они просто не обратили на него вни­мание, и новый метод исследования Вселенной поначалу не полу­чил должного развигия. Это тем более удивительно, что еще в кон­це XIX века Эдисон в США и Лодж в Англии указывали на возмож­ность излучения радиоволн от небесных объектов. Единственным человеком во всем мире, кто серьезно отнесся к открытию Янского, был Грот Ребер, американский астроном-любитель, радиоинженер по профессии. Он построил на свои средства первый параболичес­кий радиотелескоп диаметром 9,5 м и, начиная с 1940 г., присту­пил к систематическому исследованию космического радиоизлуче­ния. В 1944 г. Ребер составил первую радиокарту неба в области Млечного Пути на волне 187 см, а в 1945 г. он наблюдал радиоиз­лучение Солнца на волне 62,5 см.

Развитие радиоастрономии сдерживалось отсутствием соответству­ющих технических средств — крупных радиотелескопов, которые можно было бы наводить в любую точку неба и с их помощью фоку­сировать слабое космическое радиоизлучение, а также отсутствием высокочувствительной приемной аппаратуры. Мощный стимул к раз­витию этой техники дала радиолокация. Поскольку радиолокация была связана с нуждами обороны, ее техника быстро развивалась. Появились крупные полноповоротные антенны, постоянно совер­шенствовалась приемная аппаратура. И то, и другое можно было ис­пользовать для радиоастрономии. Радиолокация внесла и непосред­ственный вклад в развитие радиоастрономии: в 1942 г. с помощью английских военных радаров было обнаружено радиоизлучение Солн­ца. К концу войны техника радиолокации развилась настолько, что уже в 1946 г. была успешно проведена радиолокация Луны.

По окончании Второй мировой войны на базе развившейся ра­диолокационной техники стала быстро развиваться радиоастроно­мия. К концу 1950 х годов в нескольких странах были сооружены большие радиотелескопы. Самым крупным из них в то время был 75-метровый радиотелескоп обсерватории Джодрелл Бэнк (Вели­кобритания). В СССР в 1956 г. вступил в строй Большой пулков­ский радиотелескоп (БПР), а в 1959 г. — радиотелескоп РТ 22 Фи­зического института им. П. Н. Лебедева АН СССР вблизи Серпу­хова. По размерам (диаметр зеркала 22 м) он значительно уступал гигантскому телескопу Джодрелл Бэнк, но зато обладал рекордно точной поверхностью, позволявшей производить наблюдения вплоть до волны 8 мм. В течение длительного времени РТ 22 оста­вался крупнейшим радиотелескопом миллиметрового диапазона волн. Ряд более скромных инструментов были созданы в Крымс­кой экспедиции ФИАН, в Научно-исследовательском радиофизи­ческом институте (НИРФИ) в Горьком, в Бюраканской астрофизи­ческой обсерватории и друг их научных учреждениях.

4 октября 1957 г. в СССР был осуществлен запуск первого искус­ственного спутника Земли, в 1959 г. стартовала межпланетная авто­матическая станция «Луьа-1», началась подготовка к запуску косми­ческих аппаратов на планеты Солнечной системы. Это потребовало развития средств космической связи и явилось дополнительным сти­мулом для создания крупных радиотелескопов и развития техники радиоастрономических исследований, поскольку потребности радио­астрономии и космической связи во многом совпадали.

Одним из первых объектов, исследовавшихся методами радиоас­трономии, было Солнце. Исследования показали, что источником радиоизлучения Солнца является не его видимая поверхность (фото­сфера), а внешние слои солнечной атмосферы — хромосфера и корона. Была построена теория радиоизлучения спокойного (на­блюдаемого в годы минимума солнечной активности) и «возму­щенного» Солнца. В 1945 г. Было обнаружено радиоизлучение Луны, а в середине 1950-х годов — радиоизлучение планет Сол­нечной системы. Наряду с исследованием общего, распределен ного по всему небу радиоизлучения, было обнаружено огромное количество дискретных радиоисточников. Часть из них связаны с газовыми туманностями в нашей Галактике, часть — с остатками вспышек сверхновых звезд. Большинство источников оказались рас положенными за пределами нашей Галактики. Среди них — обыч­ные (нормальные) галактики, типа нашей, и мощнейшие радиога­лактики, как например, знаменитый источник радиоизлучения в созвездии Лебедя (Лебедь-А).

Радиоастрономические исследования существенно обогатили наши знания о Вселенной. Они позволили получить данные о фи­зических условиях на планетах и Солнце, в межзвездной и межга­лактической среде, о прохождении космических лучей и о совер­шенно новых, неизвестных раньше объектах. Радиотелескопы про­никли далеко вглубь Вселенной, значительно дальше оптических телескопов, и позволили получить важные сведения о строении Все­ленной и о ранних этапах ее эволюции.

Одним из самых замечательных достижений радиоастрономии явилось открытие радиолинии межзвездного водорода на волне 21 см. Аналогично тому, как в оптическом спектре звезд и галактик, наряду с непрерывным спектром, наблюдаются отдельные спектраль ные линии, излучаемые отдельными химическими элемен гами при определенных условиях, — так и в радиодиапазоне появилась теперь своя спектральная линия, излучаемая нейтральным водородом, за­полняющим межзвездную среду. Частота ее 1420,4 МГц, длина вол­ны 21 см. Существование этой линии было предсказано нидерландс­ким астрономом Хендриком ван де Хюлстом в 1944 г., когда до окку­пированной Голландии дошло известие о наблюдениях Ребера. Работа ван дс Хюлста была опубликована в 1948 г. На нее сразу же обратил внимание И. С. Шкловский, он произвел расчет ожидаемой интен­сивности линии и показал, что ее можно обнаружить с имеющимися радиотелескопами. В 1951 г. она была открыта практически тремя группами радиоастрономов в США, Голландии и Австралии. Наря­ду с линией водорода, И. С. Шкловский рассчитал возможность на­блюдения некоторых других радиолиний, в том числе линию гидро — ксила ОН, но она была обнаружена только в 1963 г.

Таково было состояние радиоастрономии, когда в 1959 г. в жур­нале «Nature» появилась ста тья Джузеппе Коккони и Филипа Мор — рисона «Поиск межзвездных коммуникаций», в которой они про­анализировали возможности радиосвязи с внеземными цивилиза­циями. В отличие от 1920-х годов речь уже не могла идти о сигналах с Марса или других планет Солнечной системы. Авторьг рассмот­рели возможность ггриема сигналов от существ, обитающих на пла­нетах, обращающихся вокруг других звезд.

Свои доводы в этом отношении Коккони изложил немногим раньше в письме к директору обсерватории Джодрелл Бэнк Бер­нарду Ловеллу от 29 июня 1959 г.

«1. Жизнь на планетах не представ.) шется очень редким явлени­ем. Из десяти солнечных планет на одной расцвела жизнь, а, может быть, какая — го жизнь имеется и на Марсе. Солнечная система не является чем-то необычным; можно ожидать, что другие звезды со сходными характеристиками обладают подобным же числом пла­нет. Вероятно, скажем, из сотни ближайших к Солнцу звезд несколь­ко имеют планеты, где существует жизнь, находящаяся на высокой ступени развтия.

2. Вероятно также, что на некоторых из этих планет живые су­щества развились гораздо дальше, чем люди на Земле. Цивилиза­ция, опередившая нашу вссго на несколько сот лет, обладала бы го­раздо большими техническими возможностями, чем мы сейчас.

3. Предположим, что существует развитая цивилизация на неко­торых из этих планет, т. е. в пределах 10 световых лет от нас. Возни­кает вопрос, как установить с ней связь11»7.

Коккони и Моррисон считали, что единственной возможностью установления межзвездной связи является использование электромаг­нитных волн. Не говоря уже о том, что они распространяются с пре­дельно возможной для физического взаимодействия скоростью С ~ 300 ООО километров в секунду, электромагнитные волны свобод но проходят через нама1 ниченную межзвездную плазму (в отличие, например, от заряженных част иц, которые бесконечно блуждают по запуганным силовым линиям галактического Mai нитного поля).

Следующий вопрос — какой участок спектра элек — «

Ромагнитных волн надо |

Радиосвязь на волне 21 см

Рис. 1.1.1. Шкала электромагнитных воли

Выбрать для межзвездной jq4 ^ м~зИК I ^ю""9 связи? Ведь шкала электро­магнитных волн простира — егся от радиодиапазона до Радиовоя„ь1 Оптический {Гаммг Рентгеновских и гамма лу — диапа: он лу,|И излучение

Чей, включая субмиллимет ровую и оптическую (ин­фракрасную видимую и ультрафиолетовую) области спектра, Вна­чале Коккони полагал, что предпочтительнее использовать

; Цитируется по книге: Салливсн У. Мы не одни. — М.: Мир, 1967.

Гамма-лучи. Его привлекало то, что естественные источники i амма — излучения очень редки, поэтому искусственный источник было бы легко обнаружить. Однако при обсуждении с Моррисоном после­дний подверг эту идею острой критике, указывая на трудности ге нерадии и приема гамма-излучения. Эти доводы нельзя признать убедительными, ибо они исходят из характера развития нашей зем­ной гехники. Но, в конечном счете, Моррисон оказался прав. Дело в том, что в гамма-диапазоне очень высок уровень так называемог о квантового шума, затрудняющею передачу и прием информации. А это — принципиальное обстоятельство, не связанное с уровнем развития внеземных цивилизаций.

Далее, для того чтобы сигнал можно было бы обнаружить, он должен выделиться на фоне излучения звезды, вблизи которой дви­жется обитаемая планета. Следовательно, надо использовать диапа­зон спектра, в котором излучение самой звезды относительно мало. Кроме того, необходимо, ч гобы сигнал не испытывал сильного ос­лабления при распространении через среду между цивилизациями. Коккони и Моррисон нашли, что всем этим условиям удовлетворяют радиоволны в диапазоне от 300 м до ] см (частота 1 3 30000 МГц). Более длинные волны заметно поглощаются в межзвездной среде, более короткие — в земной атмосфере[6].

Оставался, однако, еще один — главный вопрос — на какой час­тоте внутри этого диапазона следует искать разумный сигнал. В обычном радиовещательном приемнике мы легко переходим с од­ной частоты на другую, поворачивая ручку настройки, и обследуя таким образом довольно широкий диапазон спектра. Но предель­но-чувствительные радиоастрономические приемники предназначе­ны, как правило, для наблюдения на одной определенной частоте. Они могут перестраиваться только в пределах очень узкого диапа­зона. Для исследования соседней полосы надо делать новый при­емник. Перекрыть с помощью таких приемников весь свободный от поглощения диапазон радиоволн — технически очень сложная (почти безнадежная) задача.

И вот тут у Моррисона возникла блестящая мысль: использовать цля межзвездной связи частоту радиолинии водорода 1420 МГц (длина волны 21 см), которая как раз попадает ьнутрь указанного диапазона (почти в самую его середину). Моррисон подчеркивал, что радиолиния водорода — это как бы созданный самой приро­дой уникальный эталон часто! ы. Поэтому можно ожидать, что все цивилизации, «не сговариваясь», выберут ее для установления свя зи. Добавим еще, что водород — самый распространенный элемент во Вселенной, поэтому исследования на волне 21 см дают очень ценные сведения о строении Галактики. Отсюда следует, чти любая цивилизация, занимающаяся изучением Космоса, даже в том случ ie, если она и не помышляет о межзве здной связи, рано или поздно, обнаружив радиолинию водорода, несомненно, начнет вести на­блюдения в этой линии. Значиг, если на ее частоте передавать сиг­налы межзвездной связи, они могут быть обнаружены в процессе обычных радиоастрономических наблюдений. Эго должно быть дополнительным стимулом для передающей цивилизации исполь­зовать именно эту частоту.

Идея использовать частоту радиолинии водорода окончательно сформировалась летом 19S9 г., когда Коккони и Моррисон ветре тились в Москве на конференции по космическим лучам. В ав1усте они направили статью в «Nature», а в сентябре она была опублико­вана. В статье содержались необходимые расчеты, из которых сле­довало, что, если около ближайших к нам звезд имеются цивилиза­ции, передающие радиопозывные на волне 21 см при помощи та­кой же, как у нас, техники (мощность передатчика, размер передающей антенны), то их сигналы можно обнаружить на Земле. Это открывало хорошие перспективы для начала поисков.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

Как неслыханно красиво мыслить о кооперации с дальними мирами. Эта кооперация, начатая созна­тельно, вовлс-ier в орбиту сношения новые миры, и лот небесный кооператив будет расширять бес­конечно свои возможности. … Пробуждаясь, по­мните о дальних мирах, отходя ко сну, помните о дальних мирах. .. Новый мир нуждается в новых границах. У идущих должна быть дорога. Разве она узка но всему небосклону?

«Община»[1]

Жажда общения с дальними мирами даст возмож­ность приобщиться к течению Космоса

«Беспредельность»[2]

Кок да зовем в дальние миры, то не ря отвергаиия от жизни, а для открытия новых путей

«Беспреде чьность»

Ес. ь ли что либо более волнующее на свете, чем вид звездного неба в ясную безлунную ночь, вдали от городских огней? Проходят века и тысячелетия, ухода г, погружаются в Лету бушующие в них человеческие страсти, а звезды, как символы Вечности, продолжа­ют сиять на небесном своде, вызывая неясные предчувствия и на­дежды. В чем притягательная сила, в чем очарование этих бесчис­ленных крошечных огней, блистающих в ночи? Быть может, в том, что они от мечают очаги Разума во Вселенной? Не связаны ли они с самой тайной нашего существования* Кто мы? Зачем мы здесь, на Земле[3] Откуда пришли и куда идем? В чем смысл, какова цель наше­го существования? Странные вопросы… Вечные вопросы, над ко­торыми тысячелетиями бьется пытливая человеческая мысль.

«Мы живем более жизнью Космоса, чем жизнью Земли, так как Космос бесконечно значительнее Земли», — писал К. Э. Циолков­ский3 . Мало кто сознает значение этой связи, но предощущение ее, по-видимому, психологически присуще человеку.

В те далекие времена, когда господствовало мифологическое со­знание, Небеса были населены Богами и Героями. Бош спускались на Землю и вступали в общение с тюдьми, а земные Герои приобща­лись к Богам и поселялись среди Них. Потом эта связь прервалась…

По мере того, как рационалистическая наука нового времени постепенно очерчивала перед нами контуры окружающего мира, у людей появились новые надежды. Когда Земля была низведена до положения одной из планет Солнечной системы, возникла убеж денность в обитаемости других планет Возможно, этому способ­ствовало то, что крушение геоцентрической системы мира совпало по времени с эпохой великих географических открытий. Европей­ская цивилизация открывала для себя новый мир — мир нашей пла­неты. Просвещенное человечество было уверено, что так же как на вновь открываемых ос гровах и зем. шх живут незнакомые племена людей, точно гак же на других небесных телах должны обитать при­сущие им племена разумных существ.

Тогда же появились первые проекты достижения планет с помо­щью… птиц, воздушных шаров и пушечных ядер. Эти наивные про­екты, способньге вызвать у современного читателя лишь улыбку, происходили от избьгтка энтузиазма при недостатке научньгх зна­ний. По-видимому, главным мот ивом этих исканий бьгло все то же подсознательное стремление людей чувствовать, ч го мы не одиноки на своей крошечной планете Земле в беспредельном пространстве Космоса.

Пожа гуй, ггервьгм научньгм проектом по установлению связи с обита)Слями других планет можно считать предложение известного математика Ф. Гаусса — вырубить в тайге г игантский участок леса в форме фигуры, иллюстрирующей теорему Пифагора, и засеять ее пшеницей. По цветовому кон трасту с окружающей тайгой такой участок должен бьгть хорошо заме ген при наблюдении в телескоп с соседних планет. Увидев знакомую фигуру георемы Пифагора на участке планеты, где ранее этого не наблюдалось, инопланетные ас­трономы должньг понять, чго на Земле живут разумньге существа, которые ггодают им сигнал о своем существовании. Примерно в то же время с аналогичной идеей выступил австрийский астроном Иозеф Иоганн фон Ли ггров; он предложил вырыть в пустыне Са хара каналы в форме правильных геометрических фигур, запол­нить их водой, налить на поверхность воды керосин и поджигать по ночам. Выдвигалась также идея сигнализировать инопланетянам с помощью больших зеркал, отражающих солнечньге лучи.

Эти проекты в первую очередь, были рассчитаны на марсиан. По своим «глобальным« характеристикам Марс очень напоминает Землю li амегр его всего вдвое меньше земного; период вращения вокруг оси, приводящий к смене дня и ночи, составляет 241′ 37’" 235 (у Земли 231* 56"104s); наклон экватора к плоскости орбиты, обус — ловливающий^смену времен года, равен 25с11′ (у Земли 23°26′). Эти данные были^хорошо известны в XIX веке, и такое совпадение производило сильное впечатление Представление об обитаемости Марса было распространено очень широко. Особенно укрепилось оно после того, как Дж. Скиапарелли открыл знаменитые марси­анские «каналы»…(1877 i.). Правда, сам Скиапарелли считал их все­го лишь участками суши, которые отличаются своей окраской от остальной поверхности. Но для Mhoi их людей, уверенных в обита­емости Марса, открытие «каналов» послужило убедительным под­тверждением существования на нем разумной жизни Большим эн­тузиастом этой идеи был американский астроном П. Ловелл, кото рый на свои средства построил планетную обсерваторию во Флаге гаффе (штат Аризона), те проводил многочисленные наблю­дения Марса с помощью довольно крупного по тем временам 60 сантиметрового телескопа. Ловелл обнаружил сезонные изменения цвета марсианской поверхности Он считал, ч то темные участки пла­неты покрыты растительностью, которая бурно разрастается с на­ступлением марсианской весны. Канхты, по его мнению, были по­строены марсианами, чтобы подводить воду для орошения расти­тельности к засушливым экваториальным областям. Открытия Ловелла широко попу. шризировались и вызывали восторженный ин­терес. Стали создаваться общества друзей Марса, обсуждались про­блемы установления контакта с марсианами. Похоже, земляне гото­вились к исторической встрече. Всеобщая убежденность была столь велика, что, как утверждается. Парижская Академия даже установи­ла премию в 100 тысяч франков тому, кто первый установит прямой контакт с любым обитаемым миром, кроме Марса Вопрос с Map сом казался практически решенным[4]. (Вероятно, срок конкурса уже истек, иначе Академии пришлось бы иметь дело с многочисленными конгакгантами, вступающими в общение с экипажами НЛО, приле­тающими на Землю с самых различных уголков Галактики.)

Подходил к концу XIX век, на пороге стоял уже век двадцатый. В один из дней 1899 г. великий изобретатель Никола Тесла, как обычно, работат в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс. Вдруг он заметил чрезвычайно странные колебания напряжения электри­ческой сети. «Изменения, которые я заметил, — писал он, — были периодическими и носили столь явный характер чисел и команд, что не могли бьпъ вызваны ни одной известной мне в го время причиной. Мне, конечно, хорошо были известны возмущения, вы­зываемые Солнцем, полярным сиянием и земными токами. Но я был глубоко уверен, что наблюдаемые мною вариации не могли быть вызваны ни одной из этих причин…. Некоторое время спустя у меня мелькнула мысль, что, может быть, я наблюдал сигналы ра­зумных существ….У меня все более крепло ощущение, что я был первым, кто услышал приветствие от одной планеты к друюй»[5]. Это сообщение было опубликовано в канун 1900 г. Оно вызвало большой шум в прессе, изобретатель подвергся всеобщему осмея­нию. Никола Тесла очень тяжело переживал эти насмешки, он ни­когда больше не возвращался к этому вопросу и навсегда унес с со­бой свою тайну.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
07.02.2013 | Автор:

В литературе по проблеме «Внеземные цивилизации», наряду с термином SETI (Search for Exstraterrest ial Intelligence — поиск вне­земного разума J, используется также термин CETI (Commu "ication with Extraterrestrial Intelligence — связь с внеземным разумом). Исто­рически первым появился термин CETI. Он был предложен в 1965 г. профессором Рудольфом Пешеком (R. Pesek), председателем Комиссии по астронавтике Чехословацкой Академии наук. Р. Пе шек был первым председателем Комитета CETI Международной Академии Астронавтики (МАА). Термин CETI продержался при близи гельно до середины 70 х годов, когда он постепенно стал вытесняться термином SETI. Основанием для такой замены послу жило, вероятно, то обстоятельство, что прежде чем говорить об установлении связи с внеземными цивилизациями, их необходимо обнаружить. Следовательно, поиск должен предшествовать установ­лению связи.

В этой книге употребляется, в основном, термин SETI, за исклю­чением тех случаев, когда мы ссылаемся на источники, где использо вался термин CETI

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты
06.02.2013 | Автор:

Гиндилис Л. М..

Л Я мель написат ь книгу о поисках вне Icmhlix цивилизаций зародилась 1VI у меня давно, но различные обстоятельства не позволяли осуи;е ствить ее. Со временем необходим! югь в такой книге, как мне кажется, возрастала. С момента выхода книги И. С. Шкловского «Вселенная, жизнь, разум» (первое издание появились в 1962 г., последнее, шестое издани (-— в 1987 г.) прошло немало лет Исследования в области SETI (так и называть проблему поиска внеземных цивилизаций I продол­жали развиваться, были сделаны важные открытия в смежных областях науки. Пришло время дать новый современный срез этой проблемы. Между тем серьезных научно-попу„1ярных книг по проблеме SETI на рус­ском языке не было издано. Я решил восполнить этот пробел. Собствен­но, авторы очень часто указывают подобную причину. Но есть и некото­рые дополнительные обстоятельства.

Так пол) чилось, что я оказался вовлеченным в проблему SETI с пер­вых шагов ее становления. В 1964 г. я участвовал в 1-м Всесоюзном со­вещании по Bhcjcmhbim цивилизациям, затем в 1971 г. — в 1 -й советско — американской конференции по этой проблеме; в течение 25 лет я был ученым секретарем секции «Поиски космических сигналов искусствен­ного происхождения» Научного совета по радиоастрономии АН СССР, затем председателем этой секции. В настоящее время руковожу Научно культурным центром SETI. Мне довелось участвовать в эксперименталь­ных работах по поиску радиосга налов ВЦ, бьггь участником многих дис­куссий и обсуждений по проблеме SETI. Одним словом, накопился не­который опыт, которым можно было поделиться. Так что я, в некого ром смысле, чаже чувствовал обязанность написать книгу. Это чувство усиливалось от сознания того, что многие, кто стоял у истоков пробле­мы, уже покинули этот мир. В жизнь вступает новое поколение исследо­вателей SETI. Появились новые интересные идеи и подходы. Но вместе с тем прежний опыт начинает уже сбываться. Мне не раз приходилось наблюдать, как в дискуссиях люди задаются теми же самыми вопросами, коюрые ьолновали и пионеров SETI много лет назад, и пытаются заново найти на них ответы, не принимая во внимание опыт и рез) пьтаты пре­жних обсуждений, в которых принимали участие выдающиеся ученые. Я думаю, надо добиться того, чтобы не была утрачена связь времен. И это одна из задач, которые я ставил перед собой.

Несколько слов о характере книги. Она написана в жанре научно — попучярной литературы Книга, юступна читателю со средним образова­нием. Она не требует никаких специальных знаний. В тех случаях, когда мне приходилось взода ть специальные термины и понятия, я всегда стре — милсл дать им подробное объяснение Конечно, мне хотелось, чтобы Khhi а читалась с интересом. Но это не значит, что она представляет собой легкое, внимательное чтиво Нет, от читателя требуются определенные усилия. Это попытка серьезного ргнювора, соразмышления с читателем на волнующие темы.

По своему характеру проблема SETI — междисциплинарная, неко­торые о гносят ее к числу общенаучных, а В. Ф. Шварцман убедительно доказывал, что она является предельно широкой — относится к культуре в целом. Неудивительно поэтому, что ею интересуются люди самого раз­личного склада — и гуманитарии, и те, кто склонен к точным наукам, и естественники, и философы, люди с философским складом ума, и те, кпго называют «технарями». Это создает определенные трудности при изложении проблемы Приходится иметь в виду разные планы Для ре­шения этой задачи я использовал, наряду с обычным, еще и мелкий шрифт. Дополнительные детали, подробности, в том числе фрагменты текста с математическими формулами, даются мелким шрифтом. Читатель мо­жет, вообще, пропустить их без ущерба для понимания послед)тощего текста. При желании он может вепнуться к ~тим частям или совсем не возвращаться к ним. Но для опреде аенной категории читателей эти под­робности и детали, как я думаю, могут быть интересны.

Обычно в популярной литературе не принято давать литературные ссылки. Мы сочли все же необходимым отойти от этой традиции Чтобы не затруднять читателя перелистыванием страниц, мы даем их не в конц* книги, а в виде подстрочных примечаний. В конце каждой главы приво­дится список рекомендуемой литературы, в основном, научно-популяр­ного характера. В конце книги мы приводим обзор библиографических указателей литературы по SETI и аннотированный список книг по про­блеме SFTI на русском языке, а также именной указатель.

Принята следующая нумерация рисунков и таблиц: первые цифры указывают номер главы и параграфа, последние — порядковый номер рисунка (таблицы) в данном параграфе, Деление параграфа на пункты в нумерации не учитывается

Я хочу выразить благодарность ответственному редактору книги В. Г. Сурдину, который очень придирчиво редактировал текст, внес мне жество уточнений и важных замечаний. Я благодарен А. Ф. Топунову и В. В. Бур дюжа, которые взяли на себя труд просмотреть отдельные час­ти рукописи и внесли ценные замечания. Благодарю О. А. Меньшикову за помощь в подготовке рукописи к изданию.

Категория: ПОИСК ВНЕЗЕМНОГО РАЗУМА  | Комментарии закрыты