Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 126)

В качестве первых кандидатов были выбраны источники когерентного мазерного радиоизлучения ОН, поскольку для них прежде всего можно было ожидать отклонения от характеристик гауссова шума. Специальная приставка к радиометру была разработана Г. М. Рудницким. Наблюдения проводились М. И. Пащенко, Г. М. Рудницким, В. И. Слышем и Е. Е. Лехтом на Большом радиотелескопе в Нансе (Франция) с участием французских исследователей. Первые наблюдения были проведены в декабре 1970 г. Исследовались источники W 3, NGC 6334 A, Sgr В2, W 49, VY Большого Пса. Ни для одного из них не было обнаружено заметных отклонений от гауссова распределения амплитуд[347]. В апреле-мае 1972 г. были проведены новые наблюдения мазерных источников ОН на том же радиотелескопе со значительно лучшим отношением сигнал/шум. Результаты подтвердили вывод предыдущей работы[348]. Позднее авторы наряду с распределением амплитуд исследовали также распределение интервалов времени между нулями сигнала[349]. Эти исследования также подтвердили первоначальный вывод о шумоподобном характере мазерного излучения ОН. Другим объектом, который проверялся на соответствие статистическому критерию искусственности, был центр нашей Галактики. Согласно гипотезе Кардашева, именно здесь, в центре Галактики, может находиться мощная Сверхцивилизация. В 1972 г. Н. С. Кардашев и М. В. Попов с сотрудниками исследовали статистическую структуру излучения центра Галактики. Были обнаружены отклонения от нормального распределения для флуктуаций интенсивности непрерывного спектра на волне 3,5 см[350]. Этот результат требовал проверки, но повторить эксперимент не удалось.

Более углубленный анализ показал, что статистические критерии, как и радиоастрономические, не вполне однозначны. С одной стороны, некоторые естественные источники когерентного излучения, в принципе, могут иметь негауссовы характеристики (например, мазерные источники ОН, хотя для них это не подтвердилось). С другой стороны, если цивилизация-отправитель использует при передаче оптимальные коды, го такой сигнал, согласно теореме Шеннона, по своим статистическим свойствам неотличим от шума. Мы касались этого вопроса в гл. 6.

7.2.3. Оптимальный диапазон для межзвездной связи.

Много внимания в первые десятилетия исследований SETI в СССР уделялось вопросу об оптимальном диапазоне волн для межзвездной связи. Детальный анализ был выполнен Кардашевым[351]. Его подход состоял в следующем (мы частично касались этой проблемы в гл 1). При выборе оптимального диапазона следует ориентироваться не на временные преимущества, возникающие благодаря прогрессу тех или иных технических средств связи, а на принципиальные ограничения, лежащие в природе вещей и общие для любой цивилизации. Таковы, например, шумы в линии связи. Принципиально неустранимым источником шума при связи между космическими цивилизациями является излучение фона и квантовые флуктуации исследуемого сигнала. Современные данные о шумах фона суммированы на рис. 7.2.1. Кардашев рассмотрел два случая: 1) поиск позывных и 2) прием информативной передачи. В первом случае информативность канала связи не имеет решающего значения, задача сводится к определению диапазона спектра, в котором может быть обеспечено максимальное отношение сигнал/шум. Во втором случае задача ставится таким образом: задан спектр интенсивности космических шумов I_ν , и полный интегральный поток F в точке наблюдения; требуется определить оптимальное распределение энергии передатчика по спектру, так чтобы обеспечить максимальную скорость передачи информации. Решение этой задачи показало, что в обоих случаях существенная часть спектра искусственного источника лежит в радиодиапазоне, а при не очень больших потоках F (т. е. в случае дальней передачи) спектр целиком лежит в радиодиапазоне, охватывая область от дециметровых до миллиметровых волн. При этом предполагалось, что адресат неизвестен и поиск ведется по всему небу.

Рис. 7.2.1. Шумы фона в радиодиапазоне. По горизонтальной оси отложена частота электромагнитных волн (нижняя шкала) или длина волны (верхняя шкала); по вертикальной оси — шумовая температура фона в кельвинах, характеризующая интенсивность шума. Основные составляющие: галактический радиошум, излучение земной атмосферы и реликтовый фон. В коротковолновой области начинают сказываться шумы, связанные с квантовыми флуктуациями. Отмечена линия водорода Н и линия позитрония в области около 1,5 мм

Позднее Кардашев рассмотрел случай, когда поиск ведется от определенных объектов. В этом случае необходимо учитывать радиоизлучение фона в окрестности рассматриваемого источника, а также рассеяние радиоволн в окружающей его плазме. В качестве подходящих объектов он рассматривал центр Галактики, ядра других галактик и квазары. Анализ показал, что в этом случае оптимальной оказывается область максимума интенсивности реликтового фона вблизи λ = 1,7 мм. Поиск сигналов от звезд при условии использования взаимнонаправленного канала также приводит к миллиметровому диапазону вблизи λ = 1,5 мм. Как раз в этом диапазоне находится линия позитрония λ = 1,47 мм, которую можно рассматривать как удобный репер, аналогичный линии 21 см в дециметровом диапазоне. На основании этих соображений Кардашев пришел к выводу, что для изотропно излучающего передатчика оптимальной является длина волны 21 см, а для направленного излучения 1,5 мм[352]. На преимущество мм-диапазона, исходя из энергетических соображений, указывал В. С. Троицкий[353]. Согласно расчетам автора, оптимальная длина волны для передачи импульсных сигналов с компенсирующими задержками также находится в миллиметровой области (λ = 5,35 мм, ν = 56 ГГц)[354].

Еще один подход к выбору частоты для межзвездной связи был предложен в 1991 г. В. С. Стрельницким и Л. М. Гиндилисом[355]. Анализ тонкой и сверхтонкой структуры возбужденного уровня n = 2 атома водорода показывает, что этот уровень распадается на 6 подуровней, при переходе между которыми возникает 6 спектральных линий. Все они попадают в радиодиапазон: три линии имеют частоты около 1 ГГц и три — около 10 ГГц. Ряд обстоятельств делает эти линии привлекательными для межзвездной связи. Во-первых, в отличие от линии 21 см (1420 МГц) основного уровня водорода n = 1, эти линии не подвержены помехам со стороны галактического радиоизлучения. Во-вторых, использование сразу шести линий дает богатые возможности для кодирования семантической информации.

Поскольку оптимальный диапазон волн нуждается в защитных мероприятиях, были предприняты соответствующие шаги в этом направлении: советские представители в Международном Союзе Электросвязи внесли предложения о защите частот для межзвездной связи. Они нашли отражение в Регламенте радиосвязи и других документах Международного Консультативного Комитета Радиосвязи (МККР). Несмотря на принятые решения, реальная ситуация с помехами на Земле и в околоземном космическом пространстве остается неблагоприятной, и имеется устойчивая тенденция ее ухудшения в будущем. Радикальное решение этой задачи возможно лишь на обратной стороне Луны, экранированной от радиоизлучений с Земли и околоземных орбит. В начале 1970-х годов Б. А. Дубинский предложил на МККР новый подход к выделению частот в экранированной зоне Луны: вместо обычного выделения отдельных частотных полос для различных космических служб связи и радиоастрономии считать весь спектр радиочастот в этой зоне предназначенным для радиоастрономии и других пассивных радиофизических исследований, включая SETI. В результате активной разъяснительной работы этот подход был признан, и в 1979 г. Всемирная Административная Конференция по радиосвязи включила в Регламент радиосвязи специальное постановление, которое является юридической основой признания экранированной зоны Луны заповедником для пассивных радиоисследований. Это решение одновременно является мерой по защите окружающей среды.

7.2.4. Радиосвязная стратегия SETI.

Основные направления радиосвязной стратегии SETI были сформулированы еще на 1-м Всесоюзном совещании по поиску внеземных цивилизаций в 1964 г. Одно направление, связанное с поисками цивилизаций нашего и несколько более высокого уровня, ориентировалось на поиск узконаправленного и узкополосного излучения; другое ориентировалось на поиск сигналов от Сверхцивилизаций (см. гл.1). Несколько интересных идей относительно поиска сигналов ВЦ были высказаны П. В. Маковецким. Главная трудность состоит в неопределенности всех существенных параметров сигнала. Маковецкий предположил, что ВЦ осуществляют передачу позывных в виде узкополосных синусоидальных сигналов на частотах πF_H и F_H/π, где F_H — частота радиолинии водорода 21 см. По его мнению, это не только сокращает неопределенность в частоте, но и позволяет установить искусственный характер сигнала[356]. Для сокращения неопределенности во времени он предложил использовать синхронизацию по вспышкам сверхновых и новых звезд. Как раз незадолго перед этим, в 1975 г., произошла вспышка Новой в созвездии Лебедя.

Маковецкий рассчитал моменты связи для нескольких ближайших звезд, используя в качеств «синхросигнала» вспышку Новой лебедя 1975 г.[357] В сентябре 1978 г. в рассчитанные им даты на радиотелескопе РАТАН-600 были предприняты поиски сигнала от Летящей звезды Барнарда, но эти попытки не увенчались успехом. Наконец, для сокращения неопределенности направления он предложил сосредоточить поиск в направлении некоторых особых важных объектов, которые предположительно должны быть известны для всех цивилизаций Галактики и могут использоваться ими в качестве «естественных маяков» для указания направления[358]. Наиболее полно стратегия Маковецкого изложена в его работе[359].