Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 23)

Сколько вещества требуется для создания такой биосферы и где взять это вещество? По мысли Дайсона, для этой цели можно использовать вещество больших (необитаемых) планет. Так, если «распылить» планету массой, равной массе Юпитера и использовать полученное вещество, равномерно распределив его по сферическому слою радиусом 1 а. е., то над каждым квадратным сантиметром поверхности будет находиться приблизительно 720 г вещества. Это сопоставимо с условиями на Земле, где над каждым квадратным сантиметром поверхности находится столб атмосферы массой около 1000 г. Сферический слой вокруг звезды толщиной 2-3 м был бы вполне пригоден для жизни и мог бы содержать оборудование для использования радиации, падающей на него изнутри.

Последующие оценки показали, что массу сферы Дайсона можно значительно сократить. Прежде всего необходимо заметить, что конструкция в виде сплошной сферы вокруг звезды не может существовать — она будет разорвана не скомпенсированными центробежными силами (на это обратил внимание В. Д. Давыдов[59]). Поэтому надо говорить не о сплошной поверхности, а о системе спутников, вращающихся вокруг звезды, которые в совокупности перехватывают всю излучаемую ею энергию. Идея создания таких городов-спутников вокруг Солнца принадлежит К. Э. Циолковскому, он называл их «эфирными городами».

Дайсон описал и возможный принцип конструирования подобных сооружений[60]. Возьмем стальной стержень длиной 1 м и диаметром 1 см. Из 12 таких стержней сделаем октаэдр диаметром 1 м и массой 10 кг. Из 100 таких октаэдров, соединив их гранями, построим новый конструктивный элемент — «стержень» второй ступени. Из таких стержней сделаем новый октаэдр; соединив их, получим «стержень» третьей ступени и т. д. Октаэдр шестого порядка будет иметь размер 10⁶ км (почти в 80 раз больше диаметра земного шара), а масса его будет составлять всего 5 × 10¹¹ массы Земли. Дальнейшее увеличение размера невозможно, так как при этом конструкция будет разорвана приливными силами. Таким образом, предельный размер спутника, обращающегося вокруг Солнца по орбите радиусом 1 а. е., составляет 10⁶ км. Двести тысяч таких предельно больших спутников с общей массой 10^-5 массы Земли полностью перекроют поверхность сферы и будут перехватывать всю энергию, излучаемую центральной звездой (солнцем).

Но где взять необходимый материал, как можно «распылить» массу большой планеты? Дайсон предложил такой способ. Вокруг планеты вдоль линий широты прокладываются металлические изолированные провода, через которые пропускается электрический ток. Кроме того, ток пропускается через тело планеты перпендикулярно линиям широты и замыкается через металлические проводники, выведенные на планетоцентрическую орбиту или через плазму в магнитосфере. Планета становится, таким образом, якорем гигантского электромотора. В зависимости от направления токов планета может ускоряться или замедляться. Ускоряя вращение планеты, можно довести ее скорость до величины, при которой экваториальные области планеты будут отрываться и улетать в космическое пространство.

Иной проект был предложен советским ученым Г. И. Покровским[61]. Согласно его проекту, Солнце (или звезда) окружается не сферой, а системой колец разного диаметра, вращающихся с различной скоростью, подобранной так, чтобы центробежная сила уравновешивалась силой притяжения звезды. Если посмотреть на эту систему колец извне, она будет похожа на раковину с двумя раструбами, повернутыми в разные стороны, через которые, по мысли Г. И. Покровского, могут входить и выходить межзвездные корабли (рис. 1.12.1).

Рис. 1.12.1. Астроинженерные конструкции вокруг звезды (раковина Г. И. Покровского)

Каковы бы ни были инженерные детали подобных конструкций, они, согласно второму закону термодинамики, должны переизлучать падающую на них энергию в космическое пространство в виде отработанного тепла при температуре меньшей, чем температура падающего излучения. Как показывают расчеты, основная часть этого уходящего излучения будет сосредоточена в инфракрасной области спектра с максимумом излучения вблизи 10 мкм. Это излучение нельзя «утаить», независимо от того, хочет ли цивилизация или нет сообщить о своем существовании.

Таким образом, задача поиска астроинженерных конструкций сводится к поиску инфракрасных объектов с максимумом излучения вблизи 10 мкм и планковским распределением энергии в спектре. В случае неполного перекрытия звезды астроинженерными конструкциями, объект будет иметь характеристики обычной звезды с очень сильным инфракрасным избытком. Для обнаружения подобных объектов необходимо провести полный обзор неба в инфракрасном диапазоне. Эта задача была поставлена Н. С. Кардашевым[62] и вошла в советскую программу CETI[63]. Поскольку земная атмосфера сильно поглощает излучение в ИК-области спектра, предусматривалось, что обзор должен проводиться с помощью специального ИСЗ, оборудованного аппаратурой для такого исследования.

В 1983 г. в США был выведен на орбиту спутник ИРАС (сконструированный совместно США, Англией и Голландией), предназначенный для составления инфракрасного атласа неба. Установленный на спутнике телескоп диаметром около 60 см охлаждался до температуры 10 К, чтобы уменьшить его собственное ИК-излучение. Детекторы, расположенные в фокусе телескопа, охлаждались до еще более низкой температуры 3 К (всего на три градуса выше абсолютного нуля!). Телескоп работал в четырех диапазонах: 8-15 мкм, 20-30 мкм, 40-80 мкм и 80-120 мкм. Наблюдения продолжались в течение всего 1983 г. (они были прекращены в результате израсходования ресурса жидкого гелия). За время работы было исследовано 98 % всей небесной сферы и было открыто около 200 000 инфракрасных объектов. Среди них есть звезды с сильным ИК-избытком и объекты, излучающие только в инфракрасном диапазоне, в том числе, имеющие планковский спектр с максимумом излучения в области 10-100 мкм. Казалось бы, это свидетельствует об обнаружении сфер Дайсона. Однако подобные же характеристики должны иметь звезды, окруженные плотным газопылевыми оболочками. Такие оболочки возникают вокруг звезд на стадии формирования планетной системы (протопланетное облако), а также на поздней стадии, когда звезда типа Солнца переходит в стадию красного гиганта. При этом атмосфера звезды расширяется до нескольких астрономических единиц, и на периферии ее вновь возникает плотная пылевая оболочка.

Возникает вопрос: каким образом отличить сферу Дайсона от окружающей звезду пылевой оболочки? С. А. Каплан и Н. С. Кардашев указали на то, что это можно сделать, изучая распределение энергии в спектре инфракрасных объектов. Для твердотельных конструкций интенсивность излучения в рэлеевской части спектра падает с длиной волны пропорционально λ², в то время как для пылинок (размеры которых меньше длины волны) спектр меняется более круто. Кроме того, можно ожидать специфических особенностей структуры искусственных объектов (резкие края, правильная геометрия и т. д.)[64]. Исследование структуры объектов требует применения крупных космических радиоинтерферометров, которые могут обнаружить твердотельные конструкции по их экранирующему действию. В. И. Слыш обратил внимание на то, что газопылевая оболочка вокруг звезды должна быть источником мощного излучения в линиях гидроксила 18 см. Отсутствие подобного излучения может быть индикатором того, что мы имеем дело с искусственной твердотельной конструкцией[65].

До сих пор речь шла только об обнаружении астроинженерных конструкций по их ИК-излучению без попытки принять какую-либо информацию. К. К. Ребане обратил внимание на то, что высокоразвитая цивилизация, создавшая искусственную среду обитания вокруг звезды, может (без дополнительных энергетических затрат), передавать информацию, модулируя циркулирующие в такой системе потоки энергии[66]. В этом случае поиск ВЦ должен сопровождаться анализом ИК-излучения с целью обнаружения модулированных сигналов.

В отличие от искусственных сооружений вокруг звезды, Н. С. Кардашев рассмотрел возможность создания астроинженерных конструкций значительно более крупного масштаба, например, создание искусственной биосферы размером несколько парсек вокруг ядер галактик или квазаров[67]. Подобные объекты будут иметь светимость 10⁶—10¹² светимости Солнца и могут служить моделью цивилизации III типа. Они являются источниками инфракрасного излучения со спектром, близким к планковскому при температуре излучения от 3 до 1000 К. Спектральная область поиска подобных объектов — от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Н. С. Кардашев рассмотрел конкретную модель подобной конструкции в виде вращающегося диска радиуса 12 пк и толщиной 1 км; такую же относительную толщину имел бы диск размером, равным диаметру Земли и толщиною в 1 мкм!). Масса диска 10¹² масс Солнца, плотность 8 г/см³, период обращения 2600 лет, температура 300 К, светимость 10¹² светимости Солнца. Поток излучения от такого объекта на расстоянии 1 Мпк составляет 1 Ян, что вполне обнаружимо при современных средствах.

С целью обнаружения подобных объектов, а также классических сфер Дайсона (вокруг звезд) Н. С. Кардашев, М. Ю. Тимофеев и В. Г. Промыслов из Астрокосмического центра ФИАН проанализировали источники, полученные спутником ИРАС[68]. Определив их эффективные температуры, они выделили два узких интервала температур 110-120 К и 280-290 К, в которых концентрировалось большинство источников. Из этих источников были отобраны те, у которых распределение энергии по спектру наилучшим образом совпадает с распределением энергии абсолютно черного тела. В первом интервале температур (110-120 К) таких источников оказалось 38, а во втором (280-290 К) — 60. Таким образом, удалось сильно сузить круг возможных «кандидатов» в СД (напомним, что каталог ИРАС содержит 200 000 источников). В результате тщательного анализа около 30% отобранных источников удалось отождествить с различными астрономическими объектами, в том числе и со звездами. Однако 58 отобранных источников остались не отождествленными. Могут ли среди них быть сферы Дайсона? Пока это уверено установить не удалось.