Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 31)

Сейчас, когда пишутся эти строки (ноябрь 2000), Послание еще не завершено. Наверное, основные идеи его все же сохранятся и, быть может, будут найдены средства для его передачи в Космос[90].

Идея использовать музыку и игры в обмене информацией между космическими цивилизациями принадлежит замечательному советскому астрофизику Викторию Фавловичу Шварцману. Он высказал ее в 1975 г. на Зеленчукской школе-семинаре CETI, но опубликовать ее ему удалось много позднее (первая публикация относится к 1983 г., последующая — к 1986 г.[91]). Обосновывая целесообразность передачи игр, Шварцман отмечал, что правила игр имеют очень небольшую длину в битах, но они несут в себе гигантскую информацию о всех партиях, которые когда-либо были сыграны и которые, вообще, могут быть разыграны. Передавая правила игры, мы как бы сообщаем нашим партнерам ключ ко всем миллиардам партий, а дальше игра сама раскрывает свое богатство в процессе функционирования. Уже само устройство игр (скажем, число клеток шахматного поля порядка 10²) позволяет сделать важные выводы о функционировании нашего мозга, а передача нескольких образцов партий, разыгранных между людьми, дает весьма тонкую информацию о том, что представляют собой современные люди. Особый интерес для суждения об особенностях человеческой психики представляют те игры, где наряду с логикой существенную роль играет случай (домино, преферанс и т. п.), или даже такие, где результат, вообще, от логики не зависит (лотерея, рулетка). «В играх, — пишет Шварцман, — находят отражение типичные методы мышления, склонности характеров, ценностные установки и т. п.»

Передача произведений искусства, и прежде всего музыки, позволяет сообщить важные сведения о самих себе. Так об устройстве человеческой психики наша музыка или поэзия могут поведать высокоразвитой цивилизации много больше, чем данные нейрофизиологии и нейропсихологии, считает Шварцман. При различии в уровнях цивилизаций важную роль играет многоплановость и многоуровневость произведений искусства. Научное сообщение, как правило, построено на иерархическом принципе. Пропуск той или иной части сообщения — вследствие технических помех или по каким-либо иным причинам, например, из-за лингвистического непонимания текста — затрудняет или даже полностью исключает возможность понимания большинства следующих частей. К произведениям искусства это не относится.

Что касается технической стороны передачи музыки внеземным цивилизациям, то, по мнению А. Л. Зайцева[92], наилучшим способом ее реализации является использование терменвокса. Этот уникальный музыкальный инструмент был изобретен замечательным ученым и инженером Львом Сергеевичем Терменом в 1918 г. Он представляет собой два идентичных автогенератора — опорный и управляемый плавными движениями руки исполнителя вблизи антенны. Разностная частота генераторов и есть рождаемая мелодия. Таким образом — это единственный в своем роде бесконтактный электромузыкальный инструмент. Терменвокс генерирует узкополосный квазисинусоидальный сигнал с гладкой частотной модуляцией без разрывов фазы при смене частот, что делает его оптимальным для обнаружения и выделения из шумов космоса. Для излучения в космическое пространство по радиоканалу сигнал терменвокса необходимо перенести вверх по частоте в сантиметровый диапазон.

Развивая идеи Шварцмана, Зайцев отмечает, что музыка более универсальна и доступна для понимания, чем обычные «логические» языки. Она передает эмоциональные состояния человека, и это есть очень ценная и нестареющая информация о землянах и о нашей цивилизации в целом, она уникальна, как уникально всякое творчество и заведомо неизвестна абоненту. Зайцев предложил подготовить Первый терменвокс-концерт и передать его в космос непосредственно или в записи из Аресибо или Евпатории. Не исключено, что в концерт (если он состоится) будут включены произведения из Детского послания внеземным цивилизациям.

1.15. Межзвездные перелеты

Это почти неподвижности мука —

Мчаться куда-то со скоростью звука,

Зная прекрасно, что есть уже где-то

Некто, летящий со скоростью света.

В предыдущих параграфах, обсуждая различные возможности связи с внеземными цивилизациями, мы не касались проблемы межзвездных перелетов. Это самостоятельная научная проблема, ведь путешествовать к звездам можно не только для установления контактов с ВЦ. Но, конечно, если такие путешествия возможны, они непременно будут использованы для целей SETI.

В начале XX века межпланетные перелеты казались полнейшей фантастикой и, если о них можно было думать, то как о чем-то, относящемся к очень далекому будущему. Тем не менее, уже с середины века межпланетные полеты автоматических аппаратов стали реальностью. И сейчас в «повестке дня» космонавтики поставлены пилотируемые полеты к другим планетам (прежде всего к Марсу). А сможем ли мы сделать следующий шаг — к звездам? Переход от межпланетных перелетов к межзвездным — это шаг гораздо более принципиальный, чем переход от авиации к космонавтике. Межпланетные перелеты осуществляются с помощью ракетной техники. Насколько применима она для межзвездных переделов?

Чтобы вырваться из сферы земного тяготения, надо развить скорость 11,2 км/с, чтобы покинуть Солнечную систему, необходима скорость 42 км/с. Представим себе ракету, которая мчится со скоростью 50 км/с. Ей потребуется приблизительно 26 тыс. лет, чтобы достигнуть ближайшей к Солнцу звезды — Проксимы Центавра. А чтобы побывать в отдаленных областях Галактики, понадобятся миллионы лет. Можно ли увеличить скорость ракеты?

1.15.1. Формула Циолковского.

Скорость V, достигаемая ракетой после выгорания части горючего, определяется формулой Циолковского:

V = S ln μ = 2,3 S lg μ

Здесь S — скорость истечения рабочего тела, ар. — так называемое массовое число, т. е. отношение начальной массы ракеты к конечной (после выгорания горючего), ln — натуральный логарифм, lg — десятичный логарифм. При μ = 10 V = 2,3 S. Так как μ входит в формулу под знаком логарифма, увеличивать V за счет увеличения μ крайне невыгодно. Действительно, чтобы скорость возросла всего в несколько раз, потребуется увеличить μ на несколько порядков. Следовательно, если мы хотим добиться более высокой скорости полета ракеты, надо увеличить скорость истечения рабочего тела S. Современные ракеты работают на химическом топливе, и для них S порядка нескольких км/с. Она ограничивается теплотворной способностью топлива и жаропрочностью материала двигателей. Более эффективны ракеты с плазменными двигателями, в котором роль рабочего тела выполняет пучок ионов, ускоряемых электрическим полем. В будущем они, возможно, найдут применение в космонавтике. Если в качестве топлива служит атомное горючее (т. е. используется реактор, работающий за счет распада тяжелых ядер), то максимальная скорость выхода рабочего тела S = 13 000 км/с (при стопроцентном к.п.д.). Тогда при μ = 10 конечная скорость ракеты V ≈ 0,1 с (одна десятая скорости света). И на путешествие к ближайшим звездам потребуется около 100 лет. Можно увеличить скорость истечения рабочего тела еще в несколько раз, если вместо атомного горючего использовать идеальное ядерное топливо, т.е. управляемый термоядерный реактор, работающий за счет реакции синтеза — превращения водорода в гелий. При 100%-ном к.п.д. это горючее позволяет обеспечить скорость выхода рабочего тела S = (⅛) с. В этом случае при μ = 10 скорость V ~ 0,3 с. Полет к ближайшим звездам будет длиться десятки лет (что уже можно считать приемлемым), а путешествие к границам Галактики по-прежнему будет занимать сотни тысяч лет.

Увеличивая μ, мы можем еще ближе подойти к скорости света. Но здесь формула Циолковского уже не действует. Когда скорость ракеты становится сравнимой со скоростью света, вместо формулы Циолковского надо использовать другую, релятивистскую формулу:

Чем больше скорость выхода S, тем меньше показатель степени в этой формуле и тем меньше требуемое значение μ, т. е. тем выше эффективность двигателя. Максимальная эффективность достигается при S = с, т. е. когда скорость истечения рабочего тела равна скорости света. Ракета, для которой выполняется это условие, получила название фотонной.

Рис. 1.15.1. Схема устройства фотонного корабля

1.15.2. Фотонный корабль.

Фотонная ракета работает за счет реакции аннигиляции вещество-антивещество. Продуктом ее является жесткое электромагнитное излучение (γ-кванты), поэтому скорость истечения рабочего тела равна с. Схематическое устройство фотонного корабля показано на рис. 1.15.1. При этом мы отвлекаемся от трудностей получения и хранения огромного количества антивещества: это проблемы конструкторов далекого будущего, с которыми, мы надеемся, они справятся (если сочтут необходимым создавать подобный корабль).

Рассмотрим кинематические характеристики фотонного корабля. Пусть ракета в течение некоторого времени t движется с ускорением а, после чего двигатель выключается. Если в момент остановки двигателя отношение начальной массы к конечной равно μ, то путь, пройденный ракетой в ускоренном полете, будет равен

В конце этого пути ракета разовьет скорость И, определяемую выражением