Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 8)

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 условиях «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 ответ.

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 отдаленной части Вселенной, пославшая их цивилизация 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. Тогда для передачи одного тома энциклопедии, содержащего 10⁶ двоичных единиц, потребуется тысячная доля секунды, а за 100 секунд можно будет передать информацию, содержащуюся в 100 тысячах подобных томов, в которых, вероятно, можно было бы изложить всю сумму знаний, накопленных человечеством. При полосе 10¹¹ 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 10¹⁶—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 более 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 волновать 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 узкополосностью. Но при полосе частот 10⁹ ÷ 10¹¹ Гц искусственный сигнал очень напоминает широкополосное излучение естественных радиоисточников. Поэтому необходимо установить какими признаками должен отличаться искусственный источник радиоизлучения от естественного. Ведь прежде чем пытаться получить информацию путем расшифровки полученных сигналов, мы должны убедиться в том, что имеем дело с искусственным источником (цивилизацией), 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, круговая поляризация, закономерное изменение характеристик источника со временем.

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

1.5. Две стратегии поиска сигналов

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, чтобы 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 Астрономическим советом Академии наук СССР, Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга и Бюраканской Астрофизической обсерваторией. Состав участников был не очень широк; в основном это были астрономы, радиоастрономы и радиофизики[21]. 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. Товмасян и др.; крупнейшие радиофизики: В. А. Котельников, А. 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, математику А. В. Гладкий. Совещание проходило под председательством В. А. Амбарцумяна.

Круг вопросов, которые обсуждались на совещании, можно разбить на три 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 связи 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 (узкополосность служит также критерием искусственности).

Идею использования узкополосных сигналов для межзвездной связи активно отстаивал В. С. Троицкий[22]. Он не связывал такие 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 обратил внимание на целесообразность поиска около линий радиоизлучения отдельных молекул, применяемых в молекулярных генераторах и усилителях: 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 частоте и поиск по направлению. Простейшая стратегия состоит в том, что обе цивилизации, передающая и принимающая, осуществляют взаимный поиск, обследуя множество подходящих 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 многоантенную систему обнаружения, перекрывающую весь небесный свод и обеспечивающую поиск по частоте в пределах выбранного оптимального диапазона волн[23]. С этой целью каждая антенна должна быть оборудована многоканальным приемником; полоса каждого канала порядка 1 Гц, для перекрытия оптимального диапазона требуется 10⁹—10¹⁰ 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 Δf, Д — детекторы, И — интеграторы, суммирующие энергию, прошедшую через фильтр за время посылки длительностью τ, П — пороговые устройства, которые дают сигнал на выходе только в том случае, когда энергия, прошедшая через фильтр за время τ превышает установленное пороговое значение.