Разумная жизнь во Вселенной - Юрий Мизун

ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ

Мы прояснили в определенном смысле вопрос о частоте, времени и частично о направлении связи. Но вопрос о направлении связи надо рассмотреть шире. При проектировании и конструировании приемопередающей связи в пределах Земли без труда производится согласование всех технических решений для целой радиолинии, включающей как передачу, так и прием, то есть обоих радиокорреспондентов. Как мы уже говорили, в условиях первого поиска радио-корреспондента, то есть внеземной цивилизации, такой подход применить нельзя. Приходится строить линию радиосвязи независимо с двух концов. Будет ли она после этого работать? Для того чтобы она заработала, надо попытаться представить аргументы, которыми будет руководствоваться наш неизвестный радиокорреспондент. Можно подумать, что это угадывание является слишком маловероятным и посему безнадежным делом. Но в том-то и дело, что оно не должно быть просто угадыванием, оно должно быть догадкой, основанной на научной базе.

Как же должны выбирать место встречи во Вселенной те цивилизации, которые еще не установили контакта друг с другом (в том числе и наша цивилизация)? Если говорить только о нашей Галактике, то, несомненно, внимание всех ее жителей привлекает объект, названный нами — землянами — Крабовидной туманностью. Крабовидная туманность образовалась в результате взрыва Сверхновой звезды, она является источником радиоволн и рентгеновских лучей. В ней находится такой экзотический объект, как пульсар. К достоинствам Краба (так часто астрофизики называют туманность, подарившую им массу замечательных открытий) можно отнести и многие другие. Но и этих достаточно, чтобы не сомневаться в том, что она является особым объектом в Галактике, который исследуется цивилизациями, достигшими необходимого для этого технологического уровня. Представим эту ситуацию на рисунке 46. В центре находится Крабовидная туманность (обозначена буквой К), а вокруг нее имеется 12 внеземных цивилизаций (обозначены цифрами от 1 до 12). Каждая из этих цивилизаций может рассуждать так. Если все цивилизации направят свои радиотелескопы на Крабовидную туманность (а они вольно или невольно это делают, изучая ее радиоизлучение), то имеется определенная возможность того, что некоторые из цивилизаций окажутся на одной линии, как цивилизации 1, 6 и 7. Это значит, что, направляя свои радиотелескопы на Краба, они тем самым направляют их друг на друга. Для этих цивилизаций вопрос выбора направлений решен. Правда, каждая из них должна сообразить, что надо направлять радиотелескоп не только в сторону Крабовидной туманности, но и в противоположном направлении, для того чтобы встретиться с теми цивилизациями, которые находятся у нее за спиной и которые также смотрят на Краба, а значит, в ее спину. Это также показано на рисунке 4 6. Цивилизация 6 может

Рис. 46. Схема радиосвязи между внеземными цивилизациями (1 — 14) с использованием Крабовидной туманности (К).

передать свою информацию цивилизации 1, только развернувшись на 180°.

Крабовидная туманность является не единственным объектом, достойным быть ориентиром при организации радиосвязи между цивилизациями. Так как наша Галактика по форме представляет собой не шар, а диск, у нее есть естественный экватор и экваториальная плоскость. Она также может служить ориентиром при организации радиосвязи. Кроме того, наша Галактика тоже имеет свой центр, который может служить ориентиром-маяком для всех цивилизаций Галактики. На симпозиуме в Таллине в 1981 году специалисты различных стран, занимавшиеся проблемой связи с внеземными цивилизациями, сошлись на том, что центр Галактики имеет не только коммуникационное значение. Имеются основания полагать, что внеземные цивилизации с большей вероятностью могут быть обнаружены именно здесь. Но это мы обсудим позднее.

При составлении расписания связи с внеземными цивилизациями должно быть учтено как коллективное расписание, в котором указаны те периоды, когда мы можем наблюдать целые коллективы звезд, направляя свой радиотелескоп в направлении вспыхнувшей Новой или Сверхновой, так и индивидуальное расписание, предусматривающее прием от отдельных звезд- «индивидуумов». Сюда должна быть включена также работа радиотелескопов, направленных на ориентиры-маяки в нашей Галактике и за ее пределами.

СИГНАЛЫ ДЛЯ МЕЖЗВЕЗДНОЙ СВЯЗИ

Радиосигналы, которые мы намерены посылать другим цивилизациям или принимать от них, должны удовлетворять определенным требованиям. Прежде всего нам понадобится два класса таких радиосигналов: сигналы одного класса будут использоваться в качестве позывных, а сигналы другого — для передачи информации. Ясно, что сигналы-позывные, не передающие никакой информации кроме той, что их послала цивилизация, проще информационных сигналов. Но к тем и к другим предъявляется обязательное требование: вид сигналов (их характеристики) должен однозначно свидетельствовать об их искусственном происхождении. Только это позволит нашим радиокорреспондентам выделить их из множества радиосигналов, которые создаются во Вселенной естественным путем и принимаются радиотелескопами нашей и других цивилизаций. Идеальным позывным радиосигналом был бы строго монохроматический сигнал, то есть идеальная синусоидальная электромагнитная волна с определенной длиной. Если бы такое излучение было принято нами из космоса, то никто не сомневался бы в том, что оно имеет искусственное происхождение. Но идеальную синусоидальную волну практически излучить невозможно, поэтому говорят о квазимонохроматических (квази значит почти) радиосигналах, длина волны которых может меняться только в узкой полосе. Поэтому их называют узкополосными сигналами. Преимущество таких сигналов не только в том, что их искусственность однозначно выявляется, но и в том, что они способны распространяться на бульшие дальности, чем широкополосные сигналы. Известно, что подавляющее число радиоисточников во Вселенной испускает сигналы с широким, а точнее сплошным, непрерывным спектром. Но межзвездная среда является неоднородной и поэтому значительно искажает даже монохроматический сигнал. В этом мы убедились, принимая радиосигналы от пульсаров. На основании этого эффекта сигналы от пульсаров анализируют соответствующим образом и из них получают информацию о характеристиках неоднородностей межзвездной среды. Такое же действие неоднородностей космической среды проявляется и на искусственных радиосигналах, которые исходят от космических аппаратов в Солнечной системе и принимаются на Земле. При этом меняется (флуктуирует) не только амплитуда сигналов, но и их фаза и частота.

Все это приводит к тому, что излученный монохроматический сигнал после прохождения космической среды перестает быть монохроматическим. Он скорее похож по характеристикам на флуктуационный шум, и обнаружить такой сигнал можно только тогда, когда он существенно превышает уровень шумов на входе приемника. Если его уровень меньше, то выделить его на фоне шумов очень сложно. В природе имеются и узкие естественные линии излучения. Это, например, излучение гидроксила ОН в диапазоне 18 сантиметров или излучение межзвездного водорода в диапазоне 21 сантиметр, о которых уже говорилось выше. Но ширина полосы первого излучения все же составляет несколько сотен герц, а второго — все 50 тысяч герц. Генераторы способны создавать радиосигналы с полосой всего в несколько герц или даже доли герца. Молекулярные генераторы сужают эту полосу даже до сотых долей герца. Ширина полосы генераторов определяется естественными шумами в системе.

Необходимо сказать и о полосе частот принимаемого устройства. Кто хоть немного знаком с радиотехникой и принципами радиосвязи (или хотя бы радиоприема), тот знает, что ширина полосы приемника является одной из основных его характеристик. Полосу частот приемника можно сравнить с воротами, вход через которые разрешен только излучению с определенными частотами. Ясно, что чем эже эта полоса, тем меньше пройдет в приемник ненужных нам, лишних излучений, являющихся помехой приему. Собственно, если мы точно знаем частоту принимаемого сигнала и он является узкополосным, то и полосу приемника следует выбрать минимальную: сузить ее до такой степени, чтобы пропустить в приемник только полезный сигнал. Правда, если на частоте сигнала имеется радиопомеха, то она, естественно, пройдет в приемник Но зато не пройдут помехи, частоты которых находятся за пределами полосы приемника. К сожалению, даже в идеальном варианте это сделать не удастся. Мешает то обстоятельство, что частота излученного радиосигнала будет регистрироваться в приемнике нашего радиокорреспондента несколько отличной в том случае, если мы удаляемся от него или же приближаемся к нему. Такие же изменения частоты будут регистрироваться нашим радиокорреспондентом в том случае, если он приближается к нам или удаляется от нас. Это любопытное явление наблюдается не только в радиодиапазоне электромагнитных волн, но и во всех других диапазонах (рентгеновском, видимом, инфракрасном и т. д.). Более того, этот эффект наблюдается и в звуковых колебаниях. Каждый из нас неоднократно имел возможность непосредственно слышать проявление этого эффекта, когда стоял на перроне, мимо которого проезжал поезд с гудком. По мере того как поезд приближается к нам, его звук становится более низким, то есть частота звуковых колебаний уменьшается. После того как он минует нас и начнет удаляться от нас, звук становится более высоким. Этот эффект назван именем физика Доплера. Он очень широко используется в физике и технике. Мы об этом эффекте говорили. Применительно к нашей проблеме поиска внеземных цивилизаций можно указать на такое возможное использование этого эффекта. Если на Земле принимать радиосигналы, передаваемые с какой-либо планеты в Галактике, то по измеренному доплеровскому смещению частоты принятых радиосигналов можно определить период обращения планеты вокруг своей звезды, то есть продолжительность года. Скорость вращения планеты вокруг своей оси меньше ее орбитальной скорости. За счет вращения планеты также происходят периодические изменения частоты, которые не выходят за пределы полосы частот сигнала. Это позволяет определить продолжительность суток. Далее по спектральному классу звезды можно определить ее массу. Зная период обращения планеты при помощи третьего закона Кеплера, можно найти расстояние между планетой и звездой. Зная это удаление, можно оценить, какие физические условия имеются на данной планете (например, какова средняя температура ее поверхности). Далее, зная продолжительность суток на планете и определив суточные изменения частоты сигнала, можно оценить величину радиуса планеты. Мало того, более тщательный анализ принятого радиосигнала дает возможность установить даже широту того места на планете, откуда исходит радиосигнал. Специалисты считают, что этим не исчерпывается информация о планете, которую можно получить из простого незакодированного сигнала только потому, что его частота изменяется в результате движения источника, то есть из-за эффекта Доплера.