Вселенная, жизнь, разум

Шкловский Иосиф Самуилович

При расчете линии радиосвязи между двумя мирами нужно учитывать уровень помех. Следует иметь в виду два типа помех. Во-первых, радиоизлучение звезды, вокруг которой обращается населенная разумными существами планета; во-вторых, интенсивность радиопередатчика должна быть такой, чтобы его сигнал надежно выделялся на фоне неизбежных помех космического радиоизлучения. Прежде всего ясно, что мощность передатчика в нужном направлении (т. е. в направлении на звезду, с которой пытаются установить связь) в некотором интервале частот должна быть больше теплового радиоизлучения звезды. Можно убедиться, что это условие реализуется легко. Поток радиоизлучения от передатчика, как показывают подсчеты, будет больше потока теплового излучения звезды даже при незначительной мощности передатчика.

В самом деле, поток теплового радиоизлучения от Солнца на расстоянии R, выраженном в метрах, равен 10–15 f2/R2 Вт/м2•Гц (где f — частота), а от передатчика W • G/R2, где W — мощность передатчика, а G — коэффициент направленного действия передающей антенны, определяемый ее диаметром:

G = 4d2/2.

Таким образом, при d 100 м для волн дециметрового диапазона G 105. Отсюда следует, что при f = 103 МГц поток радиоизлучения от передатчика будет больше потока теплового излучения от звезды при W > 10-2 Вт/Гц.

Значительно более существенны помехи от фона космического радиоизлучения. Здесь следует уточнить возможную область частот, на которых можно пытаться установить интересующую нас радиосвязь.

Моррисон и Коккони выдвинули весьма изящную идею, что такого рода связь, вероятнее всего, будут пытаться установить на волне 21 см. Хорошо известно, что это длина волны радиолинии водорода. Разумные существа, находящиеся на высоком уровне развития, должны проводить интенсивные исследования космоса именно на этой волне. Подобные исследования уже сейчас обогатили астрономическую науку рядом открытий первостепенного научного значения. Особенно следует подчеркнуть, что они будут неограниченно развиваться в дальнейшем, ибо успех таких исследований неразрывно связан с общим прогрессом радиофизики. Таким образом, особенно чувствительная приемная аппаратура должна быть именно на этой волне. Кроме того, на этой волне должны проводиться длительные и систематические исследования различных объектов на небе, что значительно увеличивает вероятность обнаружения сигнала. Наконец, водород — самый распространенный элемент во Вселенной, и поэтому его радиолиния является как бы природным эталоном частоты, эталоном, к которому с неизбежностью должна прийти всякая развивающаяся цивилизация.

В каком направлении производить по иск?

Для сравнительно больших угловых расстояний от полосы Млечного Пути, составляющих примерно 2/3 небосвода, интенсивность IV межзвездной радиолинии не превосходит интенсивности непрерывного радиоизлучения Галактики в этом же спектральном участке, которая равна 10–21,5 Вт/(м2ср•Гц). В полосе Млечного Пути интенсивность радиолинии водорода в несколько десятков раз больше этой величины.

Поэтому выгоднее пытаться установить радиосвязь с объектами, находящимися в сравнительно высоких галактических широтах, где уровень помех (определяемый фоном космического радиоизлучения) много меньше.

Расчеты (см. ниже) показывают, что установление радиосвязи между цивилизациями, разделенными межзвездными пространствами, находится в пределах возможности техники сегодняшнего дня.

Если в качестве передатчика используется зеркало диаметра d1, то мощность, которую следует излучать в соответствующем направлении (например, в направлении нашей Солнечной системы), при условии, чтобы на приемной станции с диаметром зеркала d2 сигнал превысил космический фон, должна быть:

W >= IV (/d1)2 • (/d2)2 • R2 = 10–24,2 • R 2 /(d1•d2)

Вт/Гц

Отсюда следует, что при d1 = d2 = 80 м и при R = 10 световых лет W = 100 Вт/Гц, что технически осуществимо уже сейчас.

Заметим, однако, что размеры передающих антенн и мощность передатчиков у высокоорганизованных цивилизаций могут быть, конечно, значительно больше принятых нами.

Можно предположить, что на каких-нибудь планетах обитающие там высокоорганизованные разумные существа непрерывно в течение огромных промежутков времени «держат» в главных лепестках своих гигантских антенн в ожидании ответного сигнала некоторое число (скажем, ~ 100) сравнительно близких к ним звезд, где, по их предположениям, возможна разумная жизнь. Для высокоорганизованного общества такая своеобразная, длящаяся многие тысячелетия «служба космической радиосвязи» вполне «по средствам». И не исключено, что мы уже очень давно находимся в пучке электромагнитной радиации, непрерывно посылаемой к нам разумными существами, населяющими окрестности какой-нибудь хорошо нам знакомой звезды, отдаленной от нас на расстояние в несколько десятков световых лет.

Посылаемые сигналы должны иметь некоторые свойства, резко отличающие их от естественных космических радиошумов. Они могут представлять простейший код, например, первые несколько цифр натурального ряда в непрерывно повторяющейся последовательности или такие числа, как число или e — основание натурального логарифма. Полоса частот, использованная для космической радиосвязи, должна быть сравнительно узкой. Орбитальное движение планеты, на которой установлен передатчик, вокруг звезды будет приводить к строго периодическим изменениям частоты (из-за эффекта Доплера). Если приблизительно считать, что ожидаемые относительные скорости при таком движении меняются в пределах ± 100 км/с, то вариация частоты сигнала может быть в пределах ± 300 кГц от основной частоты радиолинии водорода, равной 1420,3 МГц.

Конечно, не так уж много шансов установить радиосвязь с другими мирами, особенно за сколько-нибудь обозримый промежуток времени. Но, как совершенно справедливо замечают Моррисон и Коккони, если не делать никаких попыток в этом направлении, то шансы будут нулевые.

Идея о возможности установления радиосвязи с другими мирами уже на современном уровне радиофизики недавно стала реализоваться на Национальной радиоастрономической обсерватории в США. Известный американский радиоастроном Ф. Дрэйк разработал проект аппаратуры, способной решить поставленную задачу. Подробное описание этой схемы можно найти в статье Дрэйка, опубликованной в январском номере журнала «Sky and Telescope» за 1960 г. Уже изготовлены блоки этого приемника. Антенной у него будет параболическое зеркало диаметром 25,5 м. Наблюдения предполагается начать уже с 1960 г. Первыми объектами исследования будут две близкие, довольно похожие на Солнце звезды Кита и Эридана, находящиеся на расстоянии 11 световых лет. В дальнейшем эту аппаратуру предполагается перенести на строящийся радиотелескоп с диаметром зеркала 45 м.

* * *

Мы живем в эпоху поразительных научных открытий и великих свершений. Самые невероятные фантазии неожиданно быстро реализуются. С давних пор люди мечтали о связи с разумными существами, обитающими на разбросанных в беспредельных просторах Галактики планетных системах. Приходится только поражаться, как быстро наука подтвердила принципиальную возможность осуществления идеи такой связи и сделала первые шаги на пути ее реализации. Однако надо себе ясно представить огромную величину этого пути и те колоссальные трудности, с которыми предстоит встретиться.