Сообщения внеземным цивилизациям (CETI)

 

До сих пор мы подробно не рассматривали предпринятые нами попытки межзвездной связи. Такую деятельность принято называть связью с внеземными цивилизациями, Communication with ExtraTerrestrial Intelligence – CETI (по-английски произносится как "кэти", а по-русски – "цети"). Первое предложение по CETI было выдвинуто в 1826 г. немецким математиком, астрономом и физиком Карлом Фридрихом Гауссом. Тогда думали, что Луна может быть обитаемой, поэтому Гаусс предложил подать сигнал "селенитам", вырубив в Сибирской тайге иллюстрацию к теореме Пифагора о прямоугольном треугольнике (рис. 13.12). Это предложение так и осталось нереализованным.

Рис 13.12

 

Рис 13.13

В наше время первую попытку CETI предприняли в 1972 г., когда был запущен космический аппарат "Пионер-10". По предложению Фрэнка Дрейка и американского астронома Карла Сагана к аппарату прикрепили металлическую пластинку с выгравированным рисунком (рис.13.13). Фигуры мужчины и женщины имеют признаки всех человеческих рас, а их рост можно определить по силуэту "Пионера-10" у них за спиной. Слева от центра прочерчены линии, указывающие направление от Солнечной системы на некоторые радиопульсары; вдоль каждой линии двоичным кодом записан период пульсара. Это позволяет определить наше положение в Галактике. Вверху приведена диаграмма, иллюстрирующая излучение атома водорода на частоте 1420 МГц (разд. 13.3.1), а внизу – изображение Солнечной системы. Основной задачей "Пионера-10" был пролет мимо Юпитера, что и было успешно сделано в 1973 г. К 2003 году он удалился от Солнца на 80 а. е. и покидает Солнечную систему, хотя ни одна близкая звезда не лежит на его пути. "Пионер-11", запущенный в 1973 г., несет такую же пластинку. Он тоже пролетел мимо Юпитера и Сатурна и сейчас уходит за пределы нашей системы.

"Вояджер-1 и -2", запущенные в 1977 г., также снабжены посланиями. Это медный диск с изображениями и звуками Земли. Тогда еще не было CD-дисков, поэтому тот диск изготовили как граммофонную пластинку, с которой игла снимает информацию. На контейнере диска выгравирована часть изображений, показанных рис.13.13, а также диаграмма, показывающая, как снять информацию с диска. "Вояджер-1", пролетев мимо Юпитера и Сатурна, направился в межзвездное пространство, а "Вояджер-2" пролетел еще и мимо Урана и Нептуна, после чего также отправился к звездам.

Вероятность того, что ETI обнаружат какой-либо из этих аппаратов, чрезвычайно мала, но даже встретив один из них, они могут не понять послание. Первая целенаправленная попытка связи в микроволновом диапазоне была адресована конкретным звездам. Это случилось в 1974 г. на церемонии открытия реконструированного радиотелескопа в Аресибо. Телескоп был использован для отправки послания к шаровому звездному скоплению М13, содержащему около 300000 звезд и удаленному от нас на 21000 св. лет. Во диапазоне передачи с центром на частоте 2400 МГц это послание было ярче Солнца. Зашифрованное двоичным кодом, оно содержало 1679 бит информации и было передано за 3 минуты. При правильной расшифровке послание представляет двумерное изображение, на котором, среди прочего, показаны примеры двоичных чисел, схема двойной спирали ДНК, контур человека, а также указание на то, что мы живем на третьей по счету планете от нашей звезды. Положение Солнца в Галактике не указано, хотя его можно грубо оценить по направлению прихода послания.

Учитывая огромное количество звезд, которые через 21000 тысячу лет получат это короткое послание, можно надеяться, что оно окажется значительно более эффективным свидетельством нашего существования, чем утечки радио-, теле- или радарных сигналов. В те годы послание из Аресибо вызвало некоторый протест у тех, кто опасался "рассекречивания" Земли; хотя особенно опасаться нечего, поскольку низкая металличность звезд шарового скопления препятствует образованию землеподобных планет, а взаимная близость звезд в скоплении способна дестабилизировать орбиты планет (разд. 8.3). Как бы то ни было, с той поры радиоастрономы не отправляли послание ни к одной из звезд [В 1999 г. передачи межзвездных посланий возобновились с помощью 70-метровой антенны Центра дальней космической связи в Крыму. В частности, были направлены сообщения объемом около 2 Мбит к четырем звездам солнечного типа, удаленным от нас на 50-70 св. лет. См.: Гиндилис Л. М. "SETI: Поиск внеземного разума". М.: Изд-во физико-математической литературы, 2004 – Прим. ред. ]. К тому же, кроме военных радаров у нас, наверное, и нет ничего, что могло бы выдать нас на таких больших расстояниях. Опасения того, что где-то узнают о нашем существовании, могут показаться глупыми, но, несмотря на малый шанс установления контакта, его последствия могут быть ужасными, и об этом надо помнить.

В связи с этим возникает вопрос, должны ли мы ответить, получив сигнал от ETI? Эта проблема вызывает споры, но я подозреваю, что для нас это будет непреодолимым искушением. Решение будет зависеть от того, что мы узнаем о ETI в результате этого контакта, а еще от того, как человечество отреагирует на известие о том, что оно не является единственной технологически развитой формой жизни в Галактике.

 

Резюме

* Обнаружение в космосе иного технологического разума, какой бы ни была его физическая форма, покажет, что во Вселенной существует, по крайней мере, еще один вид, который мыслит так же, как и мы. Это стало бы величайшим открытием.

* Вероятность развития технологической цивилизации на другой планете и длительность ее существования настолько неопределённы, что сегодня их число в Галактике может быть любым, от 1 (мы единственные) до сотен миллионов.

* Существует три способа обнаружить внеземную цивилизацию. Мы можем:

– зарегистрировать излучение, приходящее к нам от них, особенно в микроволновом и оптическом диапазоне;

– обнаружить их космический аппарат или другой искусственный объект в Солнечной системе;

– заметить, что характеристики их планеты или окружающей среды подверглись технологическому воздействию.

 

* Поиски в микроволновом диапазоне проводятся с 1960 г. Этот метод был основным в SETI, но с середины 1990-х быстро растет активность поисков в оптическом диапазоне (OSETI). Пока не обнаружено ни одного убедительного сигнала, но количество неисследованных объектов и диапазонов частоты намного превышает число исследованных. И даже уже исследованные объекты и диапазоны частот нужно время от времени перепроверять на предмет поиска нерегулярно посылаемых сигналов.

* Мы сами уже на пороге начала исследований Галактики, поэтому возможно (хотя и маловероятно), что в Солнечной системе уже находятся или могут прибыть в любой момент космические аппараты или другие искусственные объекты инопланетян.

* Из трех типов цивилизаций по Кардашеву, тип I (как мы) будет трудно обнаружить по воздействию на свою планету и своё окружение. Цивилизации II типа можно будет обнаружить, если они строят сферы Дайсона. А тип III может быть выявлен по изменениям, внесенным им в свою галактику, или в режиме подслушивания, если их межзвездное общение будет сопровождаться мощными утечками сигнала.

* Основываясь на парадоксе Ферми, многие пытались показать, что SETI бесполезен, но лучше рассматривать его как наблюдательную задачу с неопределенным решением.

* На CETI было затрачено очень мало ресурсов, и отношение к этой проблеме остается противоречивым – нужно ли посылать в космос сигналы о нашем существовании?

 

Вопросы

 

Ответы даны в конце книги.

 

Вопрос 13.1.

 

Один из сомножителей в уравнении Дрейка был назван "социологическим". Как вы думаете, какой это сомножитель? Обоснуйте свой ответ. Дайте разумные оценки его верхнего и нижнего пределов.

 

Вопрос 13.2.

 

Предположим, что радиотелескоп оборудован детектором, позволяющим осуществлять одновременный поиск в 10⁸ смежных каналах передачи, ширина каждого из которых равна 1,5 Гц. Поиск производится по всему подходящему микроволновому диапазону. Наблюдается 1000 ближайших звезд. Каждая звезда прослушивается в течение часа. Сеансы наблюдения чередуются таким образом, что каждая звезда наблюдается 10 раз.

 

(а) Вычислите всю ширину полосы детектора в любой заданный момент времени.

(б) Вычислите время (в часах) между сеансами наблюдения каждой звезды.

(в) Предполагая, что наблюдения непрерывны, подсчитайте их общую продолжительность в месяцах.

(г) Подсчитайте, сколько минут будет наблюдаться каждая звезда на определенной частоте.

 

Вопрос 13.3

 

Опишите иные методы записи информации двоичным кодом, отличные от переключения частот, при передаче микроволнового сигнала. Оцените преимущества и недостатки этих методов по сравнению с методом переключения частот.

 

Вопрос 13.4

Опишите, как можно заметить невооруженным глазом лазерный импульс, посланный внеземной цивилизацией.

 

Вопрос 13.5

Опишите одно из крупных преимуществ цивилизации II типа над цивилизацией I типа при посылке космических аппаратов к соседним звездам.

 

 

Подписи к рисункам

 

Рис. 13.1. Рост числа технологических цивилизаций до стационарного уровня при постоянной частоте их образования R _с и одинаковом времени жизни L.

Рис. 13.2. Спектр электромагнитных колебаний.

Рис. 13.3. Спектр микроволнового излучения с прилегающими к нему участками инфракрасного и радио- диапазонов, демонстрирующий микроволновое "окно" для SETI.

Рис. 13.4. Преимущество передачи в узкой полосе частот при наличии мешающего фонового излучения.

Рис. 13.5. 305-метровая чаша радиотелескопа в Аресибо (о. Пуэрто-Рико).

Предоставлено NAIC-Arecibo Observatory, действующей на средства NSF.

Рис. 13.6. 76-метровый Лавелловский радиотелескоп в Джодрелл-Бэнк (Великобритания). Часть его наблюдательного времени уходит на поиски сигналов внеземного разума в рамках Проекта "Феникс".

Ian Morison.

Рис. 13.7. (а) Вращающаяся нейтронная звезда, излучающая пучок радиоволн. (б) Последовательность импульсов, регистрируемых на Земле.

Рис. 13.8. Микроволновое послание, записанное в двоичном коде путем смены несущей частоты сигнала между двумя близкими значениями. Полученная запись имеет вид последовательности нулей и единиц. Разница в частотах на рисунке преувеличена, а в промежутке между переключениями может содержаться намного больше циклов колебаний.

Рис. 13.9. Возможный вид оптического сигнала от ETI. Каждый гигантский наносекундный импульс может содержать примерно полмиллиона длин волн видимого диапазона. Само послание содержится в более слабых импульсах, показанных на врезке внизу.

Рис. 13.10. Полет к звездам с помощью солнечного паруса.

Рисунок предоставлен Planetary Society

Рис. 13.11. Сфера Дайсона, позволяющая цивилизации II типа использовать большую часть энергии своей звезды.

Предоставлено Anders Sandberg

Рис.13.12. Иллюстрация к теореме Пифагора, как сигнал разумным существам на Луне.

1 – Деревья

2 – Трава

Рис.13.13. Пластинка с посланием на борту "Пионера-10" и "Пионера-11", покидающих Солнечную систему.

Предоставлено NASA.

Надписи на рисунках

Рис. 13.1.

1 – Время

 

Рис. 13.2.

1 – Частота, Гц

2 – Длина волны, метры

3 – Видимый свет

4 – Гамма-лучи

5 – Рентгеновское излучение

6 – Ультрафиолет

7 – Инфракрасное излучение

8 – Микроволновое излучение

9 – Радиоволны

 

Рис. 13.3.

1 – Частота, МГц

2 – Приходящий поток, условные единицы

3 – Микроволновой диапазон

4 – Благоприятная область

5 – Галактическое излучение

6 – Суммарный эффект

7 – Поглощение в атмосфере Земли

8 – Реликтовое излучение (3 К)

9 – Возрастание шума в приемнике

 

Рис. 13.4.

1 – Частота

2 – Мощность сигнала

3 – Фон

4 – Широкополосный сигнал

5 – Узкополосный сигнал

 

Рис. 13.7.

1 – Время

2 – Принимаемая мощность, условные единицы

3 – Ось вращения

4 – Магнитная ось

5 – Радиоволны

 

Рис. 13.8.

1 – Время

2 – Микроволновое поле

 

Рис. 13.9.

1 – Время

2 – Мощность

3 – Вт

4 – 1 с

5 – 1 нс

 

 

[V. G.1]Везде - 6000 С Джонс предлагает 5200 С

[V. G.2]В 2006 г. считается, что на Марсе нет карбонатов.