Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский) - часть 14

с одной планеты переместились на другие! Но здесь речь идет не просто
о предметах — эти совершенные создания человеческого разума волею людей как
бы изменили генеральный план Солнечной системы. Пока — ничтожно мало, но,
как говорится, «лиха беда начало»... Для посадки на Венеру советским посадоч-
ным аппаратам пришлось преодолеть серьезные трудности, связанные с огром-
ным давлением на поверхности этой планеты, а также с весьма высокой темпера-
турой. Была получена бесценная информация о температуре, давлении, хими-

ческом составе атмосферы, сведения об облаках и химическом составе поверх-
ности, получены ее фотографии. Посадочный аппарат на Венере не может
долго работать. На Марсе же такой аппарат сохраняет свою активность
в течение длительного времени. Американские посадочные аппараты
«Викинг-1» и «Викинг-2» несколько лет передавали с Марса изображения мест
посадки и метеорологические данные.

Заметим, что до космической эры астрономы понятия не имели о том, как вы-

глядит поверхность Марса. Даже лучшие фотографии планеты не могли разрешить
детали поверхности, размеры которых меньше нескольких сотен километров. Толь-
ко полет «Маринера-4» выявил наличие на поверхности Марса кратеров
(см. рис. 63).

Еще в 1962 г. мы предложили исследовать спутники Марса путем их фото-

графирования с борта автоматической станции, вышедшей на орбиту вокруг Мар-
са. Следует подчеркнуть, что такое фотографирование есть задача далеко не про-
стая. Требуется высокая точность наведения автоматической станции на цель и
безупречная работа всех систем. В частности, должна быть обеспечена автома-
тическая наводка фотографической камеры на спутники.

216

Эта задача была решена американской автоматической станцией «Маринер-9»

в самом конце 1971 г. Фотография, приведенная на рис. 85, дает изображение Фобо-
са, полученное с расстояния 5540 км. Этот спутник представляет собой огромную
каменистую глыбу, наибольший размер которой достигает 21 км. В общем, он
имеет овалоидную форму, но поверхность его сильно разрушена. Вверху слева край
Фобоса имеет явно «поврежденный» вид: значительный его кусок, по-видимому, от-
кололся в далеком прошлом, когда произошло какое-то сильное столкновение
с другим космическим телом.

Вообще поверхность Фобоса вся изрыта кратерами — следами столкновений

с какими-то космическими телами, скорее всего — астероидами. На другом снимке,

снятом при изменившихся условиях освещенности Фобоса Солнцем, вверху виден
огромный кратер с диаметром около 7 км, что составляет примерно одну треть
размеров спутника. Этот кратер, скорее всего, образовался при столкновении Фобо-
са с небольшим астероидом. На обеих фотографиях обращает на себя внимание
большая нерегулярность линии терминатора, отделяющей освещенную часть спут-
ника от неосвещенной. Это говорит о большой «изрытости» поверхности. Получен-

ная на «Маринере-9» фотография другого спутника Марса — Деймоса, приведена на
рис. 86. На этом снимке вблизи терминатора хорошо видны два довольно больших
кратера поперечником около 1,5 км.

Деймос также имеет овалоидную форму с размерами 12 х 13,5 км. Размеры

спутников Марса оказались приблизительно в 1,5 раза больше, чем это принима-
лось раньше. Это объясняется тем, что отражательная способность их поверх-
ностей значительно меньше, чем у Марса, и близка к отражательной способности
Луны.

Несомненно, что спутники Марса очень стары, скорее всего, их возраст близок

к возрасту Марса и вообще всей Солнечной системы. Это следует из структуры их
поверхности, носящей следы интенсивных бомбардировок большим количеством

метеоритов. Такая плотность метеоритного вещества могла быть только на ранних
этапах эволюции Солнечной системы. Пока еще не ясно, как в процессе эволюции

орбиты спутников Марса стали почти круговыми, лежащими почти точно в эквато-
риальной плоскости Марса. Может быть, такие орбиты есть результат воз-
действия приливов?

В дополнение к двум естественным спутникам сейчас вокруг красной планеты

обращаются несколько искусственных спутников. Они, конечно, маленькие и вряд
ли окажутся долговечными — из-за возмущения Солнца они в конце концов вре-
жутся в поверхность Марса. Но что будет через несколько десятилетий? Несомнен-
но, количество и размеры земных искусственных спутников, обращающихся вокруг

218

Марса, станут больше. Кто знает — не будут ли сооружены автоматические обсер-
ватории на Фобосе или Деймосе? Сооружение таких обсерваторий имело бы,

в частности, серьезное значение для систематической службы Солнца.

В главе 16 уже шла речь о замечательном полете американской автоматиче-

ской межпланетной станции «Пионер-10». Весьма примечательно, что после выпол-
нения программы наблюдения Юпитера «Пионер-10» покинет пределы Солнечной
системы и навсегда уйдет в глубину межзвездного пространства. Это произойдет
из-за возмущения его движения вокруг Солнца притяжением Юпитера. Ему выпа-

дет редкая доля — блуждать в невообразимо огромных просгранствах Галактики
многие миллиарды лет. Вероятность его столкновений с каким-либо космическим

гелом заметной массы, например, с астероидом, невообразимо мала. Непрерывная
бомбардировка его поверхности межзвездными атомами водорода через мил-
лиарды лет приведет к образованию на его поверхности своеобразной «окалины».
Но общий вид творения рук человеческих не изменится сколько-нибудь суще-

ственным образом. Полет «Пионера-10» — это первый прорыв человечества

в Галактику.

Есть, конечно, ничтожная, невообразимо малая вероятность того, что когда-ни-

будь, через многие миллионы лет, неведомые нам высоко цивилизованные инопла-

нетные существа обнаружат «Пионер-10» и встретят его как посланца чужого, неве-
домого им, мира... На этот случай внутри «Пионера-10» заложена стальная
пластинка с выгравированными на ней рисунком и символами, которые дают ми-
нимальную информацию о нашей земной цивилизации (рис. 87). Что же там изоб-
ражено? Прежде всего, вполне реалистическое изображение представителей чело-

веческой расы. Вверху слева два кружочка символизируют протон и электрон,
образующие атом водорода. Горизонтальная линия между ними символизирует

знаменитую водородную линию 21 см, одновременно являющуюся масштабом

длины и времени. Отсюда, сравнивая эту метку с размерами изображения человече-
ских существ, разумные «внеземляне» получат представление о росте людей. Легко
убедиться, что рост мужчины около 180 см, женщины — 164 см...

Внизу дана схема нашей Солнечной системы, откуда была послана пластинка.

Большой кружок слева символизирует Солнце. Справа от него в одну линию вы-
строились 9 планет. Они расположены в порядке растущих расстояний от Солнца.

Последние выражены над и под символами соответствующих планет в двоичной
системе, причем единицей длины является длина волны линии 21 см. От третьей по

порядку удаленности от Солнца планеты (Земли) линия идет к шестой (Юпите-

ру) и кончается стрелкой, над которой схематически представлено изображение ав-

томатической межзвездной станции «Пионер-10». В большем масштабе это схема-
тическое изображение выгравировано за .человеческими фигурами. Заметим,

кстати, что конструктивно «Пионер-10» выполнен очень просто: он
представляет собой параболическую антенну, сзади которой находится коробка.

Особенно любопытна звездообразная фигура в левой части рисунка. Она должна

помочь «инопланетчикам» найти то место в Галактике, откуда была запущена меж-
планетная станция, и время запуска. Каждый луч дает направление от Солнца на
пульсар, причем длина луча пропорциональна расстоянию между Солнцем и пуль-
саром. Периоды соответствующих пульсаров выражены в двоичной системе на ка-
ждом отрезке. Они выражены в принятых «натуральных» единицах через частоту,
соответствующую линии 21 см (1420 МГц). Самый длинный горизонтальный луч

дает расстояние от Солнца до центра Галактики.

Надо ясно понимать, что двигаясь по отношению к ближайшим звездам со

скоростью 10 — 20 км/с, «Пионер-10» достигнет ближайших звезд только через сот-
ни тысяч лет. А за миллионы и десятки миллионов лет периоды пульсаров сильно
изменятся — ведь они непрерывно увеличиваются, причем по-разному для разных
пульсаров (см. гл. 5). Кроме того, за это время их положение по отношению к Солнцу
также изменится. «Инопланетчикам» придется решать не простую задачу: в каком
месте Галактики и когда реализовалась ситуация, схематически представленная

в виде звезды в левой части рис. 87. Но ведь они, наверное, очень умные, знают все
пульсары в Галактике наперечет (а их должно быть больше 100000) и знают, по ка-
кому закону меняется каждый период...

Страшновато, правда, подумать, что через многие миллиарды лет, когда, мо-

жет быть, эта пластинка будет изучаться инопланетными разумными существами,
земной цивилизации уже, вероятно, не будет. Ну, что же — космическая археоло-

гия — тоже наука...

Если же говорить серьезно, то для инопланетной цивилизации (если она, конеч-

но, есть) несравненно более вероятно высадиться на Землю, чем найти ее ничтож-
но малый «осколок» — «Пионер-10».

20. Радиосвязь между цивилизациями,

находящимися на различных

планетных системах

В первой части книги были приведены достаточно серьезные аргументы в поль-

зу утверждения, что в Галактике может быть по крайней мере несколько сот
миллионов планетных систем. Если считать, что при выполнении самых общих ус-

ловий, обсуждавшихся в гл. 11, на планетах возникает жизнь, число обитаемых ми-
ров в Галактике должно быть такого же порядка. На некоторых планетах развитие

жизни могло зайти так далеко, что появились разумные существа, которые создали
цивилизации, вооруженные всеми достижениями науки и техники.

Мы, однако, должны повторить замечание, которое уже сделали в гл. 14. Ниот-

куда не следует, что в итоге миллиардов лет развития жизни на какой-нибудь пла-
нете там с необходимостью должны появиться разумные, овладевшие наукой и тех-
никой, существа. Стать на противоположную точку зрения — значит в действитель-
ности считать, что конечной  ц е л ь ю образования звезд и планет является
возникновение мыслящих существ. Такая точка зрения нам представляется идеали-
стической. Разумная жизнь на какой-нибудь планете может возникнуть на опреде-
ленном этапе ее развития, н о  м о ж е т и не  в о з н и к н у т ь . Не следует забы-
вать, что миллиарды лет Земля существовала без разумных существ и только
ничтожный срок, порядка миллиона лет, ее населяют люди. Повторяем, ниоткуда
не следует, что появление разумных существ на нашей планете есть  з а к о н о -
м е р н ы й результат и итог развития жизни на ней. С другой стороны, возникнове-
ние разумной жизни  г д е - н и б у д ь во Вселенной, на  н е к о т о р о м , пусть неболь-
шом, количестве планет, обращающихся вокруг своих солнц, по-видимому, есть
процесс  з а к о н о м е р н ы й .

Трудность проблемы состоит в том, что мы сейчас с о в е р ш е н н о н и ч е г о не

м о ж е м с к а з а т ь , какова вероятность того, что на какой-нибудь планете, где
уже возникла жизнь, она к о г д а - н и б у д ь станет разумной. Эта вероятность
в самом «оптимистическом» случае может быть близка к единице, но она может

быть и очень малой — например, одной миллионной и даже одной миллиардной.
Эта проблема была предметом весьма оживленной дискуссии на Бюраканском
симпозиуме. Участники дискуссии блистали остроумием, тонкостью и глубиной

анализа. К сожалению, это не приблизило нас к пониманию удивительнейшего фе-
номена: каким образом возникшая на планете жизнь становится разумной?
В самом «пессимистическом» варианте Земля есть единственная колыбель разум-
ной жизни в Галактике, причем эта разумная жизнь возникла «только что» (раз-
умеется, в космических масштабах времени).

Более естественно, однако, предположить (это предположение, конечно, не дока-

зано), что в Галактике имеется некоторое, хотя бы даже и небольшое, количество
цивилизаций, существенно продвинувшихся вперед по пути технического и научно-
го прогресса. В таком случае возникает интересный вопрос: можно ли и каким

образом установить между ними связь? Не лриходится доказывать огромное зна-
чение этого вопроса. Трудно даже представить, какой импульс получило бы челове-
ческое общество в своем развитии, если бы удалось установить связь с какой-ни-
будь инопланетной цивилизацией, существенно обогнавшей нас по пути научного

и технического прогресса.

Вопрос о возможностях связи с другими мирами впервые анализировался Кок-

кони и Моррисоном в 1959 г. Они пришли к выводу, что наиболее естественный
и практически осуществимый канал связи между двумя какими-нибудь цивилиза-
циями, разделенными межзвездными расстояниями, может быть установлен с по-

221

мощью электромагнитных волн. Очевидное преимущество такого типа связи — рас-
пространение сигнала с максимально возможной в природе скоростью, равной

скорости распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пре-
делах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного

рассеяния.

Требование, чтобы электромагнитные волны не испытывали заметного погло-

щения при распространении как в межзвездной среде, так и в атмосферах планет,
сразу же ограничивает возможный диапазон длин волн. Прежде всего, длина вол-
ны, на которой осуществляется межзвездная связь, не должна быть слишком боль-
шой. В противном случае излучение будет поглощаться межзвездной средой. Кок-

кони и Моррисон считали, что предельная длина волны должна быть около 300 м,
что соответствует частоте 1 МГц. Однако такое длинноволновое излучение не будет

проходить через атмосферы планет. Оно поглотится в верхних слоях их атмосфер, где
газ должен быть частично ионизован. Не приходится сомневаться, что все планеты
должны иметь ионосферы. Через такие ионосферы беспрепятственно будет прохо-

дить только излучение, длина волны которого меньше 10—15 м. Ограничение со

стороны коротких волн обусловлено поглощением, которое вызывается различны-

ми молекулами, входящими в состав планетных атмосфер. Уже начиная с длины
волны 3 см электромагнитные волны могут поглощаться молекулами водяных
паров.

Таким образом, согласно Коккони и Моррисону межзвездная связь может

в принципе осуществляться только на волнах короче 300 м и длиннее 3 см. Учет
поглощения в планетных атмосферах снижает верхнюю границу этого интервала
длин волн до 10—15 м. Необходимо, однако, отметить, что если приемная и пере-
дающая аппаратура для межзвездной связи будет вынесена за пределы планетных
атмосфер (например, помещена на искусственных спутниках), то диапазон частот,

на которых возможно осуществление межзвездной связи, будет значительно рас-

ширен.

Следует отметить, что условия распространения электромагнитных волн

в межзвездной среде и в планетных атмосферах не являются единственным обстоя-

тельством, определяющим возможные значения длин волн, на которых может осу-
ществляться межзвездная связь. Не меньшее значение имеет уровень помех. Ведь
из-за огромных расстояний, разделяющих инопланетные цивилизации, мощности
принимаемых сигналов должны быть очень малы. Но сама Вселенная по причинам

естественного порядка излучает в той или иной степени на всех диапазонах волн.
Если говорить о радиодиапазоне (который, собственно говоря, только и рассматри-
вался Коккони и Моррисоном), то радиоизлучение Галактики и Метагалактики
является серьезной помехой для обнаружения слабых сигналов искусственного про-
исхождения. Космическое радиоизлучение имеет непрерывный спектр, причем ин-
тенсивность его, рассчитанная на единичный интервал частот, растет с уменьше-
нием частоты.

К числу помех для межзвездной радиосвязи следует отнести также тепловое

радиоизлучение планетных атмосфер. Оно особенно существенно на волнах санти-
метрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Наконец, на высо-

ких частотах основными помехами являются квантовые шумы, неизбежные даже
для идеальных приемников излучения. Эти шумы есть следствие дискретной «фо-
тонной» природы потоков излучения; их «температурным эквивалентом» является
величина hv/k, где h — постоянная Планка, k — постоянная Больцмана, v — частота.
На рис. 88 приведена зависимость «температуры шумов» от частоты (пунктирная

кривая). Сплошная кривая — шумы, обусловленные излучением молекул атмосферы.

Из этого рисунка видно, что минимальный уровень помех (с учетом излучения ат-

мосферы) имеет место для интервала частот 10

—10

МГц, что соответствует ин-

тервалу длин волн 30—3 см.

222

Теперь представим себе, что на какой-нибудь планете, обращающейся вокруг

некоторой звезды, имеется высокоразвитая цивилизация, которая желает известить
о своем существовании. Для этого она посылает в некотором направлении (напри-
мер, в направлении на звезду, около которой можно ожидать наличие разумной
жизни) радиосигнал. Сразу же эта цивилизация столкнется с такой трудностью:
звезда, вокруг которой обращается планета — обитель разумной жизни, является
довольно мощным источником радиоизлучения, спектр которого непрерывен.
Чтобы искусственный сигнал не «потонул» в радиоизлучении этой звезды, необхо-
димо, чтобы его мощность была по крайней мере сравнима с мощностью радиоиз-
лучения звезды в соответствующем диапазоне.

Будем считать, что звезда излучает в радиодиапазоне, подобно нашему Солн-

цу, когда на нем нет пятен (так называемое «радиоизлучение спокойного Солнца»).

Для определенности будем рассматривать волну 10 см.
Известно, что на этой волне спокойное Солнце излучает
как нагретое тело с температурой поверхности около

50 тыс. К. Мощность радиоизлучения Солнца , рассчитанную на единичный
интервал частот, можно определить, если воспользоваться формулой Рэлея —
Джинса

Следует иметь в виду, что Солнце излучает на всех частотах, поэтому полная мощ-
ность радиоизлучения спокойного Солнца очень велика, порядка десятков миллиар-
дов киловатт. Но искусственный сигнал может иметь очень узкую спектральную
полосу, например несколько тысяч или даже несколько сотен герц. Кроме того, Со-
лнце излучает одинаково по всем направлениям, в то время как, пользуясь доста-
точно большой антенной, можно почти всю мощность искусственного сигнала со-

средоточить в пределах узкого конуса, угол раствора которого близок к

( - длина волны, D — диаметр зеркала антенны). Этот конус определяет «главный

лепесток» антенны (рис. 89). Если, например, пользоваться антенной диаметром
300 м (такие антенны у радиоастрономов имеются), то на волне 10 см обусло-

223

где =10 см — длина волны; k = 1,38 -10

-16

эрг/град — постоянная Больцмана;

= 7-10

1 0

см — радиус Солнца; = 50 тыс. К — яркостная температура спокой-

ного Солнца на волне 10 см. Выполнив вычисления, получим

вленный направленным действием антенны «выигрыш» будет равен

где А — эффективная площадь антенны, близкая к ее геометрической площади.
В нашем случае Это означает, что в направлении, перпендикулярном к по-
верхности зеркала, антенна излучает в 100 млн раз больше, чем Солнце, при усло-
вии, что полная мощность, излучаемая ею по всем направлениям, такая же, как
у Солнца.

Следовательно, даже если мощность передатчика будет всего лишь около

10^

Вт/Гц, сигнал от него в направлении главного лепестка будет примерно такой

же, как от Солнца.

Таким образом, собственное радиоизлучение звезд, около которых находятся

высокоразвитые цивилизации, практически не может быть помехой для межзвезд-
ной радиосвязи. Гораздо более существенной помехой является фон космического
радиоизлучения, из которого должен быть выделен сигнал искусственного происхо-
ждения. Величина последнего в радиоастрономии определяется так называемой ан-
тенной температурой Т

где — диаметр приемной антенны, — диамегр передающей антенны, R — рас-

стояние до передатчика, W— мощность передатчика, рассчитанная на 1 Гц. С дру-
гой стороны, разумно наложить условие, чтобы антенная температура, создаваемая
искусственным источником радиоизлучения, была не меньше яркостной темпера-

туры неба на соответствующей частоте T

. Теперь мы можем сформулировать «ус-

ловие обнаружимости» сигнала

Следует, однако, отметить, что в ряде случаев «полезный сигнал» может быть об-
наружен и тогда, когда например Однако мы сейчас будем
пользоваться критерием

Полагая d

=100 м, W=100 Вт/Гц, см, из условия найдем,

ч т о с м , т. е. около 10 световых лет; это соответствует расстоянию до бли-

жайших звезд. Тем самым доказано, что уровень современной земной радиотехни-

ки вполне позволяет осуществить радиосвязь на межзвездных расстояниях.

Этот удивительный результат стоит как-то осмыслить. На памяти старшего

поколения наших современников произошло установление трансатлантической ра-
диосвязи. В 1945 г. впервые посланный на Луну сигнал, отразившись от нее, был
принят на Земле. Через 14 лет, в 1959 г. была осуществлена радиолокация Венеры.
Это значительно более трудная задача, чем радиолокация Луны, потому что, как
известно, мощность радиолокационного передатчика должна быть пропорциональна

четвертой степени расстояния до цели.

В 1961 г. советская космическая ракета стартовала в сторону Венеры, причем

на некотором участке ее траектории с ней поддерживалась радиосвязь. В настоящее
время можно уже говорить о вполне уверенной и надежной радиосвязи с космиче-
скими ракетами н а расстоянии свыше миллиарда километров (вспомним «

)

При этом следует иметь в виду, что бортовая радиоаппаратура, устано-

вленная на космических ракетах, по ряду причин должна быть малогабаритной
и маломощной. Между тем при осуществлении связи на межзвездных расстояниях
будут использоваться самые большие из существующих стационарных радиотеле-

скопов. На рис. 90, а также 91 и 92 приведены фотографии некоторых таких антенн.
Пока рекордной является гигантская антенна (диаметр зеркала 300 м), построенная

в Пуэрто-Рико (рис. 93). Наряду с ростом размеров антенн в последние годы резко
увеличилась чувствительность приемной аппаратуры на сантиметровом и децимет-
ровом диапазонах. Это достигнуто благодаря широкому при-
менению квантовых усилителей — «мазеров». Такая аппарату-
ра в сочетании с огромными, достаточно точно изготовленны-

ми антеннами позволяет обнаружить сигнал от «точечного»
источника (каков, в частности, искусственный сигнал космичес-

кого происхождения) даже если Т

значительно меньше Т

Рассмотрим этот вопрос более подробно. Если антенна в

сочетании с приемником принимает сигнал от источника стро-
го постоянной интенсивности, то, как оказывается, показания
измерительного прибора, стоящего на выходе приемника (на-
пример осциллографа), не будут постоянны. По ряду причин
одно независимое показание прибора будет более или менее

значительно отличаться от другого. Эти флуктуации показаний
прибора можно уменьшить, но полностью устранить их нельзя,
так как они являются неизбежным следствием основных прин-
ципов работы приемника.

На рис. 94 приведена типичная запись регистрирующего

прибора, показывающая такие флуктуации. Существует форму-
ла, дающая «среднее квадратичное» значение таких флуктуа-
ции в зависимости от некоторых характеристик приемника. Эта
формула имеет вид

где Г — измеряемая «температура шумов» (пропорциональная
«поглощенной» антенной мощности космического радиоизлу-
чения п л ю с мощности шумов, возникающих в приемной ап-

паратуре), — флуктуации измеряемой «шумовой» температу-

ры, о которых речь шла выше, т — время, в течение которого
регистрирующий прибор на выходе приемника (осциллограф)
«накапливает» поступающую в него после детектирования

мощность, — ширина полосы частот, усиливаемых приемни-

ком («ширина полосы пропускания приемника»).

Условие обнаружения какого-нибудь слабого сигнала со-

стоит в том, что антенная температура, обусловленная этим
сигналом, должна быть не меньше, чем флуктуации . Запи-
шем это условие:

Для волн сантиметрового диапазона яркостная температу-

ра неба около 10 К. Между тем температура собственных
шумов современных приемников на этом диапазоне может

быть (если пользоваться квантовыми усилителями).

Поэтому уровень, вокруг которого происходят флуктуации,
определяется только шумами аппаратуры и «шумовую» тем-
пературу в написанных выше формулах можно положить

равной Теперь перепишем наше неравенство:

откуда

Последняя формула позволяет определить дальность межзвездной радиосвязи в за
висимости от мощности передатчика, размеров передающих антенн и характери-
стик приемника. Пусть Гц. Какой должна бьть
мощность передатчика, чтобы осуществить связь на расстоянии 10 пк или 30 све-
товых лет? Из нашей формулы после несложных вычислений следует, что необхо-
димая мощность передатчика должна быть равна 10 кВт — величина с точки зре-

ния современной радиотехники очень скромная. По астрономическим понятиям эта

мощность совершенно ничтожна. Например, мощность радиоизлучения спокойного

Солнца на дециметровом диапазоне порядка 10

кВт. Между тем нет никакой надеж-

ды обнаружить его излучение с расстояния ближайшей звезды. Это объясняется
тем, что Солнце излучает одинаково сильно по всем направлениям (изотропно) и
в широкой спектральной области, тогда как пучок радиоволн искусственного про-

исхождения достаточно узок и монохроматичен.

Выше было показано, что наиболее целесообразно осуществлять межзвездную

радиосвязь на частотах в интервале 1 — 10 тыс. МГц. Однако этот интервал все-та-
ки очень широк, и при узкой полосе частот сигнала последний почти невозможно
будет обнаружить, если заранее не знать его частоту более точно. Коккони и Мор-
рисон предложили очень изящную идею, указав частоту, на которой искусственные
сигналы следует искать в первую очередь. Дело в том, что сама природа дает стан-

дартный эталон частоты, который находится в интересующем нас диапазоне. Речь
идет о частоте радиолинии водорода 21 см (см. гл. 3). Эта частота равна

1420 МГц. Можно не сомневаться, что высокоорганизованная цивилизация на

определенном (довольно раннем) этапе своего развития должна открыть эту линию
в спектре космического радиоизлучения. Исследования Вселенной на волне 21 см
являются мощнейшим методом познания ее природы. Именно на этой волне сле-
дует ожидать наличия самой чувствительной и совершенной аппаратуры. Кроме

того, водород — самый распространенный элемент во Вселенной, а частота

1420 МГц как бы его «основная частота». Логически неизбежен вывод, что язык

самой природы должен быть понятен и универсален для всех разумных существ
Вселенной, как бы сильно они ни отличались друг от друга. Законы природы
о б ъ е к т и в н ы и поэтому одинаковы для всех разумных существ. В этом глубо-

кая м а т е р и а л и с т и ч е с к а я сущность блестящей идеи Коккони и Моррисона.

Нельзя однако, исключить, что частота сигнала будет равна некоторому ц е л о м у

к р а т н о м у от основной «водородной» частоты. Дело в том, что фон неба на вол-
не 21 см все-таки довольно высок. Ведь на этой волне излучают межзвездные

атомы водорода. В направлениях, составляющих сравнительно небольшой угол
с галактической плоскостью, яркостная температура неба может достигать 50 и да-
же 100°С. Между тем на удвоенной частоте 2840 МГц фон неба меньше 10 К. Кро-

ме того, при связи на расстоянии свыше 3 тыс. световых лет (это для нас пока еще
недоступно, но для высокоорганизованной цивилизации может быть вполне ре-

альным) сигнал может сильно поглощаться межзвездными атомами водорода. (В
том случае, когда сигнал распространяется под небольшим углом к галактической
плоскости.)

<> Интересна идея Н. С. Кардашева, предложившего в качестве стандартной

волны, на которой должна осуществляться межзвездная радиосвязь, использо-
вать 1,5 мм. Оказывается, что именно в этом диапазоне из всего спектра электро-
магнитного излучения (от у излучения до длинных радиоволн) достигается
наименьшее значение яркостной температуры неба. Эквивалентная температура
космологического фонового излучения 2,7 К ( — 270 °С) — основная компонента излу-

228

чения фона в диапазоне миллиметровых волн. Кроме того, в этом диапазоне
находится знаменитая радиолиния сверхлегкого элемента позитрония — атома,
образованного рекомбинацией электрона и позитрона. Эта линия и может служить

выбранным природой стандартом частоты, около которой целесообразно прово-

дить поиск искусственных радиосигналов. Миллиметровый диапазон — наиболее
экономичный диапазон связи на сверхдальние расстояния. Оптимальность до-
стигается при взаимной направленности передающей и принимающей антенн.

Кроме того это та длина волны, на которую приходится максимум реликтового

излучения (и минимум галактического радиоизлучения). Для огромной области Мета-
галактики, где красное смещение еще не слишком велико, эта длина волны

действительно должна быть стандартной, поскольку реликтовое излучение как

важнейший космический феномен должно быть объектом тщательных исследований
всех технологических развитых цивилизаций во Вселенной <>.

Теперь мы должны перейти к следующему, довольно важному вопросу. Как

распознать и с к у с с т в е н н у ю природу сигнала? Прежде всего, следует ожидать,
что мощность такого сигнала должна регулярно меняться со временем. Другими
словами, сигнал должен быть модулирован. Он может состоять, например, из регу-
лярной последовательности сравнительно коротких импульсов, причем одна после-
довательность может быть отделена от другой более или менее значительным про-
межутком времени. Число импульсов в каждой последовательности может,
например, изображать натуральный ряд чисел — понятие, по-видимому, общее для
всех цивилизаций. В то же время длительность каждого импульса не должна быть

слишком малой — иначе нельзя будет использовать при приеме таких сигналов до-
статочно большого «времени накопления» т, что нужно для увеличения дальности
связи. Можно полагать, что длительность каждого импульса не меньше нескольких
часов. Сигнал может содержать сколь угодно сложную информацию. Но на первых
порах он, по-видимому, должен быть достаточно простым *). После того как сиг-
нал будет принят (если, конечно, это случится), между цивилизациями будет устано-

влена двусторонняя радиосвязь, и тогда можно начать обмен более сложной ин-

формацией. Конечно, не следует при этом забывать, что ответы могут быть
получены не раньше, чем через несколько десятков или даже сотен лет... Однако
исключительная важность и ценность таких переговоров безусловно должна ком-
пенсировать их медленность.

Даже если не удастся по тем или иным причинам установить регулярные изме-

нения мощности сигналов со временем, их искусственный характер довольно скоро
выявится при систематических наблюдениях. Дело в том, что лучевая скорость
передатчика по отношению к приемнику будет периодически меняться вследствие
обращения планеты, на которой находится передатчик, вокруг звезды. Из-за эффек-
та Доплера это приведет к периодическому изменению частоты сигнала. Орби-
тальные скорости планет должны быть порядка нескольких десятков километров
в секунду. Поэтому амплитуда периодических изменений частоты может достигать
сотни килогерц, что в десятки раз больше ширины полосы частот, в которой может

находиться сигнал. Период таких изменений должен быть от нескольких месяцев

до нескольких лет (вероятные значения периода обращения планеты вокруг звезды).

Анализ такого сигнала сразу же позволит получить важную информацию о про-

должительности года на далекой планете, посылающей сигнал.

Следует также ожидать периодических изменений частоты сигнала из-за суточ-

ного вращения планеты, на которой находится передатчик. Так как скорость враще-
ния планеты вокруг своей оси, скорее всего, меньше ее орбитальной скорости, такие
периодические изменения частоты должны иметь сравнительно небольшую ампли-
туду, не выходящую, например, за пределы полосы частот сигнала. Однако тща-

*) Более подробно о природе сигналов см. гл. 23.

229

тельные наблюдения смогут их выявить. Таким образом, станет известной другая

важнейшая характеристика посылающей искусственный сигнал планеты — продол-
жительность суток на ней.

Дополнительный анализ сигналов позволит извлечь из них ряд других важных

сведений о природе планеты. Так, например, после того, как удастся отождествить
звезду, вокруг которой обращается планета, можно будет по ее спектральному
классу довольно уверенно определить ее массу (ведь это же, скорее всего, звезда
главной последовательности, см. гл. 2). Зная период обращения планеты (из наблю-
дений доплеровского смещения сигнала), при помощи третьего закона Кеплера
можно найти расстояние между планетой и звездой. Тем самым можно будет сде-
лать грубую оценку физических условий на планете, прежде всего средней темпера-
туры ее поверхности.

Зная скорость вращения планеты вокруг ее оси и продолжительность суток на

ней, по измеренной амплитуде и периоду «суточных» изменений частоты сигнала
можно, очевидно, определить радиус планеты. Более подробный анализ позволит

даже определить широту того места планеты, где установлен передатчик, а также,
возможно, и другие характеристики. И все эти сведения могут быть получены толь-
ко из систематических тщательных наблюдений изменений частоты сигнала.

Хотя идея Коккони—Моррисона на первый взгляд кажется совершенно необы-

чной и даже фантастической, приходится только удивляться тому, как быстро она

стала реализоваться. В 1960 г. американский радиоастроном Дрэйк на Националь-
ной радиоастрономической обсерватории в Грин Бэнк (Западная Виргиния) разра-

ботал специальную приемную аппаратуру для наблюдений искусственных инопла-
нетных сигналов в диапазоне 21 см. Этот вполне серьезный проект получил
название «ОЗМА». На рис. 95 приведена блок-схема приемника Дрэйка.

Мы не можем здесь детально останавливаться на технических подробностях

описания этой схемы. Те из читателей, которые разбираются в радиотехнике, пой-
мут ее сами. Мы ограничимся только приближенным рассмотрением. Приемник,
схема которого изображена на рис. 95, представляет собой очень стабильно рабо-
тающий узкополосный (так как ожидаемый сигнал должен быть узкополосным) су-
пергетеродин. В фокусе большой 27-метровой антенны находятся два рупора, схе-
матически изображенных в левом верхнем углу рис. 95. В один из рупоров
поступает излучение от небольшой области неба около исследуемой звезды, вокруг
которой, как можно ожидать, обращается планета с передатчиком. В другой рупор
поступает излучение от соседней области неба, откуда искусственных сигналов ожи-

дать не приходится. Оба рупора при помощи электронного устройства поперемен-
но подключаются к входу приемника. Таким образом, радиотелескоп попеременно
как бы «смотрит», то на звезду, то на соседний участок неба. По этой причине «по-
лезный» сигнал периодически прерывается с той частотой, с которой подключают-
ся рупоры ко входу приемника. Следовательно, в цепи приемника сигнал имеет вид
коротких импульсов, регулярно повторяющихся с частотой переключения через

совершенно определенные промежутки времени. Синхронный детектор, устано-

вленный перед выходом приемника, выделяет эту переменную составляющую тока.

Такая схема с теми или иными видоизменениями, широко используемая в радио-
астрономии, называется «модуляционной». Она позволяет выделить полезный сиг-
нал даже в тех случаях, когда он значительно слабее аппаратурных шумов. Однако
сколь угодно слабый сигнал таким способом нельзя обнаружить, так как неиз-
бежные флуктуации показаний регистрирующего прибора накладывают естествен-
ное ограничение на величину принимаемого сигнала (см. выше). Но модуляционная

схема в ряде случаев позволяет получить чувствительность, близкую к предельно
возможной, которая дается формулой

содержание .. 12 13 14 15 ..