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

Как видно из схемы, приведенной на рис. 95 в приемнике последовательно про-

исходят четыре преобразования частоты сигнала. Это необходимо было сделать
потому, что «окончательная» промежуточная частота приемника должна быть низ-
кой, так как ожидаемый сигнал узкополосный. Преобразования частоты осущест-
вляются (как это обычно в супергетеродиновых приемниках) при помощи смесите-
лей. У соответствующих генераторов должна быть очень высокая стабильность
частоты. Последняя не должна меняться больше чем на 1 Гц за 100 с. Особенно
высокая стабильность требуется от первого генератора, так как его частота очень
высока - 1390 МГц.

После четырех усилителей по промежуточной частоте сигнал разветвляется на

два, затем проходит через фильтры. Один фильтр широкополосный (в нем содер-
жатся все сигналы), другой узкополосный (в нем сигнал межзвездной свя-

зи не ожидается). Эти фильтры и последующая дифференцирующая цепь устроены
таким образом, что, когда через них проходит широкополосный сигнал, отклик
на выходе сигнала межзвездной связи равен нулю.

Однако если через широкополосный фильтр проходит узкополосный сигнал, то

отклик на выходе уже не будет равен нулю. Следовательно, рассматриваемый прием-
ник чувствителен только к узкополосным сигналам. Ширина полосы пропускания
узкого фильтра может меняться, причем связанная с этим перестройка приемника
занимает мало времени. Как видно из схемы, фильтры стоят перед синхронными
детекторами, которые пропускают только частоту переключения 5 Гц.

На выходе среднего синхронного детектора сигнал будет зарегистрирован толь-

ко в том случае, когда в приемник поступает узкополосный сигнал, левый регист-
рирует сигналы в полосе сравнения шириной 200 Гц, правый — все сигналы в по-
лосе 1200 Гц. На рис. 96 приведена фотография некоторых блоков этого

приемника, а на рис. 97 — фотография 27-метрового радиотелескопа, снятая во

время наблюдений по проекту «ОЗМА».

В качестве первых объектов, откуда можно ожидать сигналов радиоизлучения

искусственного происхождения, Дрэйк выбрал две близкие к нам звезды — е Эрида-
на и т Кита, которые удалены от Солнца на расстояние около 11 световых лет. Об
этих звездах, как о возможных источниках жизни на обращающихся вокруг них

планетах, речь шла в гл. 11. Наблюдения начались осенью 1960 г. и с большой

тщательностью проводились в течение нескольких месяцев. Увы, искусственные

сигналы обнаружены не были...

Начиная с 1971 г. аналогичные наблюдения проводились на 100- и 45-метро-

вом радиотелескопах Национальной радиоастрономической обсерватории США.
Объектами наблюдений были несколько десятков ближайших к нам звезд, преиму-
щественно красных карликов. Из отрицательного результата этих наблюдений сле-
дует, что около исследовавшихся звезд не работали передатчики, которые бы в уз-
кой полосе (7 КГц) со 100-метровой антенной излучали бы мощность, превышаю-
щую несколько мегаватт. Заметим, что таких передатчиков на Земле много. Надо
ясно понимать, что шансы на успех таких наблюдений невелики. По нашему мне-
нию, гораздо более вероятно, что ближайшие цивилизации, если они вообще есть,
находятся от нас на значительно большем расстоянии, чем звезды, исследовавшие-
ся Дрэйком и его последователями.

Если, например, ближайшая такая цивилизация находится на расстоянии 100

световых лет, в высшей степени затруднительно решить, какую из десятка тысяч
звезд, удаленных на такое расстояние, нужно тщательно исследовать методом
Дрэйка. Исследовать же подряд десятки тысяч звезд представляется слишком
сложным и дорогим занятием, по крайней мере сейчас для нашей цивилизации.

Спустя 11 лет после первых попыток установления радиоконтактов с вне-

земными цивилизациями в рамках проекта «ОЗМА», на Бюраканском симпозиуме

выступил с обобщающим по этой проблеме докладом сам автор проекта Дрэйк.
Оценивая возможности гигантского радиотелескопа Аресибо (см. рис. 93), он при-
шел к заключению, что при мощности передатчика Р = 1000 кВт, коэффициенте на-
правленности антенны радиотелескопа G = 10

, шумовой температуре приемника

Т= 120°, ширине полосы В = 100 МГц и времени накопления сигнала т = 100 с сиг-

нал может быть обнаружен от объектов, удаленных от нас на расстояния до 6000
световых лет! Проблема, однако, состоит в том, чтобы знать, хотя бы ориентиро-
вочно, класс объектов, от которых можно такой сигнал ожидать. В противном слу-
чае задача становится неопределенно трудной.

На этом симпозиуме известный советский радиоастроном В. С. Троицкий

доложил о новых попытках найти искусственные радиосигналы от ближайших пла-
нетных систем. Это были первые после проекта «ОЗМА» реальные наблюдения
возможных сигналов. В. С. Троицкий и его сотрудники, так же как и Дрэйк, искали

233

сигналы на волне 21 см. Ими систематически исследовались 12 звезд, в основном
спектрального класса G, удаленных от нас на расстояния 10 — 60 световых лет. Все-

го было проведено 65 сеансов (по 5 сеансов на каждую звезду). Длительность ка-
ждого сеанса составляла 15 мин. Общее время наблюдений было 16 час. Заметим,

что чувствительность приемной аппаратуры была довольно низка — около
2 - 1 0

- 2 2

Вт/(м

-Гц) (такой поток радиоизлучения на метровых волнах дает самый

яркий космический источник радиоизлучения — Кассиопея А). Результаты этих
наблюдений были отрицательны. В последующие годы В. С. Троицкий провел
новые наблюдения со значительно более высокой чувствительностью. Результаты

этих наблюдений были также отрицательны.

В США работы по поискам внеземных цивилизаций проводились также по

программе «Циклоп». Об этом доложил на Бюраканском симпозиуме проф. Оли-
вер. Для приема ожидаемых сигналов от внеземных цивилизаций использовалась,

без особых переделок, наличная радиоприемная техника. Наблюдения, носящие лю-
бительский характер, проводились на сантиметровых волнах и не дали положи-
тельных результатов. Проф. Оливер, однако, разработал проект гигантского радио-

телескопа, специально предназначенного для поиска радиосигналов от внеземных
цивилизаций. Стоимость этого проекта достигает миллиардов долларов. Для науч-
ного прибора эта величина может показаться фантастически большой. Но не сле-
дует забывать, что американское правительство ежегодно расходовало на варвар-
скую войну во Вьетнаме гораздо большие суммы...

Советский радиоастроном Ю. Н. Парийский на Бюраканском симпозиуме

предложил другой путь реализации проекта установления радиоконтакта с вне-
земными цивилизациями. Это — создание «глобального радиотелескопа», сводящее-

ся к объединению всех существующих на Земле крупных радиотелескопов в единую
систему. В сочетании с радиотелескопами, вынесенными в космос, мы можем иметь

235

исключительно эффективное устройство для поисков радиосигналов от внеземных

цивилизаций.

Таким образом, недостатка в проектах нет... Однако реальных наблюдений

проводилось пока очень мало. Да и сами наблюдения не были должным образом
обеспечены. Они носили, по существу, «рекогносцировочный» характер. Есть, одна-
ко, основания полагать, что в близком будущем положение может коренным обра-
зом измениться к лучшему.

<> За 25 лет с момента начала исследований было выполнено около 50 наблю-

дательных работ главным образом в радиодиапазоне. Участвовали Австралия,
Нидерланды, Канада, СССР, США, Франция, ФРГ и Япония. Всего было около

120000 часов наблюдений, из них около 100000 часов — по специально предназна-

ченным программам. Радиообсерватории Огайского университета и Гарвард -
Смитсонианская работают по этой программе 24 часа в сутки. Техника приема
и анализа сигналов первоначально была самой примитивной, но постоянно
совершенствуется.

Салливан и Ноулесс провели исследование отраженных от Луны радиосигна-

лов Земли с целью установить, каков радиоспектр Земли, если нас наблюдают из
далекого космоса. Наблюдения проведены с помощью 300-метровой антенны

в Аресибо в диапазоне 150 — 500 МГц. На рис. 101 показаны спектры Земли в раз-

личные моменты по всемирному време-
ни в диапазоне, связанном с наземными

телевизионными станциями. В резуль-
тате этой работы ученые обнаружили
самый мощный радар США, работающий
на частоте 217 МГц и излучающий им-
пульсы мощностью 14 млрд ватт в
полосе 0,12 Гц. Такие импульсы могут
быть обнаружены другой цивилизацией с
такой же, как в Аресибо, антенной с рас-

стояния около 20 световых лет. Силь-
нейшие телевизионные станции могут

быть обнаружены с расстояния около
3 световых лет.

Необходимо иметь в виду, что поиск

радиосигналов от внеземных цивилиза-

ций — задача с очень многими неиз-
вестными, хотя их количество и небеско-
нечно: положение источника на небе,
частота, интенсивность сигнала, полоса,
поляризация, модуляция, длительность
передач и пауз. Многие ожидают, что
искомые сигналы должны быть очень

узкополосными, и поэтому для их обна-
ружения необходимы многоканальные
спектроанализаторы (МКСА). В настоя-

щее время в США ведутся наблюдения
с МКСА на 65 536 каналах с разрешением
0,03 Гц и заканчивается создание систе-
мы на 8,25 миллиона каналов, кото-
рая будет установлена на радиотелеско-

пе с диаметром зеркала 64 м Центра
дальней космической связи в Голдстоу-

не. К 1990 г. этот спектроанализатор

сможет исследовать любую полосу шириной 8 МГц с разрешением 1 Гц. НАСА

предполагает провести к концу этого столетия программы «Обзор неба» (наблю-

дение всей небесной сферы в диапазоне от 3 до 30 см со спектральным разре-

шением 32 Гц) и программу «Направленный поиск» (исследование 1000 избран-
ных объектов в диапазоне 18 — 21 см, так называемое «водяное окно» между ли-

ниями гидроксила и атомарного водорода, с разрешением 1 Гц); в программу вхо-
дят 773 звезды классов Г, G и К, похожие на Солнце и находящиеся на расстояни-
ях до 80 световых лег от нас.

В Советском Союзе программа поиска связывается с сооружением в горном

районе Узбекистана крупнейшего радиотелескопа с зеркалом диаметром 70 м, ра-
ботающего как раз в оптимальном для поиска диапазоне миллиметровых радио-
волн (см. ранее с. 228).

На рис. 102 приведено фото макета ридиотелескопа. С помощью этого инстру-

мента предполагается провести программу направленного поиска и исследования
подозреваемых объектов. Напомним, что миллиметровый диапазон является опти-
мальным как для поиска радиосигналов искусственного происхождения, так и для
обнаружения огромных астроинженерных конструкций, находящихся при очень
низкой температуре. <>

Пока сделаны только первые шаги в направлении «подслушиваний» меж-

звездных переговоров. Может быть, недалеко то время, когда мы начнем «возве-

щать» о своем существовании путем посылки радиосигнала в космосе.

21. Возможность осуществления

межзвездной связи

оптическими методами

В предыдущей главе мы довольно подробно обсуждали возможности радио-

связи между инопланетными цивилизациями. Является ли, однако, радиосвязь
единственно возможным видом связи на межзвездных расстояниях? Несомненно,
радиоволны для такой задачи обладают рядом ценных преимуществ. Основные

преимущества — сравнительно малая мощность передатчика, посылающего сиг-
налы на расстояния в десятки световых лет и дальше, возможность легко отделить
искусственный сигнал от теплового радиоизлучения звезды и высокая разрешаю-
щая способность по частоте у приемной аппаратуры. Последнее свойство после де-
тального изучения сигнала позволяет получить ряд важных сведений об излучаю-

щей его планетной системе, а также информацию о разумных существах, ее
населяющих.

Несмотря на все очевидные преимущества радиосвязи между удаленными на

межзвездные расстояния цивилизациями, необходимо все же обсудить другие воз-
можные типы связи. В первую очередь мы рассмотрим интересный вопрос о воз-

можности такой связи на очень высоких частотах оптического и примыкающих
к нему диапазонов.

Казалось бы, посылка от одной планеты к другой по возможности узкого све-

тового пучка — очевидное, принципиально простое, средство связи. Однако на пути
осуществления такого «межзвездного прожектора» встречаются очень большие
трудности. Дело в том, что прожекторы обычного типа, даже самые совершенные,
посылают не параллельный пучок света, а с л е г к а р а с х о д я щ и й с я , что объяс-
няется невозможностью создать точечный источник света в фокусе. Вот в этом-то
«слегка» и заложена вся трудность проблемы. Если на обычных, «земных» расстоя-

ниях расхождение пучка из-за его непараллельности сравнительно невелико, то на
межпланетных, не говоря уже о межзвездных, расстояниях оно становится уже не-
допустимым. Пусть, например, угол раствора конуса, в котором сосредоточен по-
ток излучения, посылаемый прожектором равен 30 мин. дуги, как у лучших из со-
временных прожекторов. Тогда на расстоянии 50 км диаметр сечения луча

прожектора будет около 450 м и поток энергии через единицу поверхности (опреде-

ляющий освещенность предмета, на который направлен прожектор) будет еще до-

статочно велик. Например, если мощность излучения прожектора равна 10 кВт, по-
ток энергии через 1 см

на расстоянии 50 км от нашего прожектора будет

5-10

-6

Вт. Хотя эта величина в несколько десятков тысяч раз меньше потока

солнечного излучения, в ночных условиях предмет будет отсвещен и вполне
заметен.

Теперь представим себе, что такой прожектор посылает луч на Луну, чтобы,

например, осветить ее темную часть. Так как среднее расстояние до Луны 380
тыс. км, диаметр пятна будет уже около 3 тыс. км. При этом освещенность поверх-
ности Луны будет в 100 млрд раз меньше, чем от Солнца, и в 10 млн раз меньше,
чем освещенность, создаваемая на темной стороне Луны светом, отраженным от
Земли («пепельный свет» Луны).

Совершенно ясно, что какого-либо светлого пятна на поверхности Луны от та-

кого прожектора мы не обнаружим. Следует, однако, заметить, что с Луны такой
прожектор был бы виден как звезда приблизительно 3-й величины и даже на ярком
фоне освещенной Солнцем Земли был бы заметен. Но уже с расстояния порядка

100 млн км (что соответствует расстоянию до Марса или Венеры) наш прожектор

был бы виден как слабая звездочка 15-й величины, т. е. примерно такая же, как

238

спутники Марса, если их наблюдать с Земли. Ясно, что, если прожектор установлен

на поверхности Земли, его никак нельзя будет наблюдать. Только в том случае, ес-

ли он будет помещен на искусственном спутнике Земли, достаточно удаленном от
ее поверхности, он может быть обнаружен с Марса или Венеры. Разумеется, при

этом необходимо, чтобы луч прожектора был направлен с большой точностью на

эти планеты.

Что же касается межзвездных расстояний, то и без всяких вычислений видно,

что попытка обнаружить прожектор была бы совершенно безнадежной. Кроме то-
го, в этом случае мы столкнулись бы с новой трудностью решающего характера:
излучение Солнца в направлении оси прожектора на много порядков больше излу-
чения самого прожектора. Таким образом, даже самые лучшие из современных
прожекторов совершенно не в состоянии послать обнаружимый сигнал на меж-
звездные расстояния.

Положение, однако, коренным образом изменилось в последние годы в связи

с усиленной разработкой квантовых усилителей и генераторов излучения. В радио-
диапазоне это привело к изготовлению приемников сверхвысокой чувствительно-
сти, так называемых мазеров, о чем речь шла в предыдущей главе. Те же прин-
ципы, будучи примененными к оптическому и инфракрасному диапазону частот,
привели к осуществлению исключительно важных и особенно перспективных при-

боров, получивших название «лазеров». Здесь нас не интересуют возможности ис-

пользования лазеров как весьма эффективных у с и л и т е л е й света. Для нашей
проблемы особый интерес представляют лазеры — генераторы пучков видимого
и инфракрасного излучения.

Нас бы очень далеко завело обсуждение физических принципов работы лазе-

ров. Желающих ознакомиться с этим вопросом мы отсылаем к книге Б. Лендьела

«Лазеры».—М.: Мир, 1964. Мы здесь интересуемся лазерами с «потребительской»
точки зрения, что для наших целей совершенно достаточно.

Основой современных лазеров (так же, как и мазеров) является некоторое «ра-

бочее вещество», которое может быть и твердым и газообразным. На заре разви-

тия лазерной техники в качестве такого вещества использовался преимущественно

синтетический рубиновый кристалл. В последние годы «твердотельным» рабочим
веществом лазеров является стекло, активированное неодимом. Такие лазеры рабо-

тают на волне 1,06 мкм. Наряду с этим в последнее время большое распростране-
ние получили газовые лазеры, где рабочим веществом является углекислый газ
СО

. Благодаря специфическим свойствам «рабочего вещества» при определенных

условиях с его поверхности в направлении нормали выходит почти параллельный
и в высокой степени монохроматический пучок излучения. Современные лазеры мо-
гут работать в двух разных режимах. В одном случае лазер может посылать очень
короткие импульсы излучения, длительностью до 10

- 1 2

с. У современных «твердо-

тельных» лазеров энергия, излученная в каждом из таких ультракоротких импуль-
сов, может доходить до 10 Дж. Длительность импульсов может быть значительно
больше, и тогда энергия, содержащаяся в импульсе, естественно, увеличивается. На-

пример, в режиме «свободной генерации» длительность импульса порядка тысяч-
ной доли секунды, а энергия в каждом импульсе может доходить до нескольких ты-
сяч джоулей.

Газовые лазеры, использующие СО

в качестве «рабочего вещества», могут ра-

ботать в режиме непрерывной генерации, излучая мощность в несколько десятков
киловатт. Так как излучение лазера синфазно по всей его поверхности, то, как из-

вестно из оптики, угловая ширина посылаемого им пучка будет равна где

— длина волны света, D — размеры блока «рабочего вещества». Отсюда следует,

что даже у современных лазеров размером всего лишь в 1 см угол раствора свето-

вого пучка равен приблизительно 5-10~

рад или 10 с дуги. Если таким пучком

239

осветить Луну, размеры пятна будут около 20 км. Заметим, что угловые размеры
пучка могут быть сделаны значительно меньше, если лазер сочетать с некоторой

оптической системой типа телескопа.

Пусть мы имеем высококачественную линзу, диаметр которой равен d, причем

фокусное расстояние также равно d. Если такую линзу поместить в пучок света, из-
лучаемый лазером, то в ее фокальной плоскости действительное изображение пучка
будет иметь размеры Пусть это изображение совпадает с фокусом другой линзы
(или зеркала) значительно большего диаметра А, причем фокусное расстояние

большой линзы больше или равно А. В таком случае, как легко убедиться, пучок,

выходящий из большого зеркала, будет иметь угол расхождения, равный Хотя

такие системы еще не изготовлены, в принципе это вполне возможно. Трудности
здесь будут хотя и серьезные, но чисто технического характера. Например, необхо-
димо будет разработать системы автоматического контроля и коррекции поверхно-
сти большого зеркала, компенсирующие деформации из-за нагревания его поверх-
ности мощным пучком излучения.

Кроме исключительно высокой направленности, другим важным преимуще-

ством пучка излучения, генерируемого лазером, является высокая монохроматич-
ность. Так, например, у современных лазеров, работающих в непрерывном режиме,
ширина полосы частот бывает до 10 кГц, что в десятки миллиардов раз меньше
частоты излучения. Как мы увидим ниже, высокая степень монохроматичности пуч-
ка — весьма ценное качество для межзвездной связи.

В настоящее время усовершенствованию лазеров уделяется огромное внима-

ние. Так, в США над этой проблемой работают тысячи фирм. Расходы на исследо-
вания в данной области достигают многих сотен миллионов долларов в год. Инте-
рес к этой проблематике не случаен. Осуществление лазеров большой мощности
будет означать появление нового типа оружия совершенно исключительной разру-
шающей способности. По существу, это будет знаменитый «тепловой луч» уэллсов-

ских марсиан или, еще точнее, «гиперболоид инженера Гарина», созданный лет 60
назад фантазией Алексея Толстого. Лазеры большой мощности, вероятно, можно
будет использовать как эффективное противоракетное оружие.

Нужно, однако, надеяться, что колоссальные потенциальные возможности лазе-

ров будут использоваться только в мирных целях. Развитие этой новой техники

может оказать решающее влияние на ряд областей деятельности человечества,
в частности на космическую связь.

Первыми, кто обратил серьезное внимание на возможность применения лазе-

ров для космической связи, были американские ученые Таунс (один из основопо-

ложников квантовой электроники, лауреат Нобелевской премии) и Шварц. Их рабо-
та появилась в одном из апрельских номеров журнала «Нейчур» за 1961 г.

В качестве основной аппаратуры они рассматривают две системы лазеров, которые
пока еще не разработаны, но в принципе могут быть изготовлены в ближайшие
годы.

С и с т е м а «а» характеризуется мощностью 10 кВт в непрерывном режиме из-

лучения, имеет длину волны света около 0,5 мкм, ширину полосы частот в пучке

около 1 МГц, диаметр дополнительного большого зеркала 500 см и соответствую-

щий этому зеркалу угол раствора пучка рад или 0,02".

С и с т е м а «б» представляет собой «батарею» из 25 таких же лазеров, как и

в системе «а», но для каждого из них А = 10 см, и, следовательно, угол раствора
пучка равен 1". С такой точностью вся батарея лазеров может быть ориентирована
в одном направлении.

Следует заметить, что если система «а» будет установлена на поверхности Зем-

ли, то из-за неспокойствия атмосферы угол раствора пучка будет значительно

больше теоретически ожидаемого, достигая 1" или даже больше. Поэтому такую

240

систему целесообразно поместить на искусственном спутнике за пределами атмос-
феры. Что касается системы «б», то она может работать с поверхности планеты без
существенных искажений.

Таунс и Шварц формулируют два естественных условия обнаружимости сигна-

лов, посланных с других миров с помощью лазеров.

П е р в о е у с л о в и е : пучок должен быть достаточно интенсивным, чтобы

быть обнаруженным с помощью подходящего телескопа.

В т о р о е у с л о в и е : необходимо, чтобы каким-либо способом можно было

отделить сигнал от излучения звезды. В радиодиапазоне второе условие выполняет-

ся почти автоматически, но в оптическом отделение сигнала от излучения звезды,
как мы увидим ниже,— довольно сложная проблема.

Предположим, что сигнал посылается системой «а», вынесенной за пределы ат-

мосферы планеты. Пусть расстояние R от планеты до Земли 10 световых лет, или

см. Тогда поток излучения у Земли будет где W =

= 10кВт - мощность передатчика, - телесный угол пучка. Следователь-

но, F = 10

-20

Вт/см

, в то время как поток от Солнца равен 0,14 Вт/см

. Зная от-

ношение^потоков излучения лазера и Солнца, легко можно вычислить звездную
величину лазера, наблюдаемого с Земли. Для этого воспользуемся известной фор-

мулой астрономии, которая представляет собой определение понятия «звездная

величина»:

Видимая звездная величина Солнца т

= — 26,8, откуда звездная величина лазера

= + 21,2. Это означает, что с расстояния 10 световых лет такой лазер будет на-

блюдаться как одна из самых слабых звезд, едва доступная для больших теле-
скопов. Поэтому для обеспечения надежной связи мощность передатчика должна
быть повышена в несколько десятков раз по сравнению с принятой Таунсом

и Шварцем.

Что касается системы «б», то поток от нее получается в 100 раз меньшим, чем

от системы «а». Поэтому, вопреки утверждению Таунса и Шварца, для межзвездной
связи она непригодна.

Теперь мы обсудим вопрос о возможности отделения сигнала лазера от излу-

чения звезды, около которой он находится. Единственный способ такого отделения
состоит в использовании свойства высокой монохроматичности излучения лазеров.

Пусть эта звезда излучает вблизи волны 0,5 мкм так же, как и наше Солнце (заме-

тим, что вблизи этой волны находится максимум в распределении солнечного излу-

чения по спектру). Тогда интенсивность излучения, рассчитанная на единичный ин-

тервал частоты и единичный телесный угол, будет равна 4-10

Вт/(Гц-ср), в то

время как у лазера интенсивность (равная потоку излучения, деленному на те-
лесный угол пучка) будет

Мы учли то обстоятельство, что у лазера все излучение сосредоточено в очень

узкой полосе частот в 1 МГц. Таким образом, «спектральная интенсивность» у та-
кого лазера в 25 раз больше, чем у Солнца. Если бы этот лазер работал в ультра-
фиолетовой или инфракрасной областях спектра, его спектральная интенсивность
еще больше превосходила бы солнечную. Дело в том, что в ультрафиолетовой

и инфракрасной областях спектральная интенсивность Солнца значительно меньше,
чем в зеленой области около длины волны 0,5 мкм. Так, спектральная интенсив-

ность для волн, больших 1,5 мкм и меньших 0,25 мкм по крайней мере в 10 раз
меньше, чем для 0,5 мкм, а для волн, больших 4 мкм или меньших 0,2 мкм — в

241

сотни раз. Кроме того, нужно иметь в виду, что в солнечном спектре имеется

много линий поглощения. В области этих линий (ширины которых значительно пре-

восходят полосу частот лазера) спектральная интенсивность Солнца падает в

десятки раз).

Перечисленные обстоятельства открывают возможности в сотни и даже тысячи

раз увеличить «контрастность» спектральных интенсивностей лазера и Солнца. Ес-

ли лазер вынесен за пределы земной атмосферы (которая полностью поглощает

ультрафиолетовое излучение с длиной волны, меньшей 0,29 мкм, и существенную

часть инфракрасного излучения), то в принципе, работая в области Х = 0,15 мкм
«на дне» линии поглощения, можно получить для лазера спектральную интенсив-
ность, в десятки тысяч раз большую, чем у Солнца. Следует, однако, иметь в виду,
что при этом могут встретиться большие технические трудности как при изготовле-

нии лазера в указанной спектральной области, так и вследствие резкого уменьше-

ния отражательной способности зеркал в ультрафиолетовых лучах. Если лазер бу-
дет работать в инфракрасной области спектра, это повлечет за собой другую
неприятность: пучок станет более расходящимся, так как длина волны будет боль-

ше. В общем создается впечатление, что выгоднее всего лазеру работать в видимом
диапазоне частот «на дне» какой-нибудь сильной линии поглощения в спектре Солн-
ца, например известных линий «Н» и «К», принадлежащих ионизованному каль-

цию. В этом случае спектральная интенсивность лазера в узкой полосе частот
шириной в 1 МГц будет в 300 раз больше, чем у Солнца.

Если теперь наблюдать звезду с достаточно узкополосным светофильтром, из-

лучение лазера может быть обнаружено на фоне излучения звезды. То же самое

можно сформулировать иначе: если будет получен очень хороший спектр звезды,
в нем может быть обнаружена весьма узкая линия и з л у ч е н и я , принадлежащая

лазеру. Однако практически трудно изготовить очень узкополосные хорошие

фильтры. Точно так же разрешающая способность спектрографов ограни-
чена.

Какая же должна быть у спектрографа разрешающая способность, чтобы

в спектре звезды обнаружить линию излучения от лазера? Такая линия вполне мо-

жет быть обнаружена, если ее интенсивность хотя бы на 10% превышает интенсив-
ность непрерывного спектра. Существенно, однако, что интенсивность линий силь-

но «размазывается» разрешающей способностью спектрографа. Если, например,
последняя составляет 1 А, или, в единицах частоты, 10

Гц, то усредненная по это-

му интервалу частот интенсивность очень узкой линии лазера будет уже в 300 раз
м е н ь ш е интенсивности соседних участков спектра звезды. Отсюда следует, что
для получения 10% контраста линии лазера над фоном разрешающая способность
спектрографа должна быть 0,03 А. Это очень высокая разрешающая способность.

Но применение хороших спектрографов в сочетании с интерференционными прибо-
рами, по-видимому, позволило бы обнаружить в спектрах близких звезд слабую

линию излучения искусственного происхождения. Такие наблюдения, конечно, сле-
довало бы проводить на самых сильных телескопах. Если же мощность передатчи-

ка увеличить в несколько десятков раз (см. выше), то обнаружение такой линии не
будет слишком трудной задачей даже для телескопов умеренных размеров в соче-
тании с хорошими спектрографами.

При таких наблюдениях может, однако, возникнуть еще одна трудность. Из-за

непрерывного изменения скорости передатчика по лучу зрения, обусловленного эф-
фектом Доплера, частота сигнала будет непрерывно меняться. Для обнаружения
сигнала, очевидно, нужно, чтобы за время фотографирования спектра звезд (ска-

жем, час) частота сигнала не вышла бы за пределы полосы частот, определяемой

разрешающей способностью спектрографа. Быстрее всего доплеровское смещение
сигнала меняется из-за суточного вращения планеты, так как в этом случае период
колебаний лучевых скоростей сравнительно невелик. Все же простой расчет показы-

242

вает, что за время порядка 1 часа полоса частот лазера не уйдет за пределы, опре-
деляемые разрешающей способностью спектрографа.

Таким образом, мы убедились, что лазеры при условии их дальнейшего усовер-

шенствования вполне могут быть пригодны для межзвездной связи. При мощности
лазера 10 кВт осуществление такой связи оказывается на пределе возможностей со-
временной техники. Имеются, однако, серьезные основания полагать, что в перспек-

тиве ближайших нескольких десятилетий мощность лазеров вырастет в огромной
степени. Например, применение лазеров для военных нужд может потребовать уве-
личения их мощности до миллионов киловатт и даже больше.

Как же можно распознать линию искусственного происхождения в спектре ка-

кой-нибудь звезды? Во-первых, эта линия излучения должна быть чрезвычайно уз-
кой; во-вторых, ее, по-видимому, нельзя будет отождествить с какой-либо из из-

вестных спектральных линий, и, наконец, интенсивность этой линии может
регулярно меняться во времени. В этом случае информация может передаваться

так же, как при пользовании «световым телеграфом». Коль скоро будет обнаружено

присутствие линии излучения искусственного происхождения в спектре звезды,
дальнейшее ее изучение можно будет проводить детально посредством специально '
для этого разработанной аппаратуры. При этом широкое применение может полу-
чить фотоэлектрический метод наблюдения, который позволяет свести «время на-

копления» сигнала (аналогичное «времени экспозиции» при фотографических на-
блюдениях) до нескольких минут и даже меньше. Это весьма желательно для
расшифровки модулировного светового сигнала.

Все наши расчеты условий обнаружений оптических сигналов, посланных с дру-

г и х планетных систем п р и помощи лазеров, предполагают, ч т о инопланетная ц

посылает очень узкий пучок света на Землю. Точность посылки сигнала долж-

на быть очень высокой. Угол 10

- 7

рад, или 0,02 с дуги (а это угловая ширина

пучка),— величина очень маленькая. Именно с такой точностью должно выдержи-
ваться направление посылки сигнала. Эта точность находится на пределе возмож-
ностей современной астрономии. Если смотреть с ближайших звезд, угловой диа-
метр земной орбиты будет около 1 с дуги. Так как расстояние между Землей и
Солнцем разумным инопланетным существам заранее не известно, они должны своим
лучом «шарить» в пределах Солнечной системы, регулярно меняя его направление
в пределах нескольких секунд дуги. Ведь диаметр пучка света в пределах Солнеч-
ной системы «всего лишь» около 10 млн км, что в 15 раз меньше расстояния от
Земли до Солнца. По этой причине Земля будет только изредка, более или менее

случайно, освещаться инопланетным лазером. Это, конечно, в высшей степени ос-
ложняет возможность его обнаружения земными наблюдателями. Последнее, на
наш взгляд весьма важное, соображение Таунс и Шварц совершенно не учитывали.
Между тем оно существенно снижает эффективность лазеров как средства меж-
звездной связи. Чтобы обойти эту трудность, нужно допустить, что диаметр пучка

в пределах Солнечной системы в несколько раз больше расстояния между Солнцем
и Землей. Тогда значительная часть Солнечной системы была бы «покрыта» одним

пучком света. Но в таком случае при всех предположениях о расстоянии до облу-
чающего нас лазера его мощность должна быть в несколько тысяч раз больше
принятой нами.

Разумеется, это обстоятельство не может рассматриваться как решающий ар-

гумент против возможности использования лазеров для межзвездной связи, так как
мощность последних, как уже говорилось, может быть существенно большей, чем

мы принимаем. Все же бесспорен тот факт, что осуществление связи между инопла-
нетными цивилизациями с помощью радиоволн (например, на волне 21 см) значи-
тельно экономичнее, чем при помощи лазеров. Но мы не можем знать, являются
ли наши критерии «экономичности» столь важными для этих цивилизаций. И ни-
когда не следует забывать при этом, что мы судим о технических и экономических

243

возможностях межзвездной связи исходя из современных условий. Но ведь в
будущем условия могут сильно измениться и то, что сегодня кажется мало-
перспективным, приобретет решающее значение.

В заключение этой главы мы остановимся на перспективах связи при помощи

лазеров в пределах Солнечной системы. Если пучок света от системы «а» напра-

вить на Марс в эпоху его противостояния, когда расстояние до этой планеты со-
кращается до 50 млн км, на его поверхности образуется освещенное пятно диаме-

тром 5 — 7 км. Из области этого пятна вспышка света от лазера будет видна как

исключительно яркая звезда — 7-й величины, т. е. примерно в 10 раз ярче, чем Вене-
ра на небосклоне Земли. Совершенно очевидно, что такой ярчайший источник мож-
но как угодно модулировать и передавать таким образом с Земли на малую
область Марса любую информацию. Такой же пучок, направленный на неосвещен-

ную сторону Луны, даст пятно диаметром в 40 м, причем освещенность там будет
всего лишь в 100 раз меньше, чем от прямых солнечных лучей. Из приведенных
примеров следует, что перспективы связи на лазерах в пределах Солнечной си-

стемы очень благоприятны *).

В США и СССР уже давно проводятся удачные опыты по освещению Луны лазером.

22. Связь с инопланетными цивилизациями

с помощью автоматических зондов

При обсуждении возможности связи с инопланетными цивилизациями с по-

мощью электромагнитных волн радио- и оптического диапазонов очень большое
значение имеет вопрос о расстояниях до ближайших таких цивилизаций. Он важен

не только для правильной оценки мощности передатчиков, необходимых для осу-
ществления межзвездной связи. Чтобы яснее стали трудности, возникающие при
попытках осуществления такой связи, мы рассмотрим два случая.

I. Среднее расстояние до ближайших инопланетных цивилизаций около 10 све-

товых лет. Именно этот случай, по существу, рассматривался в проектах Кокко-
ни —Моррисона и Таунса—Шварца, которые мы подробно обсуждали в предыду-
щих главах.

II. Среднее расстояние до ближайших инопланетных цивилизаций превосходит

100 световых лет.

Между этими двумя случаями имеется принципиальная разница. В случае

I число подходящих звезд, около которых можно ожидать разумной жизни, всего
лишь три. Это e Эридана, т Кита и e Индейца. В случае II число подходящих
звезд может быть несколько тысяч. Если в случае I сравнительно легко установить,
посылают ли звезды в направлении Солнца искусственные радио- или оптические
сигналы, то в случае II задача становится в высшей степени затруднительной,
а главное — неопределенной. Ведь в течение очень длительного времени нужно не-
прерывно, и притом очень тщательно, следить за многими тысячами, если не десят-
ками тысяч звезд. По существу, должна быть организована непрерывно работаю-
щая грандиозных масштабов «служба неба». При этом необходимо еще считаться
с возможностью, что весьма удаленные от нас разумные инопланетные существа по

каким-либо причинам не посылают радио- или оптические импульсы в сторону Со-
лнца. Они, например, могут исключить наше Солнце из числа звезд, вокруг ко-
торых возможна разумная жизнь. Ведь для них Солнце — только одна из многих
тысяч или десятков тысяч звезд, более или менее подходящих для поддержания

жизни...

Обнаружение искусственных сигналов от одной из таких звезд — весьма труд-

ное дело. Но несоизмеримо труднее в течение многих столетий и даже тысячелетий
непрерывно и с большой точностью держать в пучке электромагнитных волн десят-
ки тысяч звезд и терпеливо, скорее всего тщетно, дожидаться ответа от одной из
них...

Между тем имеются серьезные основания полагать, что общества разумных су-

ществ в Галактике разделены расстояниями, значительно превышающими 10 све-
товых лет. Это означает, что скорее всего реализуется случай II.

В самом деле, допустим даже, что на каждой из нескольких миллиардов потен-

циально подходящих для развития жизни планет в нашей Галактике должна на ка-
ком-то этапе эволюции возникнуть разумная жизнь (что, вообще говоря, необяза-
тельно). Но для проблемы межзвездной радиосвязи основное значение имеет
вопрос о существовании разумной жизни в э п о х у , к о г д а п о с ы л а ю т с я сиг-

налы. Другими словами, существенное значение имеет расстояние до инопланетных
цивилизаций, с о в р е м е н н ы х н а ш е й .

Если бы разумная жизнь, однажды возникнув на какой-нибудь планете, суще-

ствовала там миллиарды лет, т. е. примерно столько же, сколько находится на
главной последовательности «питающая» эту цивилизацию звезда, то при сделан-
ном предположении количество разумных цивилизаций в Галактике было бы также

порядка миллиарда. Положение радикально изменится, если мы учтем, что

длительность разумной жизни на планетах может быть существенно меньше

времени эволюции звезд.

На это обстоятельство одновременно обратили внимание в 1960 г. австралий-

ский радиоастроном Брэйсуэлл и автор этой книги. Здесь мы не будем обсуждать
столько-нибудь подробно вопрос о времени существования разумной жизни на пла-
нетах. Это будет сделано в гл. 23 и 24. Для нас пока достаточно, что возможная

сравнительно небольшая длительность «технологической эры» (мы имеем в виду

эру технически развитой цивилизации) на пла-
нетах может существенно уменьшить число
цивилизаций, о д н о в р е м е н н о существую-
щих в Галактике, и соответственно увели-

чить расстояния до ближайших из них.

На рис. 103. приведены построенные

Брэйсуэллом графики, поясняющие сказанное.
При построении этих графиков сделано пред-
положение, что на к а ж д о й из нескольких
миллиардов галактических планетных си-
стем на некотором этапе их развития возникла

разумная жизнь. Последняя, прогрессируя, до-

стигает высокого уровня научного и техни-
ческого развития и по истечении некоторого

промежутка времени угасает. Например, если
длительность «технологической эры» равна

10 тыс. лет, расстояние до ближайшей циви-

лизации будет около 1 тыс. световых лет, при-
чем на этом расстоянии будет находиться
около 50 тыс. звезд. Можно представить, как
трудно в этом случае осуществить связь с по-
мощью электромагнитных волн между ближай-

шими цивилизациями. Ведь заранее совершен-

но не известно, около какой из 50 тыс.
звезд может существовать разумная жизнь.

Безотносительно к вопросу о возможной ограниченности «технологических эр»,

графики Брэйсуэлла позволяют быстро оценить расстояния до ближайших

цивилизаций в зависимости от их полного количества в Галактике, а также число
одновременно существующих в Галактике цивилизаций.

Итак, если расстояния до ближайших цивилизаций превышают 100 световых

лет, то будет в высшей степени затруднительным установить связь с помощью
электромагнитных волн с разумными существами около одной из многих тысяч,
если не десятков тысяч, ничем не отличающихся друг от друга звезд. При такой си-
туации Брэйсуэлл предлагает другой путь установления связи, который он считает
значительно более практичным, а потому и перспективным. В случае инопланетных
технологически развитых цивилизаций следует ожидать исключительного прогресса
ракетной техники, неизбежно связанной с выходом каждой из таких цивилизаций за
пределы своей планеты, в космическое пространство. Через довольно короткий

промежуток времени цивилизация сможет посылать сравнительно небольшие авто-
матические ракеты-зонды в сторону ближайших звезд. Высокая техника автомати-
ческого управления сделает возможным «посадку» такого зонда на почти круговую
орбиту вокруг заранее намеченной звезды. Техника такой «посадки» разработана

уже сейчас.

Следовательно, вполне можно представить, что в будущем, может быть и не

таком уже далеком, автоматические ракеты-зонды полетят к ближайшим звездам

и там на заранее определенном расстоянии станут их искусственными спутниками.

246

Высокоорганизованная и технически развитая цивилизация сможет таким способом
«навязать» своих искусственных спутников нескольким тысячам ближайших к ней

звезд. Скорость движения таких автоматических ракет-зондов может достигать

100— 200 тыс. км/с. Такая скорость достаточно велика. В то же время осложняющие

полет эффекты теории относительности, возникающие при скоростях, довольно
близких к скорости света, будут не существенны. Следовательно, потребуется всего
лишь нисколько столетий, чтобы вокруг всех звезд на расстоянии 100 световых лет
от данной цивилизации, подозреваемых как возможные очаги разумной жизни, ста-
ли обращаться искусственные спутники.

Такие зонды, конечно, должны обладать надежной защитой от разрушающей

их поверхность метеорной бомбардировки и иметь достаточно мощную и долгожи-
вущую приемную и передающую радиоаппаратуру, питаемую либо энергией
звезды, спутником которой они стали, либо источником ядерной энергии на борту.

Если вокруг этой звезды имеются планеты, населенные разумными существами, ра-
диопередачи от такого зонда должны быть обнаружены.

Преимущества связи этого типа очевидны. Во-первых, радиосигнал, посы-

лаемый зондом за счет энергии звезды, спутником которой он стал, будет гораздо

более мощным, чем в случае, когда он прямо посылается с планеты, ищущей раз-
умных соседей по космосу. Ведь сигнал от зонда до предполагаемых разумных су-
ществ пройдет расстояние, в миллионы раз меньшее, чем если бы он прямо посы-
лался с планеты. В проекте Брэйсуэлла не предполагается, что инопланетные
разумные существа ведут длительную и непрерывную «службу неба» в поисках

(возможно, тщетных) радиосигналов от «подходящих» звезд. Это, конечно, большое
достоинство «метода зондов». Наконец, этот метод установления связи не зависит

от конкретного выбора длины волн (например, 21 см), что также составляет извест-
ное преимущество.

Выведенный на орбиту вокруг исследуемой звезды автоматический зонд может

работать, например, по следующей программе. Прежде всего, зонд начнет исследо-
вать, имеются ли в пространстве, где он летает, монохроматические радиосигналы.
Такой автоматический «поиск» может происходить в широком диапазоне частот.

Если сигналы будут обнаружены, зонд сможет тотчас же отправлять их без измене-
ний обратно. Коль скоро данная процедура будет повторяться много раз, это не-
сомненно привлечет внимание инопланетных разумных существ. В результате будет

достигнута первая, очень важная цель: инопланетные разумные существа узнают

о присутствии в их системе вестника далекой цивилизации.

По этой причине Брэйсуэлл считает важным тщательное изучение всех

радиосигналов космического происхождения. Ведь нельзя исключить возможность

того, что такие зонды уже давно летают в нашей Солнечной системе... Они могут
быть посланцами одной или нескольких ближайших к нам инопланетных цивилиза-

ций. В этой связи Брэйсуэлл обращает внимание на некоторые давно известные, но
до сих пор не нашедшие разумного объяснения явления. Так, например, около 60

лет назад Штермер и ван дер Поль обнаружили несколько случаев «радиоэхо», при-

чем время запаздывания отраженного сигнала достигало несколько секунд и даже
минут. Это может означать, что сигнал отражался от некоторого объекта, удален-
ного от Земли на расстояние свыше 1 млн км. Не является ли причиной таких
странных отражений радиосигналов какой-нибудь «кибернетический гость» из дале-
ких миров? С другой стороны, то, что космические радиосигналы даже большой

мощности можно «прозевать», доказывает пример радиоизлучения Юпитера на ча-

стотах в десятки мегагерц. За последние несколько десятилетий его много раз обна-
руживали, но не придавали этому значения. Хотя мощность излучения Юпитера
здесь достигает 1000 Вт/Гц, оно не было отождествлено до 1954 г.

После того как зонд установит двустороннюю связь с инопланетными раз-

умными существами, он может начать по заранее разработанной программе

247

Вселенная. Жизнь. Разум - Наука (И.С. Шкловский) - часть 15