Следует уточнить, что границы между этими областями проведены произвольно - так же, как внутри радиодиапазона между длинными, средними и короткими волнами. Не следует думать,
что между областями есть какие-то разрывы. Классификация связана с выбором способов для приема и передачи тех или иных волн. Но на границе радио- и инфракрасных волн можно послать очень короткие радиоволны, которые примет инфракрасный приемник, или, наоборот, радиоприемник может уловить отдаленное инфракрасное излучение с большой длиной волны. Подобные опыты проводились на границах всех диапазонов и неопровержимо доказали единство электромагнитных явлений.
Все это говорит о том, что никаких "неизвестных" электромагнитных волн не существует, и это принципиально важно для нашей темы. Вся их гамма определена, прослежена и изучена. И только про эти волны достоверно известно, что они могут распространяться в пустоте.
Конечно, не исключено, что существуют волны и какой-то иной природы. В частности, теория относительности предсказывает существование гравитационных волн, распространяющихся со скоростью света. Эту гипотезу пока разделяют не все теоретики; ведется работа по ее проверке. Так, группе американских ученых под руководством Вебера после десятилетней работы, возможно, удалось создать и принять в лабораторных условиях гравитационные волны. В 1968-1969 годы Вебер наблюдал на своем аппарате сигналы, которые, возможно, положат начало "гравитоастрономии". Но пока еще природа этих сигналов не ясна может, это побочный эффект сейсмических или электромагнитных явлений.
В Гарвардском университете задуман эксперимент по измерению скорости этих новых волн. Автор проекта не исключает возможности, что она равна скорости света или даже больше ее. Так что выводы делать рано. Может быть, мы со
" Досье внеземных цивилизаций '""
своими электромагнитными волнами подобны человеку прошлого века, который попытался бы переговариваться с Америкой через тысячи километров в рупор.
Но пока ограничимся этими волнами. Их свойства нам хорошо известны. В частности, мы знаем, что они отлично рапространяются в космосе, их использовали для связи с космическими аппаратами на расстояния в сотни миллионов километров.
Поскольку эти волны существуют и поскольку наш нынешний технологический уровень, по всей вероятности, является нормальной стадией развития любой цивилизации, очевидно, что и другие технологические цивилизации их знают. Это рассуждение тем очевиднее, что звезды излучают много энергии в виде электромагнитных волн (света), и это количество энергии хорошо соответствует тому, которое выделяется при известных термоядерных реакциях. Такого не могло бы быть, если бы значительная доля энергии излучалась в ином виде. Помня, что излучение звезд лежит в основе жизни на любой планете, мы обязаны согласиться, что оно необходимо для существования цивилизации и на известной стадии эволюции должно быть хорошо изучено.
СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ: ЛАЗЕРЫ
Радиоэлектрические волны сегодня, бесспорно, лучше всего освоены как средство сообщения, но использоваться могут не только они. Можно, например, подумать, нельзя ли направить на планету, с которой мы хотим общаться, световые волны при помощи мощного прожектора.
Правда, соорудить такой прожектор нелегко. Обычные прожектора испускают весьма рассеянный световой луч. Так, в самых лучших из них
угол раствора конуса света равен 30 дуговым минутам. Это значит, что на Луне от такого прожектора получится пятно диаметром в 3 000 км, в несколько миллиардов раз менее яркое, чем солнечный свет.
Но открытый в 1950 году французским ученым профессором Кастлером эфект "оптической накачки" радикально изменил ситуацию. Эта работа, за которую в 1966 году Кастлер получил Нобелевскую премию, позволила строить специальные аппараты - первый создал в 1960 году американец Таунс, назвавший его "лазером" (Light Amplificator by Stimulated Emission of Radiation)*. Лазеры позволяют генерировать очень мощный и направленный световой луч. Возвращаясь к предыдущему примеру, скажем: с помощью лазера можно высветить на Луне круг диаметром всего лишь один километр.
Свойства и многочисленные применения лазера основаны на том, что он испускает весьма монохроматический луч, то есть луч с весьма точно определенной длиной волны (иными словами, строго определенного цвета). Обычные же источники света, например электрические лампочки или неоновые трубки, испускают свет сложный, содержащий широкий спектр волн различной длины. Такой свет называют некогерентным, а свет лазера - когерентней.
На это новое средство сразу же стали возлагать большие надежды. Начиная с 1961 года изучаются его возможности в области межзвездной связи. Первыми начали работу в этом направлении американцы Таунс и Шварц. Русский ученый Шкловский сразу же проявил большой интерес к этой затее. "Если направить на Марс в момент
* Следует напомнить, что вместе с Таунсом Нобелевскую премию за это изобретение получили советские физики Басов и Прохоров. - Прим. пер.
противостояния лазерный луч, - писал он, - на поверхности планеты высветится круг диаметром 5-7 км. Свет лазера там будет виден как очень яркая звезда величиной минус 7 - в десять раз ярче, чем Венера на земном небе. Очевидно, что яркость такого света можно произвольно менять и таким образом передавать на небольшой участок марсианской территории любую информацию. Такой же пучок, отразившись на неосвещенной стороне Луны, даст пятно диаметром в 40 метров, и яркость его будет всего в сто раз меньше прямого солнечного света. Итак, перспективы связи внутри солнечной системы представляются весьма благоприятными".
С тех пор лазеры многократно использовались для связи. Экипаж "Аполлона-II" выгрузил на Луне лазерные рефлекторы, с помощью которых можно в любой момент определить расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров. В ночь на 20 января 1968 года был успешно осуществлен интереснейший эксперимент. Два мощных лазера один был установлен на Столовой горе в Калифорнии, другой - на пике Китт в Аризоне - направили свои лучи на станцию "Сервейер-7", прилунившуюся десятью днями ранее. В 9 часов 12 минут 58 секунд "Сервейер" сфотографировал эти лучи и по телевидению ретранслировал на Землю.
Опыт увенчался успехом, но надо признать, что чувствительность аппарата была предельной. Он просто засек две точки света, и это считается большим техническим достижением. В то же самое время телевидение передало обратно целую картинку. Теперь же телевизионный аппарат передает очень подробное изображение Марса, pa- стояние до которого больше в сто раз!
По всей очевидности, от лазерной техники следует ожидать еще большого прогресса. Однако при
19В
передаче сообщений радиоволны обладают одним существенным преимуществом, о котором надо непременно сказать.
РАДИОСВЯЗЬ
Дальность передачи всегда ограничена фоновыми шумами, частью исходящими из самого приемника, частью из межзвездной среды. Пытаясь улучшить радиосвязь на Земле, американец Янский в 1932 году выделил в обычных радиопомехах галактический шум и тем основал радиоастрономию. И если за последние десятилетия шумы приемников стали существенно меньше и, очевидно, будут уменьшаться и впредь, то галактический шум никак не уменьшить, и с этим приходится мириться. Помехи особенно сильны на длинных волнах, что вызывает первое ограничение в спектре частот, выбираемых для связи. На другом же конце спектра появляются помехи другого рода - квантовые, еще более неизбежные, которые обозначают другой предел.
Квантовые помехи связаны с прерывистостью волн. Это новый аспект электромагнитного излучения, о котором мы еще не говорили. Между тем, известно, что это излучение переносит энергию дискретно, порциями (фотонами). Энергия фотона прямо пропорциональна частоте, а для передачи информации требуется, по крайней мере, одна такая "световая частица". Следовательно, чем выше частота, тем дороже обойдется передача в энергетическом отноше-нии. Вот что ограничивает нас на полюсе коротких волн.
Из всех этих факторов следует, что наиболее благоприятной для межзвездной связи будет диапазон радиоволн от 3 до 20 см, то есть частот от
197
10 Ггц до 1500 МГц. Нужно подчеркнуть, что этот диапазон благоприятен не только для связи между цивилизациями, находящимися на нашем техническом уровне, и не только в пределах Солнечной системы, но и во всей нашей Галактике, и выбор его основан на фундаментальных законах.
Заметим даже, что по теории коммуникаций можно доказать следующий любопытный факт. Чтобы передать большое сообщение, нужно, разумеется, использовать сразу несколько частот. Таким образом будет задействован целый "спектр" частот. Можно показать, что экономичней всего калькировать эти частоты с источников шума, о которых мы говорили: на оптимальной частоте надо использовать максимум энергии и все меньше по мере увеличения шума. Таким образом, спектр оптимального сигнала даст "всплеск" на волнах длиной от 3 до 20 см. Мы увидим далее (в' документе 4), какие выводы сделали из этого с 1964 году русские астрономы и какую бурную реакцию это вызвало.
Световые волны имеют и другие недостатки в сравнении с радиоволнами. Прежде всего можно отметить, что короткие (длиной менее сантиметра) волны сильно поглощаются атмосферой планеты, с которой они исходят. Но это препятствие преодолимо с помощью искусственных спутников, вращающихся за пределами земной атмосферы.
Другой недостаток существенней. Жизнь появляется только вблизи звезд. Даже если высокоразвитая цивилизация и может несколько отдалиться от них, именно рядом со звездами у нас больше всего шансов обнаружить разум. Но звезды большую часть своей энергии излучают в оптической форме - в той части диапазона, который совпадает с длиной световых волн. В радиодиапазоне они излучают гораздо меньше энергии. В этом
легко убедиться: ведь мы невооруженным глазом видим тысячи звезд, но ни одну нельзя обнаружить по радио даже в самые мощные радиотелескопы! Таким образом, цивилизации гораздо легче перекрыть излучение своих звезд в радиодиапазоне, чем в световом. Вследствие этого и у нас гораздо больше шансов обнаружить сигналы разумных существ на радиоволнах: их легко отличить от сигналов родной звезды.
В общем, хотя для связи можно использовать самые разные электромагнитные волны, наиболее экономичным и, следовательно, наиболее логичным выбором для всей нашей Галактики будут радиоволны.
КОСМИЧЕСКИЙ ЭСПЕРАНТО
Говоря о контактах с иными цивилизациями, многие думают, что указывают на серьезное препятствие, вопрошая: на каком же языке будем мы говорить с существами, которые заведомо не имеют с нами ничего общего?
Это не тема для дискуссии. Проблема общения лежит совершенно в иной области, далекой от обычного языка. Несомненно, между цивилизациями, находящимися на близком уровне развития, найдется достаточно много общего, чтобы найти взаимопонимание. Взять хотя бы элементарное понятие о числе, основные теоремы арифметики и геометрии, которые суть не что иное, как выражение основных истин.
В этой области проводились многочисленные исследования, и уже ясно, что, если бы контакт был установлен, мы без труда расшифровали бы сообщения других разумных существ.
Это блестяще доказал Фрэнк Д. Дрейк на конференции в Грин Бэнк, собравшей радиоастрономов всего мира.
Предположим, сказал он коллегам, что с некой звезды были получены сигналы, разделенные интервалами, кратными их длительности. На первый взгляд, они представляют собой бессмысленную последовательность. Но если такая последовательность повторится несколько раз, мы вскоре заметим это, обратим внимание и удивимся.
После этого Дрейк показал участникам конференции сообщение, где каждый сигнал был обозначен цифрой 1, а интервалы нулями - соответственно длительности интервала. Получился следующий рисунок:
Дрейк попросил участников конференции расшифровать его. И большинству астрономов это удалось. Прежде всего они заметили, что сообщение содержит 1271 знак. Это число является произведением двух простых сомножителей: 31 и 41, что наводит на мысль о телеизображении, содержащем по 41 точке в каждой из 31 строк. Тогда астрономы поставили вместо единиц точки и получили такое изображение:
Этот рисунок очень информативен и дает нам много сведений об отправителях сообщения.
Прежде всего, мы узнаем из него, что наши корреспонденты - гуманоиды, что они размножаются подобно нам и что ячейка их общества - семья. Слева вверху изображено, вероятно, их солнце, а планеты показаны рядом точек с левой стороны, сверху вниз, пронумерованных в двоичной системе.
Мужчина на рисунке указывает рукой на четвертую планету - значит, на ней, видимо, и живет эта цивилизация. Ломаная или волнистая линия обозначает, несомненно, море, омывающее планету. Масштабная линейка справа позволяет измерить рост этих 'существ. Логично предположить, что цифра II посередине линейки означает множитель, на который надо умножить некоторый модуль. Но, поскольку передача была якобы принята на волне 21 см, логично эту
ру и принять за модуль. Таким образом, рост этих людей равен Цх21=231 см.
Наконец, в правой верхней части рисунка находятся знаки, похожие на схемы атомов водорода, кислорода и углерода. Можно предположить, что именно на этих химических элементах основана жизнь, существующая на братской планете.
Доказательство Дрейка особенно убедительно потому, что речь идет о довольно сложном сообщении. Несомненно, что прежде чем передавать сложные тексты, можно разными способами установить первоначальные контакты, позволяющие убедиться в существовании иных цивилизаций.
Это ставит проблему "позывных" - так исследователи, занимающиеся связью с инопланетянами, называют особые, немедленно распознаваемые коды. Они могут быть использованы отдельно, в чисто сигнальных целях, или вставляться в более сложные сообщения, искусственный характер которых было бы сложнее распознать. "Позывные" должны простым образом указывать на характеристики самого сообщения - частоту, код и т.п. Как только будет найден первоначальный ключ, понять всю передаваемую информацию будет достаточно просто. Высшим достижением станет передача телеизображений.
Пока этой проблемой интересуются лишь немногие ученые. Ими разработан даже набросок космического языка, названный "линкос". Будем надеяться, что на далеких планетах ученые тоже озабочены этими проблемами. Может быть, у нас уже есть общий язык...
Но прежде, чем заниматься лингвистическими проблемами, надо решить еще некоторые технические.
СВЯЗЬ НА РАССТОЯНИИ ДВАДЦАТИ СВЕТОВЫХ ЛЕТ
Каковы сейчас возможности радиосвязи для двух цивилизаций одного технологического уровня, использующих сравнимые средства?
Радиотелескоп в Нансе (Франция) - один из самых больших в мире - имеет антенну площадью 7000 м^. Если хороший приемник обычного типа снабдить такой же антенной, то на расстоянии 3,9 световых лет сигнал, переданный на волне 10 см мощностью 100 кВт (мощность Радио Монте-Карло) при пропускной способности порядка азбуки Морзе, будет в пять раз сильнее помех. Таким образом, при помощи самой обычной для нашего времени техники, значительно менее совершенной, чем средства космических исследований, мы можем спокойно поддерживать связь с Проксимой Центавра.
Радиотелескоп, готовящийся к вводу в строй в Бонне (ФРГ) с антенной диаметром 100 м*, лучшим коэффициентом полезного действия и приемником, сконструированным по новейшей технологии, позволит таким же образом поддерживать связь на расстоянии до 20 световых лет. И тогда станет возможна связь с сотнями звезд. Если вспомнить, что радиоастрономии всего сорок лет (она "родилась" в 1932 г.), можно без труда представить, какие мощные средства связи мы получим в недалеком будущем. Тогда мы сможем поддерживать контакты со столь же развитыми, как наша, цивилизациями.
Работает с 1975 г., однако имеет неудобную для межзвездной связи длину волны до 2 см. - Прим. пер.
Документ 4 ДО КОНТАКТОВ ОСТАЛОСЬ НЕМНОГО
СОВЕТСКИЕ АСТРОНОМЫ И СТА 102
"Советские астрономы зарегистрировали сигналы, исходящие от одного из космических объектов, которые, возможно, переданы разумными существами. Это может стать первым доказательством того, что мы не одиноки во Вселенной".
Надо ли говорить, что эта телеграмма советского агентства ТАСС, попавшая на телетайпы всего мира 12 апреля 1965 года, произвела эффект разорвавшейся бомбы! Первые полосы газет украсили заголовки - один сенсационней другого. Радиопередачи разносили весть по миру. Для широкой публики, обожающей чудеса, но предпочитающей простые объяснения, не было никакого сомнения в том, что русские установили связь с существами, живущими на других планетах, которые, по-видимому, собираются к нам в гости.
И ученые на сей раз не смеялись, а насторожились и ждали разъяснений. Когда же русские астрономы объявили, что собирают пресс-конференцию, равнодушных к сообщению не оставалось. Через два дня, 14 апреля, крупнейшие советские астрономы пришли на встречу с прессой, устремившейся в Москву со всех концов планеты.
Председательствал академик Дмитрий Мартынов, директор Института Штернберга. Внешне он похож на Никиту Хрущева: такая же крупная
лова, утопленная между широких плеч, - тяжелая голова пожилого крестьянина, которого не проведешь на мякине.
Справа от него - профессор Шкловский. Его черные глаза сверкают из-за роговых очков, на вытянутом лице торчит крупный нос. Он еще молод, но на его высоком лбу уже видны залысины. Рядом с ним Шоломитский, один из самых талантливых его учеников.
Хотя профессор Шкловский выглядит молодо, еще моложе сидящий с краю стола мужчина, больше похожий на школьника, гордящегося похвалой учителя. Это и есть герой дня. Его зовут Николай Кардашев, ему тридцать два года.
Академик Мартынов предоставляет ему слово. Кардашев, покраснев, встает. Он объясняет, что при наблюдении радиообъекта, обнаруженного американскими учеными в 1960 году и названного СТА 102, были замечены перодические колебания мощности. Ученый говорит далее, что подобные явления никогда прежде не наблюдались, и делает вывод: "Возможно, это сигналы из другого обитаемого мира".
В зале слышен только гул телекамер. Представители человечества, которым выпало счастье присутствовать здесь, понимая, что момент исторический, записывают его слова.
Когда Кардашев закончил сообщение, на- русских ученых посыпался град вопросов. Они поочередно выступали, пытаясь растолковать подробности или объяснить свою гипотезу: появление внеземной цивилизации реальность.
Выводы академика Мартынова в заключительной речи, однако, весьма осторожны: "Наблюдения за объектом СТА 120 продолжаются. Периодический характер сигналов будет проверен. Пока с решительными выводами следует повременить. Все станет ясно через шесть месяцев".
Но уже через несколько дней загадка разрешилась: сигналы не были передачей инопланетян. Оптические наблюдения показали, что их источник расположен не в нашей Галактике, а несравненно дальше -- примерно в 10 миллиардах световых лет от нас. Значит, мощность сигнала столь огромна, что его трудно приписать даже весьма высокоразвитой цивилизации. Но, несмотря на такой финал, это событие весьма знаментально: ведь в течение нескольких дней многие серьезные и образованные люди были уверены, что установлен контакт с разумными существами внеземного происхождения. Что это было: сумасшествие? Конечно нет. Многие астрономы и сегодня убеждены, что такие контакты когда-нибудь станут возможны.
БОЛЬШАЯ ПРОБА АМЕРИКАНСКИХ УЧЕНЫХ: "ПРОЕКТ ОЗМА"
Пятью годами раньше этой истории, в I960 году, другие астрономы, будучи уверены в существовании инопланетных цивилизаций, попытались войти с ними в прямой контакт.
Конечно, можно сказать, что среди людей, п том числе и среди ученых, немало личностей с чересчур горячим воображением, даже со странностями. Но совсем не таков авторитетный ученый американец Фрэнк Д.Дрейк, известный своими работами по астрофизике. Именно он осуществил смелый проект по обнаружению сигналов, передаваемых инопланетными цивилизациями, названный "Озма" - в честь королевы сказочной страны Оз, расположенной будто бы за высокими, непроходимыми горами и населенной необычными существами. В чем же состоял эксперимент?
В 1959 году Джузеппе Коккони и Филипп Моррисон из Корнельского университета доказали, что с разумными существами, находящимися от нас на гигантских межзвездных расстояниях, легче всего установить связь при помощи электромагнитных волн.
Дрейк также был в этом убежден, но сделал существенное уточнение. Наша цивилизация пользуется радиосвязью совсем недавно и достигла так называемого технического совершенства меньше, чем за столетие. Сто лет в масштабах галактического времени - отрезок ничтожный. Это значит, что цивилизация очень быстро перешла от полного неведения в этой области знаний к высокой степени совершенства. А раз так, можно предположить, что человечество находится на переходной стадии, - это, в свою очередь, сильно уменьшает число цивилизаций, совпадающих с нами по уровню развития.
Но все же Дрейк полагал, что их достаточно, чтобы установить контакт с одной из них. Он решил их "послушать".
Лишь в течение трех месяцев он мог использовать 85-футовый телескоп Грин Бэнк. Для решения такой сложной задачи - срок очень малый, но спрос на радиотелескопы слишком велик. Часто астрономы месяцами стоят в очереди на инструмент.
Трудно было выбрать подходящую длину волны. Диапазон радиоволн обширен, а приемник может единовременно обследовать лишь небольшую его часть. К тому же волна не должна быть ни слишком длинной, ни слишком короткой.
Коккони и Моррисон установили, что верхняя граница волны, которую не поглотит межпланетное пространство, равняется 300 м, или частоте 1 МГц. Но для Дрейка верхняя граница составляла 15 м, поскольку более длинные волны не
ходят через земную атмосферу. Нижняя граница, также из-за поглощения молекулами атмосферы, была установлена в 3 см.
В конце концов, следуя советам Коккони и Моррисона, Дрейк выбрал длину волны 21 см, совпадающую с длиной полосы естественного спектра атома водорода. Водород в нашей Галактике чрезвычайно обилен, и его изучение весьма важно при исследовании Вселенной. Поэтому можно надеяться, что инопланетяне его заметили и изучают. Предполагают, что знание свойств водорода может стать "общим знаменателем" для разных цивилизаций.
В качестве звезд - кандидатов на "прослушивание" выбор пал на Тау Кита и Эпсилон Эридана. Были, конечно, и другие варианты. Можно было выбрать тройную систему Альфа Центавра, но она не видна из Грин Бэнк! К тому же теперь доказано, что планеты существуют не только у звезд солнечного типа. И Дрейк остановился на двух одиночных звездах того же типа, что Солнце, наиболее близких к нам. Это было разумное решение.
Операция, как и было намечено, проходила в мае, июне и июле 1960 года. Заключение Фрэнка Д.Дрейка таково: ".Л/о signals of extra-terrastral origin were discovered during this preliminary observations"*. Но "проект Озма" был, несомненно, лишь первой, весьма несовершенной пробой. Главное теперь - извлечь из него урок.
"ПРОЕКТ ОЗМА" И ЕГО КРИТИКИ
Если бы на Тау Кита или Эпсилон Эридана была цивилизация, от которой телескоп Грин
* "Во время этих предварительных наблюдений никаких сигналов внеземного происхождения не наблюдалось".
Бэнк получил бы захватывающие сообщения, Дрейк, несомненно, прославился бы. Но, поскольку опыт не удался, на авторов проекта обрушилась критика.
Критиковали, во-первых, частоту, выбранную для осуществления проекта. В самом деле, есть множество других волн, кроме 21 см, и она, может быть, не лучшая. В частности, ее может заглушать межзвездный водород, поскольку это как раз и есть длина его волны. Водород сконцентрирован в центральной плоскости Галактики, где наблюдается и наивысшая концентрация звезд. Таким образом, волна длиной 21 см-не лучшая,чтобы общаться с удаленными звездами нашей Галактики. Но звезды, выбранные Дрейком, очень близки к нам, и сигнал на волне 21 см от них должен был бы дойти.
Волна 21 см в любом случае очень важна, поскольку соответствует естественному и фундаментальному явлению, общему для всей Галактики. И сейчас можно полагать, что частоты, выбираемые цивилизациями для общения друг с другом, будут связаны с этой волной. Они могут быть, например, "гармоническими" по отношению к этой основной волне, то есть в два, три и более раз короче.
Ясно, что это открывает большие перспективы для исследований. Дел грядущим поколениям хватит!
Самый серьезный критический анализ американского эксперимента сделал советский ученый Шкловский. Речь идет, сразу скажем, о чисто научной полемике. Более того, в книге "Вселенная, жизнь, разум" Шкловский отдает должное научному авторитету американского коллеги.
Прежде всего Шкловский утверждает, что шансы найти цивилизацию у ближайших к нам звезд очень малы. Расчеты по теории
ти - вроде тех, которыми занимался фон Хёрнер*, - и оценка количества планет позволяют узнать среднее расстояние между двумя соседними цивилизациями. Результаты таких расчетов различны и сильно зависят от исходных допущений. Но в самом лучшем случае, как полагает Шкловский, это расстояние может составлять триста световых лет. Поэтому около звезд, избранных Дрейком, практически не было шансов обнаружить цивилизацию: эти звезды находятся на расстоянии всего одиннадцати световых лет от Солнечной системы.
что между областями есть какие-то разрывы. Классификация связана с выбором способов для приема и передачи тех или иных волн. Но на границе радио- и инфракрасных волн можно послать очень короткие радиоволны, которые примет инфракрасный приемник, или, наоборот, радиоприемник может уловить отдаленное инфракрасное излучение с большой длиной волны. Подобные опыты проводились на границах всех диапазонов и неопровержимо доказали единство электромагнитных явлений.
Все это говорит о том, что никаких "неизвестных" электромагнитных волн не существует, и это принципиально важно для нашей темы. Вся их гамма определена, прослежена и изучена. И только про эти волны достоверно известно, что они могут распространяться в пустоте.
Конечно, не исключено, что существуют волны и какой-то иной природы. В частности, теория относительности предсказывает существование гравитационных волн, распространяющихся со скоростью света. Эту гипотезу пока разделяют не все теоретики; ведется работа по ее проверке. Так, группе американских ученых под руководством Вебера после десятилетней работы, возможно, удалось создать и принять в лабораторных условиях гравитационные волны. В 1968-1969 годы Вебер наблюдал на своем аппарате сигналы, которые, возможно, положат начало "гравитоастрономии". Но пока еще природа этих сигналов не ясна может, это побочный эффект сейсмических или электромагнитных явлений.
В Гарвардском университете задуман эксперимент по измерению скорости этих новых волн. Автор проекта не исключает возможности, что она равна скорости света или даже больше ее. Так что выводы делать рано. Может быть, мы со
" Досье внеземных цивилизаций '""
своими электромагнитными волнами подобны человеку прошлого века, который попытался бы переговариваться с Америкой через тысячи километров в рупор.
Но пока ограничимся этими волнами. Их свойства нам хорошо известны. В частности, мы знаем, что они отлично рапространяются в космосе, их использовали для связи с космическими аппаратами на расстояния в сотни миллионов километров.
Поскольку эти волны существуют и поскольку наш нынешний технологический уровень, по всей вероятности, является нормальной стадией развития любой цивилизации, очевидно, что и другие технологические цивилизации их знают. Это рассуждение тем очевиднее, что звезды излучают много энергии в виде электромагнитных волн (света), и это количество энергии хорошо соответствует тому, которое выделяется при известных термоядерных реакциях. Такого не могло бы быть, если бы значительная доля энергии излучалась в ином виде. Помня, что излучение звезд лежит в основе жизни на любой планете, мы обязаны согласиться, что оно необходимо для существования цивилизации и на известной стадии эволюции должно быть хорошо изучено.
СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ: ЛАЗЕРЫ
Радиоэлектрические волны сегодня, бесспорно, лучше всего освоены как средство сообщения, но использоваться могут не только они. Можно, например, подумать, нельзя ли направить на планету, с которой мы хотим общаться, световые волны при помощи мощного прожектора.
Правда, соорудить такой прожектор нелегко. Обычные прожектора испускают весьма рассеянный световой луч. Так, в самых лучших из них
угол раствора конуса света равен 30 дуговым минутам. Это значит, что на Луне от такого прожектора получится пятно диаметром в 3 000 км, в несколько миллиардов раз менее яркое, чем солнечный свет.
Но открытый в 1950 году французским ученым профессором Кастлером эфект "оптической накачки" радикально изменил ситуацию. Эта работа, за которую в 1966 году Кастлер получил Нобелевскую премию, позволила строить специальные аппараты - первый создал в 1960 году американец Таунс, назвавший его "лазером" (Light Amplificator by Stimulated Emission of Radiation)*. Лазеры позволяют генерировать очень мощный и направленный световой луч. Возвращаясь к предыдущему примеру, скажем: с помощью лазера можно высветить на Луне круг диаметром всего лишь один километр.
Свойства и многочисленные применения лазера основаны на том, что он испускает весьма монохроматический луч, то есть луч с весьма точно определенной длиной волны (иными словами, строго определенного цвета). Обычные же источники света, например электрические лампочки или неоновые трубки, испускают свет сложный, содержащий широкий спектр волн различной длины. Такой свет называют некогерентным, а свет лазера - когерентней.
На это новое средство сразу же стали возлагать большие надежды. Начиная с 1961 года изучаются его возможности в области межзвездной связи. Первыми начали работу в этом направлении американцы Таунс и Шварц. Русский ученый Шкловский сразу же проявил большой интерес к этой затее. "Если направить на Марс в момент
* Следует напомнить, что вместе с Таунсом Нобелевскую премию за это изобретение получили советские физики Басов и Прохоров. - Прим. пер.
противостояния лазерный луч, - писал он, - на поверхности планеты высветится круг диаметром 5-7 км. Свет лазера там будет виден как очень яркая звезда величиной минус 7 - в десять раз ярче, чем Венера на земном небе. Очевидно, что яркость такого света можно произвольно менять и таким образом передавать на небольшой участок марсианской территории любую информацию. Такой же пучок, отразившись на неосвещенной стороне Луны, даст пятно диаметром в 40 метров, и яркость его будет всего в сто раз меньше прямого солнечного света. Итак, перспективы связи внутри солнечной системы представляются весьма благоприятными".
С тех пор лазеры многократно использовались для связи. Экипаж "Аполлона-II" выгрузил на Луне лазерные рефлекторы, с помощью которых можно в любой момент определить расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров. В ночь на 20 января 1968 года был успешно осуществлен интереснейший эксперимент. Два мощных лазера один был установлен на Столовой горе в Калифорнии, другой - на пике Китт в Аризоне - направили свои лучи на станцию "Сервейер-7", прилунившуюся десятью днями ранее. В 9 часов 12 минут 58 секунд "Сервейер" сфотографировал эти лучи и по телевидению ретранслировал на Землю.
Опыт увенчался успехом, но надо признать, что чувствительность аппарата была предельной. Он просто засек две точки света, и это считается большим техническим достижением. В то же самое время телевидение передало обратно целую картинку. Теперь же телевизионный аппарат передает очень подробное изображение Марса, pa- стояние до которого больше в сто раз!
По всей очевидности, от лазерной техники следует ожидать еще большого прогресса. Однако при
19В
передаче сообщений радиоволны обладают одним существенным преимуществом, о котором надо непременно сказать.
РАДИОСВЯЗЬ
Дальность передачи всегда ограничена фоновыми шумами, частью исходящими из самого приемника, частью из межзвездной среды. Пытаясь улучшить радиосвязь на Земле, американец Янский в 1932 году выделил в обычных радиопомехах галактический шум и тем основал радиоастрономию. И если за последние десятилетия шумы приемников стали существенно меньше и, очевидно, будут уменьшаться и впредь, то галактический шум никак не уменьшить, и с этим приходится мириться. Помехи особенно сильны на длинных волнах, что вызывает первое ограничение в спектре частот, выбираемых для связи. На другом же конце спектра появляются помехи другого рода - квантовые, еще более неизбежные, которые обозначают другой предел.
Квантовые помехи связаны с прерывистостью волн. Это новый аспект электромагнитного излучения, о котором мы еще не говорили. Между тем, известно, что это излучение переносит энергию дискретно, порциями (фотонами). Энергия фотона прямо пропорциональна частоте, а для передачи информации требуется, по крайней мере, одна такая "световая частица". Следовательно, чем выше частота, тем дороже обойдется передача в энергетическом отноше-нии. Вот что ограничивает нас на полюсе коротких волн.
Из всех этих факторов следует, что наиболее благоприятной для межзвездной связи будет диапазон радиоволн от 3 до 20 см, то есть частот от
197
10 Ггц до 1500 МГц. Нужно подчеркнуть, что этот диапазон благоприятен не только для связи между цивилизациями, находящимися на нашем техническом уровне, и не только в пределах Солнечной системы, но и во всей нашей Галактике, и выбор его основан на фундаментальных законах.
Заметим даже, что по теории коммуникаций можно доказать следующий любопытный факт. Чтобы передать большое сообщение, нужно, разумеется, использовать сразу несколько частот. Таким образом будет задействован целый "спектр" частот. Можно показать, что экономичней всего калькировать эти частоты с источников шума, о которых мы говорили: на оптимальной частоте надо использовать максимум энергии и все меньше по мере увеличения шума. Таким образом, спектр оптимального сигнала даст "всплеск" на волнах длиной от 3 до 20 см. Мы увидим далее (в' документе 4), какие выводы сделали из этого с 1964 году русские астрономы и какую бурную реакцию это вызвало.
Световые волны имеют и другие недостатки в сравнении с радиоволнами. Прежде всего можно отметить, что короткие (длиной менее сантиметра) волны сильно поглощаются атмосферой планеты, с которой они исходят. Но это препятствие преодолимо с помощью искусственных спутников, вращающихся за пределами земной атмосферы.
Другой недостаток существенней. Жизнь появляется только вблизи звезд. Даже если высокоразвитая цивилизация и может несколько отдалиться от них, именно рядом со звездами у нас больше всего шансов обнаружить разум. Но звезды большую часть своей энергии излучают в оптической форме - в той части диапазона, который совпадает с длиной световых волн. В радиодиапазоне они излучают гораздо меньше энергии. В этом
легко убедиться: ведь мы невооруженным глазом видим тысячи звезд, но ни одну нельзя обнаружить по радио даже в самые мощные радиотелескопы! Таким образом, цивилизации гораздо легче перекрыть излучение своих звезд в радиодиапазоне, чем в световом. Вследствие этого и у нас гораздо больше шансов обнаружить сигналы разумных существ на радиоволнах: их легко отличить от сигналов родной звезды.
В общем, хотя для связи можно использовать самые разные электромагнитные волны, наиболее экономичным и, следовательно, наиболее логичным выбором для всей нашей Галактики будут радиоволны.
КОСМИЧЕСКИЙ ЭСПЕРАНТО
Говоря о контактах с иными цивилизациями, многие думают, что указывают на серьезное препятствие, вопрошая: на каком же языке будем мы говорить с существами, которые заведомо не имеют с нами ничего общего?
Это не тема для дискуссии. Проблема общения лежит совершенно в иной области, далекой от обычного языка. Несомненно, между цивилизациями, находящимися на близком уровне развития, найдется достаточно много общего, чтобы найти взаимопонимание. Взять хотя бы элементарное понятие о числе, основные теоремы арифметики и геометрии, которые суть не что иное, как выражение основных истин.
В этой области проводились многочисленные исследования, и уже ясно, что, если бы контакт был установлен, мы без труда расшифровали бы сообщения других разумных существ.
Это блестяще доказал Фрэнк Д. Дрейк на конференции в Грин Бэнк, собравшей радиоастрономов всего мира.
Предположим, сказал он коллегам, что с некой звезды были получены сигналы, разделенные интервалами, кратными их длительности. На первый взгляд, они представляют собой бессмысленную последовательность. Но если такая последовательность повторится несколько раз, мы вскоре заметим это, обратим внимание и удивимся.
После этого Дрейк показал участникам конференции сообщение, где каждый сигнал был обозначен цифрой 1, а интервалы нулями - соответственно длительности интервала. Получился следующий рисунок:
Дрейк попросил участников конференции расшифровать его. И большинству астрономов это удалось. Прежде всего они заметили, что сообщение содержит 1271 знак. Это число является произведением двух простых сомножителей: 31 и 41, что наводит на мысль о телеизображении, содержащем по 41 точке в каждой из 31 строк. Тогда астрономы поставили вместо единиц точки и получили такое изображение:
Этот рисунок очень информативен и дает нам много сведений об отправителях сообщения.
Прежде всего, мы узнаем из него, что наши корреспонденты - гуманоиды, что они размножаются подобно нам и что ячейка их общества - семья. Слева вверху изображено, вероятно, их солнце, а планеты показаны рядом точек с левой стороны, сверху вниз, пронумерованных в двоичной системе.
Мужчина на рисунке указывает рукой на четвертую планету - значит, на ней, видимо, и живет эта цивилизация. Ломаная или волнистая линия обозначает, несомненно, море, омывающее планету. Масштабная линейка справа позволяет измерить рост этих 'существ. Логично предположить, что цифра II посередине линейки означает множитель, на который надо умножить некоторый модуль. Но, поскольку передача была якобы принята на волне 21 см, логично эту
ру и принять за модуль. Таким образом, рост этих людей равен Цх21=231 см.
Наконец, в правой верхней части рисунка находятся знаки, похожие на схемы атомов водорода, кислорода и углерода. Можно предположить, что именно на этих химических элементах основана жизнь, существующая на братской планете.
Доказательство Дрейка особенно убедительно потому, что речь идет о довольно сложном сообщении. Несомненно, что прежде чем передавать сложные тексты, можно разными способами установить первоначальные контакты, позволяющие убедиться в существовании иных цивилизаций.
Это ставит проблему "позывных" - так исследователи, занимающиеся связью с инопланетянами, называют особые, немедленно распознаваемые коды. Они могут быть использованы отдельно, в чисто сигнальных целях, или вставляться в более сложные сообщения, искусственный характер которых было бы сложнее распознать. "Позывные" должны простым образом указывать на характеристики самого сообщения - частоту, код и т.п. Как только будет найден первоначальный ключ, понять всю передаваемую информацию будет достаточно просто. Высшим достижением станет передача телеизображений.
Пока этой проблемой интересуются лишь немногие ученые. Ими разработан даже набросок космического языка, названный "линкос". Будем надеяться, что на далеких планетах ученые тоже озабочены этими проблемами. Может быть, у нас уже есть общий язык...
Но прежде, чем заниматься лингвистическими проблемами, надо решить еще некоторые технические.
СВЯЗЬ НА РАССТОЯНИИ ДВАДЦАТИ СВЕТОВЫХ ЛЕТ
Каковы сейчас возможности радиосвязи для двух цивилизаций одного технологического уровня, использующих сравнимые средства?
Радиотелескоп в Нансе (Франция) - один из самых больших в мире - имеет антенну площадью 7000 м^. Если хороший приемник обычного типа снабдить такой же антенной, то на расстоянии 3,9 световых лет сигнал, переданный на волне 10 см мощностью 100 кВт (мощность Радио Монте-Карло) при пропускной способности порядка азбуки Морзе, будет в пять раз сильнее помех. Таким образом, при помощи самой обычной для нашего времени техники, значительно менее совершенной, чем средства космических исследований, мы можем спокойно поддерживать связь с Проксимой Центавра.
Радиотелескоп, готовящийся к вводу в строй в Бонне (ФРГ) с антенной диаметром 100 м*, лучшим коэффициентом полезного действия и приемником, сконструированным по новейшей технологии, позволит таким же образом поддерживать связь на расстоянии до 20 световых лет. И тогда станет возможна связь с сотнями звезд. Если вспомнить, что радиоастрономии всего сорок лет (она "родилась" в 1932 г.), можно без труда представить, какие мощные средства связи мы получим в недалеком будущем. Тогда мы сможем поддерживать контакты со столь же развитыми, как наша, цивилизациями.
Работает с 1975 г., однако имеет неудобную для межзвездной связи длину волны до 2 см. - Прим. пер.
Документ 4 ДО КОНТАКТОВ ОСТАЛОСЬ НЕМНОГО
СОВЕТСКИЕ АСТРОНОМЫ И СТА 102
"Советские астрономы зарегистрировали сигналы, исходящие от одного из космических объектов, которые, возможно, переданы разумными существами. Это может стать первым доказательством того, что мы не одиноки во Вселенной".
Надо ли говорить, что эта телеграмма советского агентства ТАСС, попавшая на телетайпы всего мира 12 апреля 1965 года, произвела эффект разорвавшейся бомбы! Первые полосы газет украсили заголовки - один сенсационней другого. Радиопередачи разносили весть по миру. Для широкой публики, обожающей чудеса, но предпочитающей простые объяснения, не было никакого сомнения в том, что русские установили связь с существами, живущими на других планетах, которые, по-видимому, собираются к нам в гости.
И ученые на сей раз не смеялись, а насторожились и ждали разъяснений. Когда же русские астрономы объявили, что собирают пресс-конференцию, равнодушных к сообщению не оставалось. Через два дня, 14 апреля, крупнейшие советские астрономы пришли на встречу с прессой, устремившейся в Москву со всех концов планеты.
Председательствал академик Дмитрий Мартынов, директор Института Штернберга. Внешне он похож на Никиту Хрущева: такая же крупная
лова, утопленная между широких плеч, - тяжелая голова пожилого крестьянина, которого не проведешь на мякине.
Справа от него - профессор Шкловский. Его черные глаза сверкают из-за роговых очков, на вытянутом лице торчит крупный нос. Он еще молод, но на его высоком лбу уже видны залысины. Рядом с ним Шоломитский, один из самых талантливых его учеников.
Хотя профессор Шкловский выглядит молодо, еще моложе сидящий с краю стола мужчина, больше похожий на школьника, гордящегося похвалой учителя. Это и есть герой дня. Его зовут Николай Кардашев, ему тридцать два года.
Академик Мартынов предоставляет ему слово. Кардашев, покраснев, встает. Он объясняет, что при наблюдении радиообъекта, обнаруженного американскими учеными в 1960 году и названного СТА 102, были замечены перодические колебания мощности. Ученый говорит далее, что подобные явления никогда прежде не наблюдались, и делает вывод: "Возможно, это сигналы из другого обитаемого мира".
В зале слышен только гул телекамер. Представители человечества, которым выпало счастье присутствовать здесь, понимая, что момент исторический, записывают его слова.
Когда Кардашев закончил сообщение, на- русских ученых посыпался град вопросов. Они поочередно выступали, пытаясь растолковать подробности или объяснить свою гипотезу: появление внеземной цивилизации реальность.
Выводы академика Мартынова в заключительной речи, однако, весьма осторожны: "Наблюдения за объектом СТА 120 продолжаются. Периодический характер сигналов будет проверен. Пока с решительными выводами следует повременить. Все станет ясно через шесть месяцев".
Но уже через несколько дней загадка разрешилась: сигналы не были передачей инопланетян. Оптические наблюдения показали, что их источник расположен не в нашей Галактике, а несравненно дальше -- примерно в 10 миллиардах световых лет от нас. Значит, мощность сигнала столь огромна, что его трудно приписать даже весьма высокоразвитой цивилизации. Но, несмотря на такой финал, это событие весьма знаментально: ведь в течение нескольких дней многие серьезные и образованные люди были уверены, что установлен контакт с разумными существами внеземного происхождения. Что это было: сумасшествие? Конечно нет. Многие астрономы и сегодня убеждены, что такие контакты когда-нибудь станут возможны.
БОЛЬШАЯ ПРОБА АМЕРИКАНСКИХ УЧЕНЫХ: "ПРОЕКТ ОЗМА"
Пятью годами раньше этой истории, в I960 году, другие астрономы, будучи уверены в существовании инопланетных цивилизаций, попытались войти с ними в прямой контакт.
Конечно, можно сказать, что среди людей, п том числе и среди ученых, немало личностей с чересчур горячим воображением, даже со странностями. Но совсем не таков авторитетный ученый американец Фрэнк Д.Дрейк, известный своими работами по астрофизике. Именно он осуществил смелый проект по обнаружению сигналов, передаваемых инопланетными цивилизациями, названный "Озма" - в честь королевы сказочной страны Оз, расположенной будто бы за высокими, непроходимыми горами и населенной необычными существами. В чем же состоял эксперимент?
В 1959 году Джузеппе Коккони и Филипп Моррисон из Корнельского университета доказали, что с разумными существами, находящимися от нас на гигантских межзвездных расстояниях, легче всего установить связь при помощи электромагнитных волн.
Дрейк также был в этом убежден, но сделал существенное уточнение. Наша цивилизация пользуется радиосвязью совсем недавно и достигла так называемого технического совершенства меньше, чем за столетие. Сто лет в масштабах галактического времени - отрезок ничтожный. Это значит, что цивилизация очень быстро перешла от полного неведения в этой области знаний к высокой степени совершенства. А раз так, можно предположить, что человечество находится на переходной стадии, - это, в свою очередь, сильно уменьшает число цивилизаций, совпадающих с нами по уровню развития.
Но все же Дрейк полагал, что их достаточно, чтобы установить контакт с одной из них. Он решил их "послушать".
Лишь в течение трех месяцев он мог использовать 85-футовый телескоп Грин Бэнк. Для решения такой сложной задачи - срок очень малый, но спрос на радиотелескопы слишком велик. Часто астрономы месяцами стоят в очереди на инструмент.
Трудно было выбрать подходящую длину волны. Диапазон радиоволн обширен, а приемник может единовременно обследовать лишь небольшую его часть. К тому же волна не должна быть ни слишком длинной, ни слишком короткой.
Коккони и Моррисон установили, что верхняя граница волны, которую не поглотит межпланетное пространство, равняется 300 м, или частоте 1 МГц. Но для Дрейка верхняя граница составляла 15 м, поскольку более длинные волны не
ходят через земную атмосферу. Нижняя граница, также из-за поглощения молекулами атмосферы, была установлена в 3 см.
В конце концов, следуя советам Коккони и Моррисона, Дрейк выбрал длину волны 21 см, совпадающую с длиной полосы естественного спектра атома водорода. Водород в нашей Галактике чрезвычайно обилен, и его изучение весьма важно при исследовании Вселенной. Поэтому можно надеяться, что инопланетяне его заметили и изучают. Предполагают, что знание свойств водорода может стать "общим знаменателем" для разных цивилизаций.
В качестве звезд - кандидатов на "прослушивание" выбор пал на Тау Кита и Эпсилон Эридана. Были, конечно, и другие варианты. Можно было выбрать тройную систему Альфа Центавра, но она не видна из Грин Бэнк! К тому же теперь доказано, что планеты существуют не только у звезд солнечного типа. И Дрейк остановился на двух одиночных звездах того же типа, что Солнце, наиболее близких к нам. Это было разумное решение.
Операция, как и было намечено, проходила в мае, июне и июле 1960 года. Заключение Фрэнка Д.Дрейка таково: ".Л/о signals of extra-terrastral origin were discovered during this preliminary observations"*. Но "проект Озма" был, несомненно, лишь первой, весьма несовершенной пробой. Главное теперь - извлечь из него урок.
"ПРОЕКТ ОЗМА" И ЕГО КРИТИКИ
Если бы на Тау Кита или Эпсилон Эридана была цивилизация, от которой телескоп Грин
* "Во время этих предварительных наблюдений никаких сигналов внеземного происхождения не наблюдалось".
Бэнк получил бы захватывающие сообщения, Дрейк, несомненно, прославился бы. Но, поскольку опыт не удался, на авторов проекта обрушилась критика.
Критиковали, во-первых, частоту, выбранную для осуществления проекта. В самом деле, есть множество других волн, кроме 21 см, и она, может быть, не лучшая. В частности, ее может заглушать межзвездный водород, поскольку это как раз и есть длина его волны. Водород сконцентрирован в центральной плоскости Галактики, где наблюдается и наивысшая концентрация звезд. Таким образом, волна длиной 21 см-не лучшая,чтобы общаться с удаленными звездами нашей Галактики. Но звезды, выбранные Дрейком, очень близки к нам, и сигнал на волне 21 см от них должен был бы дойти.
Волна 21 см в любом случае очень важна, поскольку соответствует естественному и фундаментальному явлению, общему для всей Галактики. И сейчас можно полагать, что частоты, выбираемые цивилизациями для общения друг с другом, будут связаны с этой волной. Они могут быть, например, "гармоническими" по отношению к этой основной волне, то есть в два, три и более раз короче.
Ясно, что это открывает большие перспективы для исследований. Дел грядущим поколениям хватит!
Самый серьезный критический анализ американского эксперимента сделал советский ученый Шкловский. Речь идет, сразу скажем, о чисто научной полемике. Более того, в книге "Вселенная, жизнь, разум" Шкловский отдает должное научному авторитету американского коллеги.
Прежде всего Шкловский утверждает, что шансы найти цивилизацию у ближайших к нам звезд очень малы. Расчеты по теории
ти - вроде тех, которыми занимался фон Хёрнер*, - и оценка количества планет позволяют узнать среднее расстояние между двумя соседними цивилизациями. Результаты таких расчетов различны и сильно зависят от исходных допущений. Но в самом лучшем случае, как полагает Шкловский, это расстояние может составлять триста световых лет. Поэтому около звезд, избранных Дрейком, практически не было шансов обнаружить цивилизацию: эти звезды находятся на расстоянии всего одиннадцати световых лет от Солнечной системы.