быть, выше температура квантового шума.
На рис. 1.4.1 приведен спектр шумов за пределами земной атмосферы по Кардашеву. В низкочастотной области спектра шумы определяются галактическим фоном, в высокочастотной области — квантовыми флуктуациями. Сплошная линия соответствует наблюдению в направлении на центр Галактики, она имеет минимум в области 1010 Гц (длина волны 3 см). Штриховая линия соответствует наблюдению в направлении на полюс Галактики, она имеет минимум на частоте 3 • 109 Гц (длина волны 10 см). В целом весь широкий диапазон спектра 109 ÷ 1011 Гц, где обеспечивается низкий уровень шума, можно считать оптимальным для межзвездной связи. Правда, здесь не учтено реликтовое излучение, которое было открыто позже, после появления работы Кардашева, но его учет качественно не меняет картину, если ограничиться рассмотрением радиодиапазона (см. ниже рис. 7.2.1).
Рис. 1.4.1. Спектр шумов за пределами земной атмосферы (без учета реликтового фона). Сплошная линия соответствует наблюдению в направлении на центр Галактики, штриховая — в направлении на полюс Галактики
Какова дальность обнаружения для сигналов сверхцивилизаций? При рассмотренных условиях (непрерывная изотропная передача в широкой полосе частот) дальность обнаружения для цивилизаций II типа может достигать 10 млн св. лет, что соответствует расстоянию до ближайших галактик. Для цивилизаций III типа дальность обнаружения порядка 10 млрд св. лет, что сопоставимо с размерами наблюдаемой Вселенной. Значит, если где-нибудь в нашей Галактике, или даже в соседних галактиках, существует хотя бы одна цивилизация II типа, то мы уже сейчас, при современном уровне радиотехники, можем обнаружить посылаемые ею сигналы. Что касается цивилизаций III типа, то такую цивилизацию можно обнаружить всюду, где бы она ни находилась, в пределах наблюдаемой области Вселенной.
Конечно, это достигается за счет предполагаемой гигантской мощности передатчиков сверхцивилизаций. Возникает вопрос — не будет ли слишком расточительным для них расходовать почти всю потребляемую ими энергию на радиоизлучение в целях межзвездной связи? Кардашев специально подчеркнул, что никакой расточительности здесь нет. Любая стабильная система с внутренними источниками энергии должна излучать во внешнее пространства ровно столько энергии, сколько она потребляет, иначе се температура будет постоянно возрастать. Значит излучение неизбежно, надо только преобразовать его в нужный диапазон спектра и закодировать для передачи информации. Но на преобразование и кодирование существенной доли энергии не требуется. Кардашев считал бесполезным пытаться представить себе технологию сверхцивилизаций, поэтому он не рассматривал конкретные пути технической реализации такой передачи, важно, что это не противоречит законам физики[20].
В настоящее время не существует сколько-нибудь уверенных оценок расстояний между космическими цивилизациями. При больших расстояниях (скажем, больше 1000 св. лет) время распространения сигнала может превысить характерное время развития цивилизаций (время их существенного изменения), а при еще больших расстояниях — даже время жизни цивилизаций. При таких условиях «диалог» между цивилизациями становится бесперспективным. Следовательно, речь может идти только об односторонней связи (космическое радиовещание), когда каждая цивилизация передает некий объем знаний без надежды на ответ.
Такая односторонняя передача в определенном смысле подобна передаче генетической информации. Как судьба особи после воспроизведения потомства не имеет значения для истории вида, точно так же и судьба цивилизации, после того как она отправит послание в Космос, не имеет значения для ее получателя. Может быть, в момент приема сигналов, где-то в отдаленной части Вселенной, пославшая их цивилизация уже перестала существовать, но электромагнитные волны донесут до неизвестных абонентов отправленную им информацию.
Какое же количество информации можно передать по каналу межзвездной связи? Это зависит от полосы частот канала связи. При полосе 109 Гц можно передавать не менее 109 двоичных единиц в секунду. Тогда для передачи одного тома энциклопедии, содержащего 106 двоичных единиц, потребуется тысячная доля секунды, а за 100 секунд можно будет передать информацию, содержащуюся в 100 тысячах подобных томов, в которых, вероятно, можно было бы изложить всю сумму знаний, накопленных человечеством. При полосе 1011 Гц скорость передачи, соответственно, в 100 раз выше.
Можно представить себе такую модель контакта. Цивилизация II или III типа непрерывно посылает сигналы по всем направлениям в пространстве. Каждый цикл передачи занимает время порядка одного года, в течение которого передается 1016—1018 бит информации. По окончании цикла программа повторяется вновь и вновь. Тогда, где бы в пределах действия передатчика, ни находился предполагаемый абонент (цивилизация-получатель), она, рано или поздно, достигнув определенного уровня развития, сумеет обнаружить эти сигналы, расшифрует их и начнет прием ценнейшей информации от более развитой цивилизации. Это поможет ей преодолеть многие трудности, избежать многих ошибок и будет способствовать более быстрому развитию (или, во всяком случае, расширению и обогащению ее опыта и знаний). Скоро и эта цивилизация сможет послать сигналы в космическое пространство, передавая знания, полученные ею и обогащенные ее собственным опытом.
Такая модель контакта напоминает взаимодействие культур на земном шаре. Многие великие цивилизации древности давно перестали существовать, но непреходящие ценности их культуры продолжают волновать новые и новые поколения людей и являются предметом изучения новых поколений, хотя никто из нас уже не сможет что-либо спросить у Сократа или поспорить с Аристотелем.
Как же обнаружить сигналы от сверхцивилизаций? Монохроматический сигнал легко выделить из естественного космического радиоизлучения, так как он отличается именно своей узкополосностью. Но при полосе частот 109 ÷ 1011 Гц искусственный сигнал очень напоминает широкополосное излучение естественных радиоисточников. Поэтому необходимо установить какими признаками должен отличаться искусственный источник радиоизлучения от естественного. Ведь прежде чем пытаться получить информацию путем расшифровки полученных сигналов, мы должны убедиться в том, что имеем дело с искусственным источником (цивилизацией), должны суметь выделить его из множества естественных радиоисточников. То есть здесь на первый план выдвигается проблема критериев искусственности.
Кардашев указал на несколько таких отличительных признаков, которым должен удовлетворять искусственный радиоисточник: предельно малые угловые размеры, характерное спектральное распределение мощности (см. § 1.7), особенности излучения вблизи линии 21 см, круговая поляризация, закономерное изменение характеристик источника со временем.
Таким образом, помимо исследования ближайших звезд, наметился еще один путь поиска сигналов ВЦ — поиск новых радиоисточников в оптимальном диапазоне волн и их изучение с целью отобрать возможные искусственные источники, в соответствии с предполагаемыми критериями искусственности. Это направление тесно смыкается с актуальными задачами радиоастрономии.
1.5. Две стратегии поиска сигналов
Идеи Н. С. Кардашева открывали хорошие перспективы для поиска радиосигналов ВЦ. Надо было с чего-то начать. Осенью 1963 г. И. С. Шкловский и Н. С. Кардашев обсудили эту проблему с академиком В. А. Амбарцумяном, который
