на дальность связи 3000 св. лет, т. е. обе цивилизации предполагают, что расстояние между ними не превышает 3000 св. лет. В сфере такого радиуса содержится ~ 108 звезд. Поскольку каждая звезда облучается в течение 3 секунд, то (пренебрегая временем на перестановку антенны) полное время облучения всех звезд составит 3 • 108 с или 10 лет. То есть оно того же порядка, как и при обходе всего неба. Однако нет необходимости облучать все звезды. Цивилизация А должна выбрать только те из них, около которых можно ожидать наличие технически развитых цивилизаций. В. А. Котельников принял, что доля таких «подходящих» звезд составляет 1 %. Тогда время их облучения будет составлять 0,1 года. Если эксперимент длится 1 год, то за это время сигнал появится 10 раз через каждые 36 дней.
Каковы параметры системы обнаружения? Пусть мощность передатчика составляет 109 Вт, λ = 10 см, τ = 3 с. Оптимальные условия обнаружения радиоизлучения реализуются, когда полоса каждого канала Δf/ = 1/τ. Будем считать, что это условие выполнено. Пусть шумовая температура приемника Тш = 30 К, и пусть у приемника установлено значение порога, при котором вероятность ложного срабатывания и вероятность пропуска сигнала составляет 10-5. Чтобы при этих условиях обнаружить сигнал на расстоянии 3000 св. лет, надо иметь приемную антенну площадью 900 м2. Чтобы с помощью таких антенн перекрыть весь небесный свод, надо иметь более миллиона антенн (см. табл. 1.5.1). При этом не следует забывать, что каждая такая антенна оборудуется многоканальным приемником, содержащим 109—1010 спектральных каналов. Конечно, создание подобной системы чрезвычайно сложная задача.
Параметры системы весьма чувствительны к расстоянию между цивилизациями. Если система рассчитана на 1400 св. лет, то для обнаружения требуется 250 тысяч более скромных антенн площадью 200 м2 каждая. При этом время обходы всех подходящих звезд составляет 3,6 дня. Если эксперимент по-прежнему длится 1 год, то за это время сигнал должен появиться 100 раз. В этом случае можно разделить небосвод на 10 частей и последовательно обследовать каждую из них. Тогда, чтобы перекрыть исследуемую часть неба, количество антенн можно сократить в 10 раз, что составит 25 тысяч антенн. Длительность обследования каждой части неба — 36 дней, за это время сигнал должен появиться 10 раз. При расстоянии 300 св. лет система должна содержать 11 тысяч совсем небольших антенн площадью 9 м2. При этом время обхода всех подходящих звезд, при принятых параметрах передающей системы, составит всего 1 час; небосвод можно разделить на 1000 частей, для перекрытия каждой из которых потребуется только 11 антенн. В этом случае система обнаружения вырождается в несколько антенн, последовательно (по частям) обследующих небесный свод.
Таблица 1.5.1
Параметры многоантенной системы обнаружения[24]
Радиус сферы, св. лет 3000 1400 650 300 Число звезд в сфере 108 107 106 105 Время обхода всех звезд 10 лет 1 год 36 сут. 4 сут. Площадь приемной антенны, м2 900 200 40 9 Число антенн в системе обнаружения 1300000 250000 50000 11000 Число частей, на которые можно разбить небосвод 1 10 100 1000 Число антенн при делении небосвода 1300000 25000 500 11
Исходя из подобных расчетов, В. А. Котельников пришел к выводу, что обнаружение сигналов от цивилизаций нашего уровня вполне реально, если одна такая цивилизация приходится на 106 звезд. Если одна цивилизация приходится на 107 звезд, то при определенных условиях ее еще можно обнаружить. Но если одна цивилизация приходится на 108 звезд, то обнаружить ее современными средствами крайне затруднительно.
Если первая часть предложения В. А. Котельникова — создание многоканальных приемников — впоследствии была реализована, то к созданию многоантенных систем обнаружения пока даже не приступали. Эксперименты по поиску монохроматических сигналов, которые проводились до настоящего времени, состояли в кратковременном, последовательном обследовании небольшого числа подходящих звезд в ближайших окрестностях Солнца.
Второе направление, развиваемое Н. С. Кардашевым — поиск сигналов от сверхцивилизаций (см. § 1.4). Поскольку речь идет о непрерывном широкополосном излучении, обнаружение подобных сигналов возможно с помощью обычной радиоастрономической аппаратуры. Здесь, практически, не требуется проводить поиск по частоте. А поиск по направлению сводится к исследованию различных дискретных источников космического радиоизлучения с целью выявления среди них искусственных радиоисточников, в соответствии с ожидаемыми критериями искусственности. Обследование звезд в рамках этой программы не представляет интерес, так как сверхцивилизации, осуществляющие преобразование таких гигантских потоков энергии, уже не могут ассоциироваться с обычными звездами.
Следует заметить, что в начале 1960-х годов, когда была выдвинута эта программа, космическое радиоизлучение в оптимальном для межзвездной связи сантиметровом диапазоне волн было еще очень слабо изучено. Обзоры неба, проведенные к тому времени, на основе которых были составлены каталоги радиоисточников, выполнялись на более длинных волнах. Например, знаменитый Кембриджский обзор проводился на частоте 178 МГц. Можно было ожидать, что существует множество радиоисточников с максимумом излучения в сантиметровом диапазоне, которые не видны на более длинных волнах[25]. Среди них могли быть и искусственные источники. Поэтому Н. С. Кардашев выдвинул в качестве первоочередной задачи SETI проведение полных обзоров неба в оптимальном для межзвездной связи сантиметровом диапазоне волн. Это предложение было поддержано радиоастрономами, поскольку оно смыкалось с актуальными задачами радиоастрономии. Предполагалось, что в процессе обзора можно будет делать отбор источников с малыми угловыми размерами, а затем исследовать их согласно другим ожидаемым критериям искусственности.
Кроме того, Н. С. Кардашев обратил внимание на необходимость поиска искусственных радиоисточников в центре нашей Галактики и в ближайших галактиках — Магеллановых Облаках и Туманности Андромеда, а также на исследование некоторых пекулярных радиоисточников.
Бюраканское совещание рекомендовало развивать исследования в обоих направлениях: поиск монохроматических сигналов от ближайших звезд и поиск сигналов от сверхцивилизаций путем детального исследования радиоисточников, подозреваемых в качестве искусственных.
1.6. Сигнал готовности
Интересные соображения о стратегии
