SETI: Поиск Внеземного Разума - Лев Миронович Гиндилис

И. С. Шкловский всегда очень живо обсуждал научные проблемы со своими учениками и коллегами. Он умел увлекать идеями и умел заражать энтузиазмом. Один из ближайших учеников Шкловского — Н. С. Кардашев увлекся проблемой связи с внеземными цивилизациями и выдвинул очень важные идеи в этой области. Впоследствии он стал одним из признанных мировых лидеров в проблеме SETI. Свои главные идеи Кардашев изложил в работе «Передача информации внеземными цивилизациями», которая была опубликована в «Астрономическом журнале» в 1964 г. В публикации статьи большое содействие оказал крупный советский астрофизик и замечательный человек С. Б. Пикельнер. Сам он довольно скептически относился к проблеме SETI, но был уверен, что спорные проблемы в науке должны решаться путем открытой научной дискуссии.

Основная идея Кардашева состояла в том, что при поиске сигналов ВЦ надо ориентироваться на высокоразвитые цивилизации, технический уровень которых намного превосходит уровень нашей земной цивилизации. Действительно, если мы допускаем, что, кроме нас, во Вселенной есть и другие цивилизации, то мы должны также допустить, что среди них есть как цивилизации более низкого уровня, чем наша, так и значительно опередившие нас в своем развитии. Философским основанием для такого заключения служит убеждение в том, что земная цивилизация должна обладать некими средними параметрами (Принцип Бруно). Но имеются и более веские аргументы естественнонаучного порядка. С тех пор как (более десяти миллиардов лет тому назад) во Вселенной начался процесс звездообразования, он продолжается и по настоящее время. Звезды имеют различный возраст, некоторые из них только что возникли, другие просуществовали уже миллиарды лет, третьи закончили свою эволюцию. На определенном этапе около некоторых звезд возникают цивилизации. Образуются они в разное время и развиваются разными темпами. Отсюда и разброс в уровне развития цивилизации. Надо сказать, что Коккони и Моррисон хорошо понимали это, они подчеркивали, что внеземные цивилизации могут обладать гораздо более высоким техническим уровнем, но в своих практических оценках исходили (так же, как и Дрейк в проекте Озма) из уровня близкого к уровню нашей земной цивилизации. А это накладывало существенные ограничения на возможности обнаружения ВЦ.

Важнейшим параметром межзвездной связи является мощность передатчика. От нее зависит дальность связи, объем передаваемой информации, характер сигналов, а следовательно, и методы их обнаружения. На какую мощность передатчика можно рассчитывать? Очевидно, это зависит от энергетического потенциала передающей цивилизации. В настоящее время человечество потребляет в год около 3 • 1020 Дж энергии всех видов, что соответствует мощности 1013 Вт. Причем ежегодный прирост энергопотребления составляет 3%. При таких темпах роста уже примерно через 1000 лет энергопотребление достигнет величины 4 • 1026 Вт, что равно полной мощности излучения Солнца, а еще через 850 лет оно будет равно 4 • 1037 Вт, т.е. энергетическому выходу 100 миллиардов звезд или мощности излучения всей Галактики. Кардашев исходил из энергопотребления 4 • 1012 Вт и принял более скромные темпы роста — 1% в год. При этом он нашел, что эти значения будут достигнуты соответственно через 3200 лет и 5800 лет.

Исходя из этих оценок, он разделил все цивилизации на три типа но уровню потребляемой ими энергии. К I типу он отнес цивилизации с уровнем энергопотребления порядка 1013 Вт, ко II типу— с уровнем энергопотребления порядка 4 • 1026 Вт, и к III типу — с энергопотреблением порядка 4 • 1037 Вт. В § 1.12 мы рассмотрим некоторые возможные модели цивилизаций II и III типа.

Каковы перспективы обнаружения цивилизаций I тина? Эго зависит от того, насколько часто они встречаются. Если расстояние между ними порядка 10 св. лет, т. е.  порядка расстояния между соседними звездами — перспективы кажутся весьма обнадеживающими. В сфере радиусом 10 св. лет находится всего несколько звезд, около которых можно ожидать партнеров по связи. Поэтому передающая ВЦ может направить на каждую из таких звезд свои антенны и непрерывно облучать их. Если около одной из них, действительно, существует цивилизация, которая хочет установить контакт с другой цивилизацией, то ей достаточно направить антенну на передающую звезду (одну из немногих соседних звезд), и сигнал может быть обнаружен. Если же расстояние между цивилизациями I типа велико, значительно превышает расстояние между соседними звездами, то установление связи между ними сопряжено с огромными трудностями.

Каково же ожидаемое расстояние между цивилизациями I типа? Число цивилизаций, находящихся на той или иной стадии развития, пропорционально длительности этой стадии. Если стадия кратковременна, то соответствующие цивилизации встречаются очень редко, расстояние между ними велико; если стадия продолжается длительное время, цивилизации встречаются чаще, расстояние между ними относительно мало. Дрейк учитывал это обстоятельство, когда, анализируя вопрос о шумах, ввел «принцип технического совершенства» и оценил распространенность технически совершенных цивилизаций. Однако он не распространил эти соображения на энергетический потенциал ВЦ и по существу ограничился (так же как и Коккони и Моррисон) рассмотрением цивилизаций I типа.

По оценкам авторов проекта «Циклоп», разработанного исследовательским центром НАСА им. Эймса, существует приближенное соотношение, согласно которому число цивилизаций в нашей Галактике приблизительно равно времени их жизни, выраженному в годах (см. гл. 4). Это считается довольно оптимистической оценкой. Учитывая приведенные выше соображения Кардашева о росте энергетического потенциала цивилизаций, можно полагать, что стадия цивилизаций I типа кратковременна; вероятно, ее длительность порядка 103 лет, после чего они переходят в стадию сверхцивилизации II типа. При такой длительности число цивилизаций I типа в Галактике порядка 1000, т.е. одна цивилизация приходится в среднем на 108 звезд, и среднее расстояние между ними приблизительно 3000 св. лет.

Оценим возможность приема сигналов в этом случае. Пусть мощность передатчика составляет 100 МВт. Передача ведется на волне 21 см в полосе частот 2 Гц. Эффективная площадь передающей антенны 105 м2. Примем, в согласии с «принципом технического совершенства», что температура шумов Тш = 10 К. И пусть площадь приемной антенны также составляет 105 м2, что близко к конструктивному пределу для наземных радиотелескопов, но вполне достижимо для космических радиотелескопов, обращающихся по орбите вокруг Земли. Если антенны смотрят друг на друга, то в точке приема, на расстоянии 3000 св. лет от передающей цивилизации, может быть обеспечено отношение сигнал/шум равное 100. Это не только достаточно для обнаружения сигнала, но и для уверенного приема информации с высокой надежностью. Все это выглядит весьма оптимистично, и, если цивилизации обнаружат друг друга, то они действительно могут организовать взаимнонаправленный эффективный канал связи.